Квазары

Содержание:

Загадка сверхзвезд	2
Квазары и радиогалактики	6
Квазары и незвездная материя	12
Литература	15

Загадка сверхзвезд

До недавнего времени в звездной астрономии счита­лось, что масса звезд не может превосходить массу Солнца более чем в 100 раз. В противном случае звезда окажется неустойчивой и распадется. Однако, Хойл и Фаулер предположили, что временами внутри ядер га­лактик, вследствие сгущения межзвездного газа, могут возникать «сверхзвезды» с массами, превосходящими сол­нечную в сотни тысяч и даже сотни миллионов раз. Та­кие сверхзвезды (ибо подобный объект не является звездой в обычном смысле этого слова), как показывают расчеты, должны постепенно сжиматься, что ведет к вы­делению огромного количества энергии, по сравнению с которым вспышка обычной сверхновой все равно, что вспышка спички по сравнению со взрывом водородной бомбы. Одна такая вспышка может породить вполне до­статочное количество быстрых частиц, чтобы целая га­лактика стала радиогалактикой

При фотографировании на обычную фотопластинку многие радиогалактики выглядят как слабые звезды. В 1963 г. голландский астрофизик Шмидт, работающий в США, исследовал одну из таких звезд ЗС 48, располо­женную в созвездии Треугольника. Он обнаружил, что она находится на расстоянии полутора миллиардов све­товых лет от Земли и удаляется с колоссальной скоро­стью, составляющей около одной шестой скорости света.

Вскоре еще один аналогичный объект — ЗС 273, кото­рый является своеобразным рекордсменом по количе­ству излучаемого света, заинтересовал советских астро­номов А. С. Шарова и Ю. Н. Ефремова. Они изучили ряд фотографий соответствующего участка звездного неба, выполненных в разное время, и обнаружили, что таинственный объект то и дело менял свою яркость в те­чение коротких промежутков времени. Аналогичные на­блюдения были сделаны и американскими астрономами. Казалось бы, на огромном расстоянии, превосходящем миллиард световых лет, обнаружить отдельную звезду вообще невозможно. Можно наблюдать только большую совокупность звезд—звездную систему—галактику. Однако яркость целой галактики не может испытывать столь быстрых одновременных изменений. Это позволило астрономам сделать заключение, что объект ЗС273 является единым телом — сверхзвездой. Интересно от­метить, что поток электромагнитной энергии, излучае­мой этим объектом, в 100 раз превосходит общий поток энергии всей нашей Галактики. Он составляет около 1047
эрг/сек.

Уже одно это говорит о том, что сверхзвезда не мо­жет быть скоплением звезд. Чтобы обеспечить такую мощность излучения, надо было бы сосредоточить в каж­дом кубическом парсеке 108
звезд. Между тем в среднем на один кубический парсек приходится 1/10 звезды.

Что же касается полной энергии, выделяющейся в момент образования сверхзвезды, то она достигает 1060
эрг.
Чтобы выделить такую энергию с помощью ядерных реакций, пришлось бы переработать массу ве­щества, сравнимую с массой галактики средних раз­меров.

Интересно отметить, что, вообще говоря, открытие сверхзвезд не было абсолютной неожиданностью. Как мы
видели, изучение радиогалактик с необходимостьюприводило к выводу о том, что во Вселенной должны существовать какие-то источники энергии, намного пре­восходящие по своей мощности все, что нам было из­вестно.

В дальнейшем сверхзвезды получили название ква­зизвездных объектов (т. е. объекты, похожие на звезды, но все же не звезды), или квазаров. В настоящее время обнаружено свыше ста квазаров. Более чем для пяти­десяти из них удалось получить оптические спектры, позволяющие достаточно уверенно определить смещение спектральных линий и тем самым измерить ту скорость, с которой загадочные объекты перемещаются в про­странстве. Скорости эти оказались чрезвычайно боль­шими (один из квазаров, например, движется со скоро­стью, достигающей 80% скорости света). Как мы уже знаем, картина расширения нашей области Вселенной такова, что более далекие объекты удаляются с боль­шими скоростями. Это позволяет по величине красного смещения определять расстояние до далеких космиче­ских объектов.

Подобным методом удалось выяснить, что квазары находятся от нас на колоссальных расстояниях в не­сколько миллиардов световых лет. Но это означает, что наблюдая квазары, мы наблюдаем объекты, которые от­носятся к той самой эпохе, к которой, согласно совре­менным представлениям, относится начальная стадия образования Метагалактики. Уже одно это делает ква­зары необычайно интересными объектами научного ис­следования.

Наблюдение за движением и распределением кваза­ров в пространстве может также дать известные указа­ния на то, какая модель Метагалактики ближе к реаль­ному положению вещей: «неограниченно расширяющая­ся» или «пульсирующая».

Правда, справедливость требует отметить, что суще­ствует и другая точка зрения, согласно которой красное смещение в спектрах квазаров объясняется не космоло­гическими причинами (т. е. участием этих объектов в общем расширении Метагалактики), а какими-то дру­гими. Так, например, некоторые исследователи считают, что квазары—это объекты, которые выбрасываются со скоростями, близкими к скорости света (релятивистски­ми скоростями), из многих центров взрывов, более или менее равномерно распределенных в пространстве. Од­нако в подобном случае хотя бы некоторые квазары должны были бы к нам приближаться, в результате чего в их спектрах должно было бы наблюдаться не красное, а синее смещение. Однако до сих пор ни одного квазара с синим смещением не обнаружено.

Другие ученые в связи с этим высказывают мысль о том, что квазары были выброшены из ядра нашей собственной галактики и поэтому удаляются от нас в различных направлениях.

Однако трудно представить себе физическую природу таких взрывов, при которых возможно ускорение больших плотных тел до скоростей, сравнимых со скоростью света.

Поэтому большинство астрономов все же придержи­вается мнения, что квазары—далекие объекты.

В пользу такого предположения говорит и очень ин­тересное исследование, выполненное молодым бюракан-ским астрономом М. Аракеляном. Ему впервые в резуль­тате изучения 60 ближайших квазаров удалось показать, что частоты распределения их красных смещений как раз таковы, какими они должны быть при условии, что эти красные смещения связаны с участием квазаров в расширении Метагалактики.

Недавно было сделано еще одно открытие, воспри­нятое многими астрономами как сенсация. Оно связано с наблюдениями квазара ЗС 297, который, если судить по красному смещению, расположен на расстоянии не­скольких миллиардов световых лет от Земли.

В 1965 г. этот квазар наблюдался как обособленное образование. Однако уже в 1966 г. астрономы обнару­жили, что вокруг пего появилась светящаяся туман­ность, угловые размеры которой составляют около 2 се­кунд дуги.

Почему же ее не наблюдали раньше? На этот во­прос может быть два ответа: либо вещество туманности выброшено квазаром в самое последнее время, либо оно существовало и раньше, но находилось в тени, а теперь излучение квазара заставило ее светиться.

Как нетрудно сообразить, «цена» каждой секунды дуги, если перевести ее в линейные меры, растет с уве­личением расстояния. С другой стороны, процесс рас­ширения или освещения туманности не мог происходить со скоростью, превосходящей скорость света. Отсюдапутем несложных подсчетов получается, что квазар ЗС287 должен находиться от нас не дальше чем 100000 световых лет (т. е. вблизи нашей Галактики или даже внутри нее). Правда, справедливости ради следует от­метить, что имеется и другая, довольно фантастическая возможность: предположить, что в дальнем космосе воз­можны процессы, распространяющиеся со скоростью, большей скорости света.

А может быть, существует и какое-либо третье объ­яснение? Вероятно, мы узнаем об этом уже в недалеком будущем.

•v' Колоссальный интерес для науки, — не только для астрономии, но и для физики,—представляет собой фи­зическая природа самих квазаров. Здесь возникают два основных вопроса: каковы источники сверхмощной энер­гии квазизвездных объектов и каким образом эта энер­гия трансформируется в энергию космических лучей и магнитного поля, взаимодействие которых и порождает радиоизлучение?

Согласно первоначальной идее Хойла и Фаулера сверхзвезды образуются в результате сгущения меж­звездного газа. Но дело в том, что сжатие очень боль­ших газовых масс, происходящее под действием собст­венной гравитации, как показал советский академик Я. Б. Зельдович, может при определенных условиях происходить без задержки. Повышение температуры и давления внутренней зоны такого сгустка оказывается недостаточным, чтобы воспрепятствовать дальнейшему сжатию. Происходит так называемый гравитационный коллапс—неудержимое сжатие всей массы газа. Любо­пытно, что масса вещества, принимающего участие в гравитационном коллапсе, должна составлять 107
—108
солнечных масс.

Таким образом, источник колоссальной энергии ква­заров как будто бы ясен. Это—сжатие. Но какими путями энергия сжатия переходит в другие виды энергии? В этом и состоит одна из главных загадок сверхзвезд.

С другой стороны, если выделение энергии сверх­звезд осуществляется за счет коллапса, то, как показы­вают расчеты, излучение света сверхзвездами будет про­исходить лишь в течение очень короткого времени. Вскоре силы тяготения сжавшегося вещества сделаются настолько мощными, что перестанут выпускать световые лучи. Между тем квазары, обнаруженные астрономами, излучают на наших глазах свет в течение длительного времени.

В связи с этим высказывается предположение, что со временем коллапс может смениться антиколлапсом,т.е. катастрофическим расширением, и что именно эту ста­дию в жизни квазаров мы и наблюдаем.

Другие астрономы считают, что у квазаров имеют­ся особые источники энергии, о которых мы пока еще просто не можем судить из-за трудности наблю­дений и недостаточности имеющихся данных.

Но как бы там ни было, открытие квазаров—бес­спорно, одно из самых замечательных достижений аст­рономии начала второй половины двадцатого столетия, которое может привести к пересмотру многих привыч­ных представлений. Во всяком случае, построить удов­летворительную теоретическую картину этого явления, оставаясь в рамках современных физических теорий, до сих пор не удается. Разумеется, это вовсе не означает, что встретившись с каким-либо непонятным явлением, следует немедленно отказаться от попыток объяснить его с точки зрения уже известных представлений. Но, с другой стороны, нельзя забывать и о том, что всякая довая теория берет свое начало именно с таких фактов, которые не укладываются в рамки прежних представ­лений.

Поскольку выяснение физической природы квазаров наталкивается на существенные трудности, мы вправе уже сейчас задуматься над вопросом: а что, если та­кого объяснения в рамках современных представлении получить не удастся? Очевидно, это будет означать, что переход энергии сжатия в энергию электромагнитного излучения в квазарах совершается какими-то еще не известными нам путями либо наши представления о са­мой природе квазаров и источниках их собственной энергии не вполне соответствуют действительности. Только дальнейшие астрономические исследования мо­гут разрешить эту проблему.

Во всяком случае, не исключена возможность того, что обнаружение квазаров относится к числу такого рода фактов, которыми открываются новые страницы исто­рии науки.

Квазары и радиогалактики

Прежде всего необходимо установить, являются ли квазары самостоятельными, обособленными объектами или они связаны с процессами, протекающими в так называемых галактических ядрах, т. е. центральных сгу­щениях вещества, имеющихся в целом ряде звездных островов Вселенной. Чтобы решить эту задачу, нужно самым тщательнейшим образом проанализировать су­ществующие в настоящее время данные астрономиче­ских и радиоастрономических наблюдений с тем, чтобы постараться выяснить физическую сущность процессов, происходящих в квазизвездных объектах.

Не так давно было обнаружено, что один из первых открытых астрономами квазаров, ЗС 273, обладает до­вольно сильным инфракрасным излучением. Согласно подсчетам Шкловского мощность этого излучения при­мерно в 100 раз превосходит мощность светового излу­чения ЗС273. Анализируя данные наблюдений, ученый пришел к выводу, что источник инфракрасного излуче­ния совпадает с оптическим ядром квазара. Это наво­дит на мысль, что инфракрасное и оптическое излучения ЗС 273 имеют общую природу.

Как уже упоминалось выше, мощность, которая ге­нерируется у ЗС 273 в инфракрасном и субмиллиметро­вом диапазонах, чрезвычайно велика, а размеры цент­рального ядра весьма незначительны. Но это означает, что исключительно велика и плотность излучения. При такой плотности должно иметь место особое явление, называемое обратным эффектом Комптона. Оно состоит в том, что фотоны невидимых электромагнитных излуче­ний, взаимодействуя с электронами, движущимися со скоростями, близкими к скорости света (релятивистские электроны), рассеиваются с изменением длины волны. В результате получается электромагнитное излучение в оптическом диапазоне. Таким образом, согласно выво­дам Шкловского инфракрасное и оптическое излучения квазара ЗС273 тесно связаны между cобой.

Подобное заключение позволяет сделать одно любо­пытное предсказание. Дело в том, что согласно наблю­дениям оптическое излучение ЗС 273 носит переменный характер. Но если оптическое излучение порождается более длинноволновым, невидимым инфракрасным излучением, то это последнее, очевидно, также должно быть переменным. Дальнейшие наблюдения покажут, справедливо ли подобное предсказание.

Анализ электромагнитного излучения квазаров по­зволяет установить явную аналогию между этими уди­вительными объектами и ядрами галактик, находящихся в активном состоянии—так называемых сейфертовских галактик. Ядра таких галактик имеют весьма малые размеры, сравнимые с размерами квазизвездных объ­ектов, и подобно им обладают чрезвычайно мощным электромагнитным излучением. Правда, это излучение главным образом сосредоточено в инфракрасном диапа­зоне, но точно такое же явление, как мы уже видели, наблюдается и у типичного квазара ЗС 273. Это дает все основания предполагать, что в ядрах сейфертовских га­лактик, например, галактики NGC 1275, находятся «не­видимые квазары».

Астрономические наблюдения показывают, что ядра сейфертовских галактик содержат большое количество возбужденного и ионизованного газа, т. е. такого газа, частицы которого потеряли часть своих электронов и приобрели благодаря этому электрический заряд. Но какова причина подобной ионизации, что ее вызывает? Эта проблема, весьма важная для понимания физиче­ских явлений, происходящих в радиогалактиках, до недавнего времени была довольно далека от своего решения. Однако наличие квазаров в ядрах сейфер­товских галактик проливает определенный свет на этот вопрос.

Как мы уже знаем, благодаря высокой плотности из­лучения квазаров в них действует обратный комптон-эффект. Подсчеты, проведенные Шкловским для галак­тики NGC 1275, показывают, что в результате рассеяния инфракрасных и субмиллиметровых фотонов здесь дол­жно возникать весьма мощное рентгеновское излучение. Этого жесткого излучения вполне достаточно для иони­зации газов в ядре любой сейфертовской галактики. Можно предполагать, что аналогичные явления должны иметь место также и в ядрах других сейфертовских га­лактик, например NGC 1068, NGC7469 и NGC 3227. В связи с этим, по мнению Шкловского, было бы инте­ресно попытаться обнаружить излучение их ядер в диа­пазоне 8 и 4 мм.

Всесторонний анализ материалов, имеющихся в рас­поряжении современной оптической и радиоастрономии, по мнению Шкловского, позволяет сделать вывод, что квазары и ядра сейфертовских галактик представляют собой сходное явление. Во всяком случае,

физическая природа этих объектов одинакова, а отличия сводятся к масштабам происходящих процессов. Не исключена также возможность, что эти объекты находятся в раз­ных фазах своей эволюции.

Какова же физическая сущность активности галак-тических ядер? Вероятно, в таких ядрах происходят взрывы, которые сопровождаются сильными выбросами больших газовых масс. Мощность подобного взрыва для различных галактик может изменяться в довольно широких пределах. Но, видимо, явление, о кото­ром идет речь, должно происходить в любой галактике на определенной стадии ее эволюции. В частности, вполне возможно, что в свое время наша Галактика, так же как и другие подобные ей гигантские спиральные звездные острова, переживала стадию активности ядра и относилась, таким образом, к классу сейфертовских галактик.

О явном сходстве квазаров с явлениями, происходя­щими в ядрах некоторых галактик, говорят и резуль­таты исследований бюраканского астронома Б. Е. Мар-каряна. Еще в 1963 г. он опубликовал интересную ра­боту, посвященную изучению особого класса галактик. Эти звездные системы обладают ядрами, которые зна­чительно голубее, чем ядра большинства других галак­тик, имеющих такую же форму.

Маркарян пришел к выводу, что голубые ядра ис­следованных им галактик отличаются также аномально сильным излучением в ультрафиолетовой части спектра.

Чем же можно объяснить необычные характер излу­чения и цвет центральных областей таких галактик? На этот вопрос может быть два ответа: либо эти звездные системы обладают необычным звездным составом либо в их ядрах происходят необычные процессы. Очевидно, и в том и в другом случаях подобные звездные системы заслуживают особенно пристального внимания.

В первой работе Маркаряна было исследовано 40 ано­мальных галактик. Однако чтобы получить возможность сделать какие-либо выводы, следовало не только расширить этот список, но попытаться выяснить, нет ли по­добных галактик в отдаленных областях пространства.

С этой целью в Бюраканской обсерватории был на­чат систематический обзор неба с помощью метрового рефлектора, снабженного специальными призмами для изучения спектров слабых космических объектов. Пер­вая серия наблюдения охватила области созвездий Большем Медведицы и Жирафа и район северного по­люса нашей Галактики. В результате помимо аномаль­ных «ультрафиолетовых» галактик, входивших в преж­ний список, было обнаружено еще 70 объектов подобного типа. И вообще, статистические подсчеты показывают, что галактики с необычным ультрафиолетовым излуче­нием составляют, по-видимому, не менее 5% от общего числа всех галактик.

Любопытно, что у многих «ультрафиолетовых» галак­тик наблюдаются слабые оболочки или короны, отростки или небольшие хвосты, а иногда и слабые голубые спутники. Подобные придатки, видимо, могли возник­нуть в результате выброса вещества из ядер таких звездных систем. Это говорит о том, что значительная часть «ультрафиолетовых» галактик в настоящее время переживает последующую за выбросом эпоху, как го­ворят астрономы, послеэруптивную стадию.

Наибольший интерес представляет вопрос о проис­хождении аномального ультра4)иолетового излучения. Хотя окончательный ответ на него может быть получен лишь в результате всестороннего тщательного изучения необычных звездных систем, уже и на основании имею­щихся данных можно сделать некоторые предваритель­ные выводы.

Оказалось, что все «ультрафиолетовые» галактики по характеру их спектров можно разделить на две группы. У галактик одной группы спектры похожи, на спектры некоторых звезд и квазаров, у галактик дру­гой—на спектры ярких ассоциаций.

Анализ спектров показывает, что ультрафиолетовое излучение ядер галактик второй группы может иметь чисто звездное происхождение.

Что же касается ядер первой группы, то их излуче­ние также в какой-то степени напоминает комбинацию излучения звезд определенных типов, а именно, го­лубых и красных гигантов. Однако весьма трудно предположить, что такие образования, как галактиче­ские ядра, могут состоять из этих двух типов звезд, представляющих противоположные этапы звездной эво­люции.

В связи с этим Б. Е. Маркарян пришел к заключе­нию, что ультрафиолетовое излучение ядер этого типа имеет незвездное происхождение. Другими словами, подтверждается гипотеза академика Амбарцумяна о на­личии в ядрах некоторых галактик активных тел не­звездной природы.

Подобный вывод хорошо согласуется с результатами радионаблюдений галактик Маркаряна, которые были проведены бюраканским астрономом Г. Товмасяном с помощью больших австралийских телескопов. Удалось установить два весьма любопытных факта. Во-первых, оказалось, что радиоизлучение ультрафиолетовых га­лактик заметно превосходит радиоизлучение обычных звездных островов. Во-вторых, что это радиоизлучение исходит главным образом из их центральных областей.

Но из центральных областей галактик Маркаряна исходит и необычное ультрафиолетовое излучение. Это дает основание предполагать, что и то и другое излуче­ния непосредственно связаны с какими-то процессами, протекающими внутри ядер.

Видимо, такие процессы представляют собой одну из форм активной деятельности ядер, характерную для определенной стадии эволюции галактик, форму внешне менее заметную, но.более распространенную, чем взры­вы, выбросы и деление ядер.

Возможно, что именно эта форма деятельности приводит к образованию в галактиках спиральных ру­кавов.

В свете полученных данных особенно большой инте­рес. приобретает сходство излучения ядер галактикМар-каряна с излучением квазаров. Кстати сказать, объек­ты, о которых идет речь, обладают и другими сходными признаками: высокой светимостью, большими массами, способностью создавать вокруг себя обширные газовые облака, а также облака частиц высокой энергии, кото­рые являются источниками мощного радиоизлучения.

Исследования Б. Маркаряна были продолжены дру­гим бюраканским астрономом Э. Хачикяном, который совместно с американскими астрономами тщательно проанализировал спектры 35 «галактик Маркаряна». Среди этих галактик оказались две сейфертовские, причем бо­лее яркие, чем все остальные галактики этого типа, из­вестные до сих пор. Ядро одной из них обладает почти такой же яркостью, как квазары. Кроме того, среди всех сейфертовских галактик «галактики Хачикяна» отлича­ются и самыми большими красными смещениями.

Активные процессы, происходящие в ядрах сейфер­товских галактик, согласно точке зрения, развиваемой бюраканскими астрономами, указывают на молодость этих космических объектов. Квазары, видимо, еще более молоды.

Таким образом, есть все основания предполагать, что «галактики Хачикяна» по своим физическим свойствам являются промежуточным эволюционным звеном между . квазизвездными источниками радиоизлучения и обыч­ными сейфертовскими галактиками.

Чрезвычайно интересные радионаблюдения квазаров были проведены в последние годы. До недавнего времени радиотелескопы по своей разрешающей спо­собности значительно уступали оптическим инстру­ментам.

Так, например, при оптических наблюдениях Солнца разрешающая способность достигала долей секунды дуги, в то время как даже самые крупные радиотеле­скопы давали в лучшем случае доли минуты. Чтобы преодолеть это затруднение, радиофизики пошли по пути создания так называемых радиоинтерферометров, т. е. системы радиотелескопов, разнесенных на некоторое расстояние.

Важный шаг в этом направлении сделали английские ученые. Они построили интерферометр с базой в не­сколько сотен километров. Телескопы были связаны спе­циальным кабелем и их одновременные показания не­посредственно сопоставлялись с помощью телевизион­ных устройств. Затем был осуществлен следующий шаг:

создан интерферометр с гигантской базой около 8 тыс. километров. Один из радиотелескопов находился в Ан­глии, а другой в США в Калифорнии. При таком рас­стоянии прямая связь по кабелю оказалась невозмож­ной. Поэтому каждая обсерватория в условленное время наблюдала определенный объект самостоятельно. Ре­зультаты измерений фиксировались на магнитной пленке вместе с сигналами точного времени. Затем производилась совместная обработка обеих записей.

Наблюдения показали, что многие квазары обладают весьма малыми угловыми размерами, меньшими 0,5 се­кунды дуги. А у некоторых угловые размеры предпо­ложительно составляют около 0,1 секунды дуги. Эти данные подтверждают точку зрения, согласно которой квазары не являются галактиками, а представляют со­бой сравнительно небольшие образования, напоминаю­щие ядра галактик, находящихся в особо возбужденном состоянии.

Мы уже говорили о том, что многие гипотезы свя­зывают образование квазаров с концентрацией межга­лактического газа. Однако Шкловский считает, что по­добная возможность совершенно исключена. Дело в том, что химический состав оболочек квазаров существенно отличается от химического состава межгалактической среды. Эта среда бедна тяжелыми элементами, а в обо­лочках квазаров они присутствуют. Такой вывод под­тверждается, в частности, наличием квазара в ядре уже упоминавшейся 'галактики NGC 1275. Галактика, о ко­торой идет речь, заведомо относится к числу весь­ма «старых» объектов, сформировавшихся в отдален­ные времена. Квазар здесь намного моложе самой га­лактики.

Таким образом, возникновение квазизвездных объ­ектов, существование радиогалактик и процессы, про­исходящие в сейфертовских галактиках, по мнению Шкловского, представляют собой проявления различ­ной степени активности галактических ядер. Это обстоя­тельство еще раз подтверждает, что проблема галакти­ческих ядер становится в настоящее время одним из центральных вопросов изучения Вселенной.

В самое последнее время излучение спектров кваза­ров привело И. С. Шкловского и его сотрудников к весьма интересному выводу о том, что расширение Ме­тагалактики происходило не непрерывно, а с «останов­кой» приблизительно на 50 млрд. лет. В таком случае, по расчетам Н. С. Кардашева, возраст нашей области Вселенной составляет не 10 млрд. лет, как считалось раньше, а около 70 млрд. лет. Если подобные предпо­ложения оправдаются, это приведет к радикальному из­менению многих представлений о Вселенной.

Квазары и незвездная материя

Что же могут представлять собой квазары и какова физическая природа активности галактических ядер?

В современной астрономии имеются некоторые дан­ные, позволяющие подойти к объяснению этих явлений. Мы уже знакомились с представлениями об особом со­стоянии вещества — дозвездной материи, развиваемыми академиком В. А. Амбарцумяном. Амбарцумян впервые выдвинул и обосновал предположение о возможности

Рис. 58. Взрыв в ядре галактики М 82.

образования космических тел не путем сгущения (или не только путем сгущения) разреженной среды, а пу­тем распада первичных сверхтвердых тел. Как мы уже видели, эти дозвездные, или, лучше сказать, незвездные (ведь звезды могут из них и не образоваться) тела яв­ляются могучими аккумуляторами энергии. Поэтому вполне можно предположить, что квазары представляют собой не что иное, как одну из форм проявления не­звездной материи, хотя справедливость требует отме­тить, что и подобная точка зрения сталкивается с целым рядом трудностей.

В 1963 г. американский астрофизик А. Сандейдж за­вершил работу по изучению движения газа в сравни­тельно близкой к нам галактике М82. Сандейдж при­шел к выводу, что характер этого движения указывает на то, что приблизительно 1,5 млрд. лет назад из ядра М 82 произошел выброс газовых масс, более чем в миллион раз превосходящих массу Солнца. Эти и другие подобные им факты и привели академика Ам-барцумяна к мысли, что в состав галактических ядер входят сверхплотные тела из незвезднои материи.

До последнего времени о наличии в природе подоб­ных материальных образований можно было судить только чисто теоретически, поскольку в устойчивом со­стоянии незвездная материя практически не излучает и, следовательно, не может быть обнаружена при обыч­ных наблюдениях. Но вполне вероятно, что с открытием сверхзвезд мы впервые получили возможность наблю­дать незвездную материю в таком состоянии, когда она бурно излучает (т. е. в момент взрыва). Подобное пред­положение подтверждается еще и тем обстоятельством. что обнаружены галактические ядра, которые находят­ся в «промежуточном» состоянии—«возбужденные» ядра. Светимость их выше, чем у спокойных ядер, по значительно ниже, чем у сверхзвезд. Спектральные на­блюдения показали, что возбужденные ядра выбрасыва­ют потоки газового вещества со скоростями, достигаю­щими десяти тысяч километров в секунду. Можно пред­полагать, что активность галактических ядер, а также мощные взрывы — все это проявления находящихся &
них незвездных тел. Что касается направления эволю­ции ядер, то окончательный ответ на этот вопрос могут дать лишь дальнейшие исследования. Но, согласно пред­положениям академика Амбарцумяна, не исключена воз­можность, что исходным пунктом развития являются изо­лированные незвездные тела, которые переходят в актив­ное состояние, испускают огромное количество энергии и в конце концов переходят в спокойное состояние.

Были сделаны попытки связать эту точку зрения с гипотезой «расширяющейся Вселенной». Не являются ли незвездные тела сгустками первоначального сверх­планетного вещества, которые по тем или иным причи­нам отстали от общего процесса эволюции и в течение некоторого времени находились в устойчивом состоя­нии? Подобное предположение вполне допустимо, хотя в то же время вряд ли возможно уложить все многооб­разие явлений, происходящих в мире галактик, в упро­щенную схему расширяющейся Вселенной. В частности, не исключена возможность, что незвездная материя об­разуется в наше время из каких-то других ее форм. Интересно упомянуть и о соображениях советского ученого В. Л. Гинзбурга, который считает, что важную роль в выделении мощной энергии квазаров могут иг­рать сверхплотные магнитные поля. Подсчеты показы­вают, что при определенных условиях энергия таких по­лей может превосходить ядерную энергию.

Высказывается также предположение, что в кваза-рах происходит аннигиляция вещества и антивещества.

Имеются интересные предположения также и отно­сительно механизма радиоизлучения квазаров, основан­ные на результатах радиоастрономических наблюдений. Некоторые ученые считают, что в центральной части квазара располагается сравнительно небольшой источ­ник излучения, обладающий сильным магнитным полем, в котором движутся электроны высоких энергий. Этот источник дает уже знакомое нам синхротронное излуче­ние. Отмеченные наблюдателями колебания яркости центральной области квазаров, возможно, объясняются пульсациями и образованием ударных волн.

Во всех направлениях от центрального источника разлетается газовая оболочка, состоящая из сравни­тельно плотных волокон. На еще больших расстояниях от центра движутся релятивистские электроны, т. е. эле­ктроны, обладающие скоростями, близкими к скорости света. Они тоже дают синхротронное излучение, но уже в слабых полях. Многие астрономы в настоящее время придерживаются мнения, что квазар - это газовая мас­са, внутри которой происходят крупномасштабные дви­жения вещества со скоростями, достигающими одной десятой скорости света. Как показывают расчеты, такие движения должны повышать устойчивость. По той же причине должно происходить и общее вращение квазара, причем внутренние слои должны вращаться быстрее, а внешние медленнее. Только при таком условии не будет происходить центробежное сбрасывание вещества.

Видимо, современная астрономия стоит на пороге открытий величайшей важности, открытий, которые явят­ся дальнейшим и притом весьма существенным шагом на пути познания Вселенной в целом.

В одном из своих выступлений президент Академии наук СССР академик М. В. Келдыш особо подчеркнул, что наблюдая физические явления, которые происходят в необъятной Вселенной, мы можем многому научиться и для реализации новых процессов на Земле.

Литература:

«Увлекательная астрономия», Комаров В.Н., «Наука», 1968.