4.Радіогалактики і Квазари

За останні 45 років відкрито близько 10000 дискретних джерел радіовипромінювання. Складено каталоги. Найвідоміший Кембріджський каталог (скорочене позначення ЗС).

Певна частина дискретних радіо джерел належить нашій Галактиці, деякі з них це залишки спалаху наднових зір (Телець А (крабоподібна туманність)).

Найслабшими джерелами радіовипромінювання виявилися спіральні і не правильні галактики. Їх потужність в дециметровому діапазоні . еліптичних – в цьому ж діапазоні в 100 раз більша.

Об’єкти, потужність випромінювання яких у радіодіапазоні дорівнює або більша, ніж в оптичному називається радіогалактиками. Їх відомо декілька сотень. Найближче радіо джерело – Лебідь А, ототожнене з галактикою, що складається з двох ядер і протяжної оболонки. Відстань до цієї галактики » 330 Мпс. Однією з найдавніших галактик є ЗС 295 відстань до якої 2500 Мпс. Потужність випромінювання ~ .

До рададіогалактик середньої потужності відносять: джерело Діва А, ототожнене з гігантською еліптичною зіркою М87; джерело Кентавр А, яке на фотографіях виглядає сферичної форми перетятою потужною смугою поглинаючої речовини.

Випромінювання Р.Г має не тепловий характер. Атмосфера не проникна для хвиль довжиною більше 16-30 м.

Слабке місце радіотелескопів – низька точність з якою вони фіксують напрям на радіо джерела. Ця точність » 1¢

Багато радіогалактик є кратними (зони випромінювання радіохвиль розташовані з обох боків від оптичного об’єкта іноді на відстанях » десятки і сотні тисяч світлових років).

Наприклад: Кентавр А – має 4 зони випромінювання радіохвиль – по дві з кожного боку темної смуги і розташовані вряд майже перпендикулярно до згаданої смуги. Джерелами радіовипромінювання є хмари релятивіської плазми, викинуті з ядра галактики. Механізм прискорення частинок до швидкостей » швидкість світла нез’ясований.

Ще потужнішими джерелами радіовипромінювання є квазари– квазізоряні джерела. Вивчати квазари почали у 1960 р, коли точкове джерело ЗС 48 (сузір’я трикутника) вдалося ототожнити з зореподібним об’єктом . Спочатку були незрозумілими спектри цих об’єктів, бо вони не подібні один на одного і наявні в них емісійні лінії не відповідали жодному з хімічних елементів.

Виявили, що лінії в спектрі об’єкта ЗС 273 зміщені в червоний бік на , а в спектрі об’єкта ЗС48 на 0б37. це дало змогу обчислити віддалі та світимість цих об’єктів. Зараз відомо 4000 квазарів їх світність , що в 100-1000 раз перевищує світність найбільших галактик.

В спектрах квазарів спостерігаються емісійні лінії, типові для дифузних туманностей, а інколи і резонансні лінії поглинання.

Спочатку ототожнення цих ліній було утруднене незвичайним червоним зміщенням: в ряді випадків лінії звичайно розташовані в ультрафіолетовій області – виявились у видимій. Віддалі знайдені за червоним зміщенням ~, що відповідає мільярдам років. Квазари – найвіддаленіші від нас об’єкти. Хоча існує думка, що причина червоного зміщення у квазарів інша ніж у далеких галактиках і можливо пов’язана з швидким віддаленням квазарів. Кутові розміри квазарів до цього часу не вдається обчислити жодними оптичними спостереженнями. Ці розміри можна оцінити за коливаннями світимості, які відбуваються неправильним чином час порядку року і менше (до тижня).

Квазари багато в чому нагадують ядра галактик: малі, кутові розміри, розподіл енергії в спектрі, змінність оптичного і радіовипромінювання. Ряд особливостей зближує квазари з ядрами Сейфертівських галактик: сильне розширення емісійних ліній в спектрах, що вказує на рух з швидкостями . У деяких квазарів спостерігаються хмари викинутої речовини, що говорить про вибуховий характер явищ, що в них відбуваються.

Хімічний склад атмосфери квазарів мало чим відрізняється від складу атмосфер звичайних зір, але розподіл інтенсивності випромінювання у неперервному спектрі квазара і поляризація випромінювання вказують на синхронну природу випромінювання.

Особливістю квазарів є: значний надлишок випромінювання в інфрачервоній і ультрафіолетовій частинах спектра, змінність блиску з характерним часом близько року. поблизу деяких квазарів видно викиди – велетенські потоки речовини, що уподібнює квазари з радіогалактиками і галактиками Сейферта.

У 1965 р відкрили квазари – квазізоряні галактики. Ці об’єкти подібні до об’єктів але з меншим радіовипромінюванням. У наш час їх відносять до квазарів і вважають, що все це – недовговічні стадії розвитку галактики.

Інтерпретація властивостей квазарів зустрічає ряд труднощів: якщо ці об’єкти дуже далеко, то необхідно знайти дотепер невідомі процеси, які призводять до виділення величезної кількості енергії. Щоби позбавитись цих труднощів можна вважати квазари відносно близькими тілами, а великі червоні зміщення спектральних ліній віднести на рахунок явищ пов’язаних з швидким віддаленням. Можливо квазари – великі плазмові утворення з масами порядку мільярда сонячних, які випромінюють енергію і викидають гарячий газ внаслідок свого гравітаційного тиску.

Розподіл галактик в просторі

Якби галактики були розподілені в просторі рівномірно, то виконувалась би теорема Зелінгера

де – інтегральна функція блиску.

До 1934 р Хабл на фотографіях, отриманих на 2,5 – метровому телескопі, підрахував кількість галактик до на 1283 ділянках неба. Він виявив, що на один квадратний градус неба в середньому припадає 131 галактика з зоряною величиною до . Підрахунки показали, що на всій небесній сфері налічується до галактик до

В 6 – метровому телескопу доступні галактики до , а кількість таких галактик ~ . Хабл визначив, що теорема Зелінгера правильна для всіх вибраних напрямів. Це означає, що в середньому розподіл галактик у просторі не лише однорідний, а і ізотропний, тобто однаковий в усіх напрямах.

Але детальний аналіз показав, що у масштабах менших за 40 Мпс галактики утворюють групи і скупчення. Приклад скупчень: наша Галактика, туманність Андромеди (М 31), туманність Трикутника (М 33), Велика і мала Магелланові Хмари та ще декілька зоряних систем менших розмірів утворюють Місцеву групу в яку входить близько 35 галактик.

Кожна велика галактика має декілька супутників. Для Нашої Галактики це: Велика і Мала Магелланові Хмари та ще вісім карликових галактик.

Зараз відомо близько 4000 скупчень галактик, в яких налічується сотні і тисячі систем.

Як виявила група естонських вчених для всіх вивчених скупчень кінетична енергія галактик більша як у три рази перевищує енергію їх гравітаційної взаємодії. Якби це відповідало дійсності, то галактичні скупчення розвалювались би за 1 млрд. Років. Те, що скупчення існують і сьогодні свідчить про наявність у навколишньому світі прихованих речовин та маси, які концентруються у скупченнях галактик і утримують їх як єдине ціле у продовж при наймі 10 млрд. років. Ця ситуація називається віріальним парадоксом. (теорема про віріал: сума подвоєної кінетичної енергії і потенціальної енергії дорівнює нулю). Можливо, річ у тому, що галактики оточені швидкими протяжними оболонками – коронами із слабких карликових зір. Але не виключено, що скупчення галактик як єдині структури стабілізуються „нейтринними хмарами”, в які ці галактики неначе „вкраплені”. Ця гіпотеза виникла після того, як отримали певні свідчення, за якими нейтрино мають масу спокою, що не дорівнює нулю. Швидкості нейтрино приблизно через 300 років після початку розширення Всесвіту стають значно меншими від швидкості світла. Їх гравітаційна взаємодія призводила б до утворення до згаданих „хмар”. Існують гіпотези про існування принципово нових частинок, що залишаються невидимими для спостерігача та існування яких проявляється лише при їх гравітаційній взаємодії зі звичайною для нас речовиною.