Новости науки 14.06.01. Обман зрения при взгляде на квазар
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. 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. работы Б.В.Комберга с соавторами 1980-х годов и обзор
R.R.J. Antonucci, Annual Review Astronomy and Astrophysics v.31,
p. 473 (1993).
Схема унификации радиогалактик и квазаров. Credit: ESA
Подобная картина наблюдается и в сейфертовских галактиках - т.е.
галактиках, ядра которых компактны и ярко светят в линиях излучения.
Их делят на два подтипа: Seyfert I имеет более широкие эмиссионные
линии, чем Seyfert II. В 1983 Миллер и Антонуччи выявили широкие
линии (т.е. Seyfert I) в поляризованном (а значит, рассеянном) свете
галактики NGC 1068 типа Seyfert II, а затем появилась их статья
Antonucci R.R.J., Miller J.S. 1985, Astrophys.J. v.297, p.621,
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),
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.
Сравнение радиогалактик и квазаров в видимом свете (сверху)
и в далеком ИК (внизу), видимых под разными углами.
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.
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.
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 Hien D. Tran, в Astrophysical
Journal Letters 10 июня с.г.
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.
|