Текст книги "Очерки о Вселенной"

Автор книги: Борис Воронцов-Вельяминов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 32 (всего у книги 36 страниц)

Примером довольно рассеянной группы крайне разнообразных галактик служит наша Местная система галактик. Есть и более тесные группы.

Расстояния между членами двойных и кратных звезд обычно в сотни и тысячи раз превышают их диаметры, а расстояния членов в группах галактик превосходят их диаметры лишь в несколько раз. Нередки случаи, когда они касаются друг друга, а частично и проникают друг в друга!

В большинстве случаев кратные звезды имеют структуру такого рода. Одра тесная пара звезд обращается на большом расстоянии около общего центра масс с одиночной звездой или с тесной же парой звезд.

Кратные звезды, члены которых отстоят друг от друга на сравнимые расстояния, очень редки. Такие группы академик В. А. Амбарцумян назвал трапециями, так как к их типу принадлежит, например, четверная звезда, каждый член которой находится в вершине фигуры, называемой в геометрии трапецией.

В. А. Амбарцумян показал, что системы тел типа трапеции должны быть неустойчивы. Они достаточно скоро должны распасться, а члены их – удалиться друг от друга и потерять взаимную связь. Это произойдет оттого, что их взаимные притяжения по силе сравнимы друг с другом, действуют по разным направлениям и не в одной плоскости, и потому никакой устойчивый вид движения, никакие устойчивые орбиты у них невозможны.

Амбарцумян обратил также внимание на то, что в то время как среди кратных звезд преобладают системы с устойчивыми конфигурациями и видами орбит, среди кратных галактик преобладают неустойчивые конфигурации и орбиты. Он сделал вывод, что следовательно, те системы звезд и галактик, которые образуют трапеции, являются более молодыми образованиями (раз мы их видим и они еще не распались). Возраст таких кратных галактик должен быть много меньше, чем возраст нашей Галактики, который оценивается примерно в 1010 лет или больше.

Несравненно легче, чем реальные кратные галактики, выявляются облака и скопления галактик. Облаками галактик называют рассеянные скучивания их, а скоплениями – более компактные кучи, но и они делятся на концентрированные и рассеянные.

Первыми бросаются в глаза образования, более близкие к нам и состоящие из галактик, кажущихся более яркими и крупными. Это соседние облака галактик в созвездиях Большой Медведицы и Гончих Псов, рассеянное скопление в Деве и сконцентрированные скопления в Волосах Вероники и Северной Короне. В последних видна сферическая симметрия. Они состоят преимущественно из галактик типов Е и So.

Облака Большой Медведицы и Гончих Псов на небе занимают громадную площадь 30Х40°, скопление в Деве – не менее чем 25Х40°, скопление в Волосах Вероники диаметром 12°. В скоплениях и облаках, не имеющих сферической симметрии, заметно существование подсистем. Так, в Деве проектируются друг на друга два довольно близкие друг к другу скопления. Одно из них состоит преимущественно из спиральных галактик, другое преимущественно из эллиптических. Из последних состоят в основном компактные скопления.

Облака Большой Медведицы и Девы отстоят от нас примерно на 10 мегапарсек (миллионов парсек) – они ближайшие к нам. Первое насчитывает членов ярче 13-й видимой звездной величины более 200, второе более 150, а скопление в Волосах Вероники – 30 000 членов ярче 19-й звездной величины! Но в них должно входить много, может быть, еще гораздо больше, карликовых галактик! Ярчайшие из них недавно обнаружены в близких скоплениях – в Деве и в Печи.

Рис. 184. Центральная часть скопления галактик в созвездии Северной Короны

Галактики обнаруживают сгущение к центру скопления, около которого нередко находятся ярчайшие и наиболее массивные его члены (распределение галактик вдоль радиуса компактных скоплений такое же, как распределение молекул в так называемом изотермическом газовом шаре и указывает на стационарность такого скопления).

В самое последнее время начато статистическое изучение скоплений (о детальном их изучении пока нельзя и мечтать!).

Оценены очень грубо число ярких членов, степень близости их к нам, размер и положение на небе почти 2000 скоплений, содержащихся в каталоге скоплений. В одной лишь (правда, из самых богатых) области, размером 6Х6°, Цвикки насчитал 120000 галактик, принадлежащих 100 скоплениям, находящимся от нас на расстоянии от 200 до свыше 600 млн. парсек.

Надежные определения расстояний до скоплений требуют длительной кропотливой работы как в виде ночных наблюдений, так и последующего изучения фотографий. Дело в том, что для определения расстояния по красному смещению надо сфотографировать спектры нескольких галактик далекого скопления, а это требует многих часов утомительного фотографирования спектра. Определение расстояния по видимой звездной величине 5-й (или другой, в порядке яркости) галактики требует правильного ее измерения и введения еще некоторых поправок, известных не очень точно. Например, надо учесть, что из-за красного смещения всего спектра далекая галактика кажется краснее, чем она есть на самом деле, а от этого она кажется и слабее, чем есть в действительности. Затем предполагается, что светимость 5-й или другой галактики в порядке яркости во всех скоплениях одинакова. Справедливость же этого предположения вызывает сомнение.

Уже давно все исследователи пришли к заключению, что большинство галактик находится внутри скоплений и что между ними в «общем поле» галактик меньше. Это создает неоднородную плотность внутри Метагалактики. Но существуют ли скопления скоплений? Или скопления заполняют видимую нами часть Метагалактики равномерно?

Вокулер привел убедительные доводы в пользу того, что яркие, ближайшие галактики образуют сверхсистему сплющенной формы – «сверхгалактику». В центре ее находится скопление Девы, играющее роль ее ядра. В нее входит облако Большой Медведицы и наша Местная группа галактик, находящаяся вблизи плоскости симметрии этой сверхсистемы. Поэтому яркие галактики образуют для нас кольцо, подобное Млечному Пути. Однако многие ученые считают, что сверхскопления, состоящих из многих скоплений галактик не существует. В то же время Цвикки утверждает, что скопления галактик разбросаны в пространстве довольно равномерно и вблизи нас и где угодно. Он же считает, что в пространстве между галактиками существует много звездных скоплений и отдельных звезд, а также облаков космической пыли. По его мнению, в богатых скоплениях много пыли и там она экранирует от нас более далекие скопления.

Неясность в вопросе о распределении скоплений в пространстве является серьезным препятствием для попыток сравнения с реальностью различных космологических моделей – конечной и бесконечной Вселенной с евклидовым или неевклидовым пространством, расширяющейся или стационарной и т. д.

В настоящее время наибольшему в мире телескопу доступны, вероятно, миллиарды галактик – точно подсчитать их было бы крайне трудно и едва ли это стоит делать. Важно то, что незаметно никакого уменьшения в числе галактик и их скоплений с увеличением расстояния до них. Другими словами, нет признаков того, чтобы мы приблизились уже к границам Метагалактики, – этого чудовищного архипелага островных вселенных, к которому принадлежат все видимые нами галактики. Мы изучаем пока только какую-то часть Метагалактики. Быть может, существуют и другие метагалактики.

Ваш адрес в безграничной Вселенной

Подведем итог развитию наших знаний о месте Человека во Вселенной, насколько мы представляем себе сейчас ее строение. Представим этот итог в виде вашего адреса, уважаемый Читатель:

 Безграничная Вселенная

«Наша» Метагалактика

 Местное скопление галактик

Наша Галактика

 Звездное облако «Местная система»

«Наша» Солнечная система

Планета Земля

Советский Союз

РСФСР (или др.)

Город

Улица

 Дом №

 Квартира №

Гр. ...

От атомного ядра до Метагалактики

Человек пытливым разумом проникает в тайны строения системы как невидимых глазу по всей малости, так и чудовищно громадных. Интересно сравнить, как далеко он проник в том и другом направлении. Изучая системы, из которых он состоит сам, человек дошел до атомного ядра, имеющего диаметр 10-13 см, т. е. примерно в 1015 раз меньшего, чем он сам. Изучая системы, частью которых он является сам, он встречает в 1015 раз большую систему уже в виде Солнечной системы (известный нам сейчас диаметр нашей Солнечной системы, строго говоря, меньше, – он составляет только 1015 см).

Рис. 185. Масштабы во Вселенной. Сторона каждого последующего квадрата в 10 000 раз больше стороны предыдущего. На рисунке показано, что могло бы уместиться в каждом квадрате

Диаметр известной нам сейчас части Метагалактики составляет около 1028 см. В области Космоса мы проникли, другими словами, в 100 миллионов раз дальше, чем в области микромира мельчайших частиц. Тем не менее, свойства величайших мировых систем делаются доступными астрономам лишь на основе изучения мельчайших частиц, исследуемых физикой. Но и в деле изучения этого микромира огромную помощь приносит наблюдение процессов в Космосе, заменяющих неосуществимые в лаборатории опыты. Великое и малое слиты в единстве природы.

В самом деле, для уяснения строения и свойств вещества необходимо изучать его во всевозможных условиях. Однако в земных лабораториях мы пока не можем создать таких разнообразных давлений и температур, какие существуют в звездах и туманностях. Вспомните изучение состояния недр звезд – белых карликов, открытие гелия на Солнце и уже впоследствии обнаружение его на Земле. Так, побеждая природу, человек в известном смысле заставляет служить ему и небесные тела, изучая которые он глубже познает законы природы.

Взаимодействие галактик

Еще оба Гершеля и Росс (открывший в свой телескоп спиральную структуру ряда галактик) в первой половине XIX века обнаружили и зарисовали туманности, соединенные перемычками или почти сливающиеся друг с другом. Природа этих туманных пятен была тогда еще не известна, но в наше время внимание к ним привлек Цвикки из Паломарской обсерватории (США). Он описал ряд удивительных систем – галактик, соединенных узкими светящимися полосами, которые он назвал мостами или перемычками. Еще чаще бывает, что у близких друг к другу галактик, или у одной из них, наблюдаются яркие хвосты. Подобие такого хвоста, направленного прочь от нашей Галактики, было обнаружено у Большого Магелланова Облака – спутника нашей Галактики.

Автор этих строк, предприняв специальные поиски, нашел несколько сотен систем, где две или более галактик, близких друг другу, соединены перемычками, проникают друг в друга, имеют хвосты, погружены в общий светящийся туман или же имеют искаженную спиральную форму. Все это является следствием их взаимодействия и, несомненно, совместного их происхождения. Выяснилось, что перемычки, хвосты и обволакивающие «туманы», в которые иногда погружены целые группы галактик, в основном состоят из звезд и иногда имеют примесь светящегося газа.

Рис. 186. Галактики в созвездии Рыб, соединенные светящейся перемычкой длиной более 200 000 световых лет

Для примера назовем пару эллиптических галактик NGC 750-1, соединенных тонкой перемычкой. При длительной экспозиции вся эта система оказалась погруженной в обширный звездный туман.

Другой пример представляет пара спиральных галактик, соединенных перемычкой, которая тянется на 200 000 световых лет, что превышает размеры самих галактик. При этом у одной из галактик имеется почти такой же длинный хвост. В случае яркой и близкой к нам галактики М 51 в созвездии Гончих Псов перемычкой является одна из спиральных ветвей большей галактики. Автор нашел ряд подобных ей пар. Внимание обращает на себя тот факт, что хвосты встречаются гораздо чаще, чем перемычки, и обычно они ярче. Особенно резко это видно на примере системы NGC 4676 (Мышки), обнаруженной автором.

Объекты, изображенные в «Атласе взаимодействующих галактик», стали всесторонне изучаться в разных странах. Чрезвычайно интересен Атлас пекулярных (особенных) галактик, составленный в 1966 г. Арпом. Он сфотографировал на 5-метровом телескопе половину объектов из «Атласа взаимодействующих галактик» и одиночные необыкновенные галактики. Благодаря в пять раз большему масштабу и специальным мерам, потрясающие особенности их выявились особенно четко. Автор этой книги доказал, что описанные явления взаимодействия – это не приливные и антиприливные выступы, как до сих пор считали. Наоборот, прилив должен быть сильнее на стороне, обращенной к возмущающему телу. Кроме того, у пар галактик часто заметно, что они менее ярки на сторонах, обращенных друг к другу; ярких белых звезд, обрисовывающих спиральные ветви, там мало. Деформации подвергаются именно спиральные ветви, происхождение которых не получило еще удовлетворительного объяснения.

Рис. 187. Пара галактик 'Мышки' NGC 4676 с перемычкой и хвостом загадочно большой длины и яркости у одной из них. (Негативное изображение.)

Изучение двух атласов взаимодействующих галактик, изданных в 1959 и 1976 гг., убедило автора зтих строк в том, что еще и сейчас происходит процесс фрагментации галактик. Некоторые крупные галактики распадаются на две-три части или же от них на периферии отпочковываются малые спутники. Начальной фазой фрагментации являются «гнезда» галактик (рис. 188 и 189), превращающиеся в рассеянные группы их. Надо думать, что формы взаимодействия галактик объясняются не только действием приливов по закону тяготения, но и еще не изученными электромагнитными взаимодействиями. Однако мы наблюдаем перемычки и хвосты и у эллиптических галактик, не содержащих газа. Это заставляет думать, что мы натолкнулись на какие-то свойства, которыми такая система, как галактика, обладает в целом.

Рис. 188. Тесное 'гнездо' галактик, из которого 'птенцы', по-видимому, разлетаются. Пока они погружены в общий светящийся 'туман'

Это какие-то совершенно новые свойства и между галактиками могут действовать силы иной природы, чем уже знакомые нам тяготение и магнетизм.

Нет ничего невероятного в этой возможности. Вместо тяготения в мире молекул возникают молекулярные силы, а в мире еще более мелких частиц, в ядрах атомов, – ядерные силы и квантовые процессы. Несомненно, что и в области систем все возрастающих размеров на смену тяготению, в основном определяющему движение планет и двойных звезд и их формы, где-нибудь выступят новые силы или формы взаимодействия.

Если эти представления подтвердятся, то окажется, что человек проник не только в особые законы, управляющие превращениями элементарных частиц в атомах, но и в особые законы наиболее крупных среди известных нам материальных систем.

Рис. 189. Удивительная пара слившихся галактик с 'антеннами', достигающими длины 50 000 световых лет

Быстродействующие электронные вычислительные машины позволили рассчитать движение частиц, обращающихся в одной плоскости вокруг ядра галактики под действием приливного возмущения, производимого другой галактикой,.пролетающей мимо нашей со скоростью, близкой к параболической. Выяснилось, что должны образовываться перемычки и хвосты, все же далеко не объясняющие многообразие наблюдаемых форм.

Радиогалактики и загадочные квазары

Нормальные спиральные и неправильные галактики испускают радиоизлучение, сравнимое с радиоизлучением нашей Галактики. Это радиоизлучение усиливается при переходе от галактик Sa к галактикам Sc и к неправильным, вместе с увеличением содержания в них горячего водорода. На это тепловое излучение, непрерывное по спектру, накладывается еще излучение нейтрального водорода на длине всйь ны 21 см и непрерывное нетепловое излучение, обусловленное торможением космических лучей в магнитном поле галактики.

Были обнаружены, кроме того, радиогалактики, посылающие необыкновенно много нетеплового радиоизлучения. Оно объясняется магнитным торможением чрезвычайно большого числа электронов и протонов, движущихся со скоростями, близкими к скорости света, и называемых релятивистскими.

Между светимостью галактики в оптических лучах и в радиодиапазоне нет пропорциональности.

Ближайшими к нам радиогалактиками являются NGC 5128 или Центавр А и М 87 (NGC 4486), или Дева А. Их видимый блеск 8т и оптическая светимость велики. Расстояние до них равно 30 млн. световых лет.

Рис. 190. Галактика М 87 со скоплениями

Между тем самой мощной из известных радиогалактик и даже самым мощным внегалактическим видимым источником является очень далекая галактика Лебедь А. Она имеет звездную величину 16m, т. е. в полторы тысячи раз слабее предыдущих по видимому блеску и отстоит от нас в 20 раз дальше, чем Центавр А. Поток радиоизлучения от нее на Земле в 10 раз больше, чем от Центавра А, а радиосветимость больше примерно в 4000 раз.

Сейчас с каждым годом открывают все новые и новые, все более слабые источники радиоизлучения, которые постепенно отождествляются со все более слабыми, т. е. со все более далекими галактиками. Число известных радиогалактик быстро возрастает. Вначале предполагали, что колоссальное радиоизлучение возникает, когда сталкиваются газовые массы, которыми начинены две соударяющиеся галактики. Но автор этой книги еще в 1957 г. показал, что этого не может быть по ряду соображений. Постепенно всеми было признано, что мощное радиоизлучение свойственно одиночным галактикам, а не является следствием столкновения двух галактик. Однако, с другой стороны, оказалось, что большинство внегалактических источников являются двойными. Радиоизлучающие компоненты в среднем отстоят друг от друга на 600 000 световых лет, а оптически видимая галактика находится между ними и излучает радиоволны более слабо. Вообще, как правило, радиоизлучающая область оказывается гораздо большей, чем оптическая видимая галактика. Например, галактика NGC 5128 имеет размер около 90X70 тыс. световых лет, почти круглая, а связанный с нею радиоисточник Центавр А сильно вытянут и длина его свыше полутора миллионов световых лет! В случае Лебедя А два облака имеют диаметр по 200 000 световых лет, а расстояние между их центрами 300 000 световых лет. Находящаяся между ними оптически видимая галактика гораздо меньше. В 1966 г. вблизи нее были открыты еще четыре симметрично расположенных, почти точечных радиоисточника, чем ее радиоструктура осложняется еще больше.

Рис. 191. Фотография центральной части радиогалактики М 87

У радиогалактик NGC 5128 и М 87 обнаружены в оптических лучах две особенности. Обе они по форме и структуре обычные эллиптические галактики, почти сферические, но первая из них пересечена необычайно мощной и клочковатой темной полосой, а вторая имеет отходящий рт ее центра узловатый отросток, считаемый выбросом. Большинство радиогалактик имеет в спектре яркие, иногда очень широкие полосы. Много усилий было затрачено на то, чтобы обнаружить у радиогалактик какие-либо общие особенности в их форме или в виде их спектра. Однако их не нашлось. Мы никогда не знаем, какая из галактик окажется радиогалактикой. Более того, автор этой книги показал, что среди обычных, не радиоизлучающих галактик многие при тщательном изучении обнаруживают такие же особенности, как и радиогалактики. В частности, он указал, что так называемые радиогалактики Сейферта также имеют очень широкие яркие полосы в спектре, говорящие о растекании газов со скоростями почти до 5000 км/сек. Позднее оказалось, что одна из таких галактик (NGC 1068), противопоставлявшихся радиогалактикам, является тоже радиогалактикой, что подтвердило внешнюю неразличимость обычных галактик от радиогалактик. Известны также галактики с очень сильными, но узкими линиями излучения в спектре, которые, однако, не являются радиогалактиками. Их открыл мексиканский астроном Аро.

Теперь известно уже много радиоизлучающих галактик Сейферта. Вероятно, радиоизлучение у них возникает по временам, так же как и мощные выбросы и истечение газов из ядра. Они-то и являются причиной появления широких ярких полос в их спектре. Голубоватый цвет этих галактик обусловлен не звездным, а синхротронным свечением их маленьких, но очень ярких ядер. Такой же аномально яркий конец спектра имеют далекие галактики, во множестве обнаруженные Б. Е. Маркаряном. Некоторые из них принадлежат к типу галактик Сейферта.

Самым удивительным открытием последних лет было обнаружение Сандейджем и Шмидтом (США) необычных источников радиоизлучения. После уточнения координат мощных источников радиоизлучения некоторые из них пришлось отождествить с очень слабыми точечными объектами, не отличимыми от звезд даже в самые сильные телескопы. Сомнения в правильности их отождествления отпали, когда удалось получить и расшифровать спектры этих голубоватых «звездочек» – они явно оказались не звездами. Эти объекты назвали квазизвездными («подобными звездам») источниками радиоизлучения или, сокращенно (на английском языке), квазарами. В их спектрах, как правило, видны яркие линии, которые долго не могли отождествить. Не могли их отождествить долго потому, что это были линии, находящиеся нормально в далекой ультрафиолетовой области спектра, которая в спектрах небесных тел недоступна для наблюдений из-за ее поглощения в земной атмосфере. Чудовищное красное смещение в спектре квазаров сместило эти линии в наблюдаемую область спектра. Красное смещение квазаров в большинстве случаев оказалось гораздо больше, чем у самых далеких галактик, у которых его удалось измерить. Например, линия водорода серии Лаймана Lα с длиной волны 1216 А, которую в спектре Солнца удалось сфотографировать только с высотных ракет, стала линией видимого спектра. Для таких объектов красное смещение выражают величиной Δz=Δλ:λ. Наибольшее измеренное сейчас у квазаров красное смещение превышает Δz=3,5. По закону Хаббла таким смещениям соответствуют расстояния в миллиарды световых лет. Однако точный перевод их в расстояние требует знания модели устройства нашей Вселенной.

Это происходит потому, что в теоретически мыслимых моделях разного типа красное смещение на больших расстояниях может меняться не пропорционально расстоянию, как для меньших расстояний. То же надо сказать и о переводе величины z в скорость по лучу зрения по формуле принципа Доплера.

Большинство квазаров обозначается номерами по третьему Кэмбриджскому каталогу источников радиоизлучения, обозначаемому сокращенно 3С. Ближайший и самый яркий квазар выглядит как звезда около 12m,7. Его красное смещение z=0,16 и скорость 48 000 км/сек. Открытие квазаров происходит с потрясающей быстротой. К 1976 г. стало известно уже более 200 квазаров, самые слабые из которых имеют звездную величину почти 19m. У одного из самых далеких квазаров, 3C 9 (z=2,012), лучевая скорость порядка 240 000 км/сек, т. е. очень близка к скорости света. Его расстояние (напоминаем, что это ориентировочно) порядка 9 млрд. световых лет (9 млрд. лет – это вдвое больше, чем возраст Земли). 3С 9 был одним из самых далеких объектов Вселенной. А сколько нового будет выяснено к тому времени, когда эта книга попадет вам в руки!

Если красное смещение в спектрах квазаров той же природы, что у галактик, то, значит расстояния до них громадны и, оказывается, что их оптическая светимость раз в 100 больше, чем у ярчайших галактик и радиогалактик! А их радиоизлучение почти такое же и не меньше, чем у радиогалактик, 1045-1046 эрг/сек, отчего их и назвали квази– (т. е. «как бы») звездными радиогалактиками или звездными источниками радиоизлучения. Природа их излучения, как и у радиогалактик, должна быть синхротронной, т. е. объясняться магнитно-тормозным излучением релятивистских электронов.

Быстро возросшая точность измерения угловых размеров источников радиоизлучения показала к 1976 г., что многие квазары имеют диаметры радио-излучающей области в доли секунды дуги, часто менее 0",1. И оптически они не отличимы от звезд. (Оптически диаметры менее 0",5 невозможно измерить из-за неспокойствия земной атмосферы.) Следовательно, оптические размеры квазаров не превышают нескольких сотен световых лет. Однако, смущая нас, около 3С 273 и 3С 48 имеются крайне слабо светящиеся полоски длиной около 200 000 световых лет. Точнее говоря, оптически видимое звездное изображение у 3С 273 окружено в радиолучах слабым ореолом, а на расстоянии 19",5 от него видна слабая полоска, дающая в девять раз более сильное радиоизлучение. В 3С 48 «звездочка» 16m окружена пятью туманностями на расстояниях до 12". Итак, вид квазаров различен, но ни один из них не похож на обычные галактики, а размеры в сравнении с последними крайне малы. Возможно, что и в оптическом излучении квазаров преобладает синхротронное излучение.

Новую неожиданность принесло открытие, что и видимый блеск, и радиоизлучение квазаров меняются очень заметно. Оказались меняющимися и профили ярких линий, принадлежащих горячим газам.

В 1965 г. Сандейдж в США сделал еще одно сенсационное открытие. Он обнаружил в направлении на полюс Галактики множество очень слабых голубых звездообразных объектов, по цвету сходных с квазарами. Он получил фотографии спектров шести из них. Один спектр принадлежал обычной, сравнительно близкой звезде, два спектра были без всяких линий, а в трех случаях обнаружились яркие линии с огромными красными смещениями, как у квазаров, хотя радиоизлучение от них пока не обнаружено.

Такие объекты Сандейдж назвал «квазизвездными галактиками» или, сокращенно, квазагами и из измерения числа голубых объектов заключил, что их должно быть в сотни раз больше, чем квазаров. (Этим объектам давали и другие названия, которыми лучше не пользоваться.) Последующие исследования показали, что большинство голубых объектов у полюса Галактики – это голубоватые звезды разных типов, принадлежащие к окраинам нашей Галактики, а квазагов в действительности раз в 10 меньше, но все же много больше в единице объема, чем квазаров. Цвикки считает, что квазаги Сандейджа тождественны тем его крайне компактным галактикам, которые голубоваты и имеют яркие линии в спектре. (Речь идет о тождестве типов, а не индивидуальных объектов.) Полагают, что, может быть, квазары являются кратковременной фазой бурного развития квазагов, отчего мощное радиоизлучение наблюдается только у немногих из них, когда мы их и регистрируем как квазары. Во всяком случае, открытие квазаров и квазагов явилось самым волнующим открытием в астрономии не только за последнее время. Ведь это какие-то совершенно новые виды небесных светил с загадочными свойствами, быть может, подводящими нас к открытию величайших законов природы.

Взрывы островных вселенных

Когда знакомишься с открытиями последних десятилетий в астрономии, можно перестать удивляться чему-либо. Взять хотя бы открытие гигантских взрывов в солнечной атмосфере. Но и они бледнеют перед взрывами на вспыхивающих звездах типаПУ Кита. А что сказать о взрывах в новых звездах, наконец, о взрывах в сверхновых звездах? И вот мы подошли к рассказу о взрывах в островных вселенных!

У большой и красивой спиральной галактики в Большой Медведице, М 81, есть спутник. Это невзрачная продолговатая туманность М 82, имеющая как бы «рваные» края. Она не привлекала к себе внимания, хотя и отличается от обычных неправильных галактик тем, что содержит много пыли и в то же время не содержит горячих, голубых гигантов, хотя ее спектр класса А. М 82 и явилась прототипом неправильных галактик Ir II. Сейчас М 82 стала самой «модной» галактикой, так как она впервые показала существование взрывов в масштабе галактик и помогла ближе подойти к пониманию двойных источников радиоизлучения и квазаров. У М 82 было обнаружено повышенное радиоизлучение, но знаменитостью ее сделали исследования Сандейджа и Линдса (1963 г.).

На снимках М 82, сделанных в лучах красной водородной линии Нα, четко выступили длинные волокна водорода, идущие в обе стороны от центра. Они тянутся перпендикулярно к плоскости галактики, которая образует малый угол с лучом зрения и оттого выглядит продолговатой. Оказалось, что газ этих волокон имеет тем большую скорость, чем он дальше от центра. Это значит, что перед нами последствия гигантского взрыва, выбросившего из центра галактики полтора миллиона лет назад со скоростями до 1000 км/сек массу газа порядка 5 1/2 млн. солнечных масс. Это равно массе нескольких шаровых звездных скоплений. Кроме красных водородных волокон, видны и голубоватые волокна, дающие непрерывный спектр, и их свет поляризован. Очевидно, это потоки быстрых электронов, дающие синхротронное свечение и в видимых лучах и излучение в радиодиапазоне. Они же при столкновении с атомами водорода ионизуют его. Потоки газа к полюсам этой вращающейся галактики, а не в ее плоскости, обусловлены тем, что они встретили в ней сопротивление спокойных газов, имевшихся там уже ранее. Там газ перемешан с поглощающей свет пылью, которую вы видите. Кинетическая энергия разлетающегося газа в М 82 составляет около 2•1055 эрг, а ее излучение с момента взрыва за истекшие полтора миллиона лет составляет почти 1056 эрг. Это в миллион раз больше, чем энергия, выделяемая при вспышке сверхновой звезды, – самого мощного взрыва, известного ранее. Сейчас выброшенный газ распространился на 10 000 световых лет от центра. Через 10 млн. лет он выйдет за границы галактики. Запасенная газом и электронами энергия израсходуется, плотность их упадет, они рассеются, и следов взрыва уже не будет видно. Взрыв и сопровождающее его радиоизлучение – явление скоротечное в сравнении с возрастом галактик, оцениваемым примерно в 10 млрд. лет.

Еще до исследования М 82 предполагали, что двойные источники радиоизлучения, между компонентами которых находится видимая галактика, образованы взрывами. В галактике происходит взрыв, выбрасывающий два огромных облака газа, начиненных релятивистскими электронами, как губка водой. По закону сохранения количества движения скорости облаков противоположны, а старый газ, находящийся в плоскости галактики, заставляет их двигаться к полюсам вращения. После выхода из галактики облаков, радиоизлучающих синхротронно, мы и видим два обширных радиоисточника по обе стороны от породившей их галактики. Явления, обнаруженные оптически в М 82, дали подтверждение этому объяснению. Только в радиогалактиках выход энергии еще грандиознее, чем в М 82. За период пребывания системы Лебедь А в стадии радиогалактики, оцениваемый в миллион лет, излучается 3•1058 эрг. Это энергия синхротронного излучения; вместе с кинетической, вместе с потерями энергии при ее переходе в кинетическую и т. д. энергия взрыва в системе Лебедь А была, вероятно, 1060-1061 эрг. Она равна энергии превращения в гелий водорода с массой в миллиард солнечных масс. Колоссальность этого почти мгновенного освобождения энергии и неизвестность физического механизма ее источника – все это и является главной загадкой происхождения и радиогалактик, и квазаров, энергии которых одинаковы.