Астронет: scientific.ru Обман зрения при взгляде на квазар http://www.astronet.ru:8105/db/msg/1168960

Обман зрения при взгляде на квазар
16.06.2001 14:02 | scientific.ru

Среди миллиардов обычных галактик выделяются некоторые с гигантскими "ушами", наблюдаемыми в радиодиапазоне - облаками релятивистских частиц, вылетающих из центра в виде струй ("джетов") на расстояния в миллионы св. лет. Такие галактики называют радиогалактиками. В видимом свете отличия радиогалактик от обычных галактик чаще всего незначительны. Однако среди таких объектов попадаются некоторые с чрезвычайно яркими (в видимом свете) ядрами - 'quasi-stellar radio sources' - квазары.

Радиогалактики и квазары формально относятся к разным классам объектов. Но уже давно астрономы заподозрили, что различие между ними только кажущееся, оно возникает от того, под каким углом повернут к нам объект. В последние месяцы опубликовано несколько важных результатов наблюдателей, исследовавших этот вопрос.

Источником мощности и радиогалактик, и квазаров, по-видимому, являются черные дыры , окруженные кольцом пыли. См. примеры здесь, а также здесь на www.scientific.ru. Если смотреть точно вдоль оси пылевого кольца, т.е. вдоль джета, то объект является быстро переменным, радиоушей не видно, и такой объект называют лацертидой - blazar - объектом типа BL Lacertae (BL Ящерицы). Если объект к нам так повернут, что мы смотрим под не очень большим углом к оси, и можем видеть генератор энергии в центре, то он называется квазаром. Если же мы смотрим на такой же объект сбоку, когда пыль закрывает центр, то называем его радиогалактикой. Такие идеи высказывались уже давно - см., например, работы Б.В.Комберга с соавторами 1980-х годов.

Подобная картина наблюдается и в сейфертовских галактиках - т.е. галактиках, ядра которых компактны и ярко светят в линиях излучения. Их делят на два подтипа: Сейферт I имеет более широкие эмиссионные линии, чем Сейферт II. В 1983 Миллер и Антонуччи выявили широкие линии (т.е. Сейферт I) в поляризованном (а значит, рассеянном) свете галактики NGC 1068 типа Сейферт II, а затем появилась их статья, где они обосновали идею унификации - что сейфертовские галактики разных типов выглядят по-разному только из-за разного угла зрения: в типе II ядро прикрыто пылью.

Наиболее радикально гипотеза унификации квазаров и радиогалактик была сформулирована в работе Barthel P.D. 1989, Astrophys.J. v.336, p.606 . Бартел постулировал, что самые яркие квазары и все радиогалактики (даже самые слабые в видимом свете) внутренне одинаковы, все различие определяется ориентацией луча зрения относительно пылевого кольца.

Эта модель легко объясняет эффект совпадения (``alignment effect'') в мощных и далеких радиогалактиках: там области излучения в линиях очень протяженны и вытянуты вдоль оси симметрии радиоизлучения. Это легко понять, если линии возбуждаются мощным УФ излучением квазара, скрытого пылевым облаком. См. работу К.Чамберса (Ken Chambers astro-ph/9811169), открывшего этот эффект в конце 1980-х.

Как еще проверить эту 'теорию унификации'? Закон сохранения энергии требует, чтобы жесткое излучение "скрытого" пылью квазара переизлучилось в другом диапазоне. Облако пыли нагревается до 30 ~ 200 K и его инфракрасное (ИК) излучение выходит почти изотропно на длинах волн больше 20 микрон.

Новые наблюдения на Infrared Space Observatory (ISO) Европейского космического агенства (ESA) подтверждают эти соображения. Группа под руководством К.Майзенхаймера (Klaus Meisenheimer, Max-Planck-Institut fuer Astronomie, Heidelberg) на спектрофотометре ISOPHOT показала на примере 10 пар квазаров и радиогалактик, что в диапазоне от 5 до 180 микрон эти объекты почти неразличимы. См. astro-ph/0102333.

Однако это верно только для далеких объектов с большим красным смещением z больше ~0.7. При меньших z есть "истинные" яркие радиогалактики, тепловое излучение, которых уже мало. Скорее всего, вокруг черной дыры в таких галактиках уже не хватает вещества для питания центрального генератора. О том, что близкие к нам сверхмассивные черные дыры "голодают", говорит и факт быстрого падения плотности квазаров, открытых в видимом свете в наших окрестностях при малых z, по сравнению с z ~ 3.

Подтверждение модели унификации найдено и при поисках "скрытых" лацертид, проведенных техасскими астрономами Feng Ma и Beverley J. Wills, публикуется в журнале "Science", см. astro-ph/0106171. Они предсказали, что хотя поток видимого света от обычных квазаров не столь сильно меняется во времени, как у лацертид, некоторые линии в спектрах квазаров должны быть переменны, поскольку газовые облака облучаются переменным жестким излучением. Сравнение спектров 62 квазаров на z ~ 2 за 10 лет показало наличие вариаций линий на уровне 20% в соответствии с моделью унификации.

Что касается ИК для сейфертовских галактик, то еще раньше другая группа ESA во главе с Jean Clavel and Bernhard Schulz, провела наблюдения 57 сейфертовских галактик на ISO и показала, что в далеком ИК типы Seyfert I и Seyfert II выглядят одинаково: различия между ними объясняются углом между лучом зрения и осью.

В этой связи интересна новая работа Х.Д.Трана (Hien D. Tran) в Astrophysical Journal Letters 10 июня с.г. - см. astro-ph/0105462 и unisci.com. Тран наблюдал и обрабатывал в течение 7 лет данные о 50 галактиках типа Seyfert II. Он применял ту же технику, что и Миллер и Антонуччи, т.е. спектрополяриметрию, и утверждает, что половина из галактик в его выборке не показывает широких линий в отраженном свете. Скорее всего активность черной дыры в этих объектах ниже, чем в типе I.

Сами же сейфертовские галактики, хотя и похожи на радиогалактики и квазары, явно не столь мощны, т.е. либо их черные дыры менее массивны, либо темп поглощения окружающего вещества (т.е. аккреции) заметно ниже.

С.Блинников

По материалам цитированных работ, www.spaceflightnow.com и unisci.com