Активные ядра галактик — ядра, в которых происходят процессы, сопровождающиеся выделением большого количества энергии, не объясняющиеся активностью находящихся в них отдельных звёзд и газово-пылевых комплексов .

Наблюдаемые признаки активности ядра и формы выделения энергии могут быть различными. Наиболее часто встречающимися проявлениями активности являются :

• Выбросы струй газа или быстрых частиц из ядер.
• Высокая мощность радиоизлучения, связанного с выбросом высокоэнергичных электронов из ядра, излучающих в магнитном поле (синхротронный механизм излучения).
• Быстрое движение газа со скоростями в тысячу километров в секунду, которое приводит к сильному уширению линий излучения в спектре ядра вследствие эффекта Доплера .
• Излучение большой мощности в коротковолновых (оптической, ультрафиолетовой и рентгеновской) областях спектра, сконцентрированное в очень небольшой области размером менее светового года. Спектр его не похож на спектр абсолютно чёрного тела и имеет степенную форму (F _v ~ v ⁿ , где v ≈ 0.6—0.8). Излучение обычно имеет переменный характер без чётко выраженного периода; характерное время заметного изменения светимости составляет от нескольких лет до нескольких дней или даже часов.

Активная галактика — галактика с активным ядром. Такие галактики подразделяются на: сейфертовские , радиогалактики , лацертиды и квазары . В настоящее время принято считать, что в центре активной галактики находится массивный компактный объект, скорее всего — чёрная дыра , которая и является причиной повышенной интенсивности излучения, особенно в рентгеновском диапазоне. Из ядер таких галактик обычно вырывается релятивистская струя (джет). Отличительной чертой многих активных галактик является переменное (от нескольких дней до нескольких часов ) рентгеновское излучение . Есть мнение, что квазары , сейфертовские галактики , радиогалактики и блазары — одно и то же, но видимое с Земли с разных точек зрения . Есть указания на то, что вращающаяся галактика становится активной периодически, то есть активность — это не свойство галактики, а её состояние.

Модели АЯГ

На данный момент доподлинно неизвестно, что является причиной необычного поведения активных ядер. Дискутируются следующие версии:

1. Активность ядра связывают со вспышками сверхновых звёзд . В этом случае вспышка сверхновой может стать стартовым механизмом, освобождающим энергию, запасённую во всей области ядра. Регулярно протекающие в ядре вспышки сверхновых могут объяснить наблюдаемую энергетику ядер. Но некоторые наблюдаемые в радиогалактиках явления (выбросы вещества в виде струй релятивистской плазмы), говорящих об упорядоченной структуре магнитного поля ядра, объяснить не могут.
2. Активность ядра создаётся массивным звёздоподобным объектом с сильным магнитным полем . Тут прослеживается аналогия с пульсарами . Главной проблемой тут, как можно понять, является сам объект.
3. Активность ядра со сверхмассивной чёрной дырой (от 10 ⁶ до 10 ⁹ масс Солнца) — наиболее общепринятая на сегодняшний день теория .

Аккреционный диск

Основная статья: Аккреционный диск

В стандартной модели АЯГ аккреционный диск (АД) формирует вещество, находящееся вблизи центральной чёрной дыры (ЧД). В отсутствие трения баланс силы тяжести, создаваемой массой центрального тела, и центробежной силы приводит к кеплеровскому вращению. При этом угловая скорость вращения вещества с удалением от центра падает (дифференциальное вращение). В аккреционных дисках высокое давление газа. Дифференциальное вращение газа порождает трение, которое нарушает кеплеровское вращение, превращает энергию упорядоченного движения в энергию турбулентности, а затем — в тепло. В турбулентном газе возникает турбулентный и упорядоченный радиальный поток, который с одной стороны выносит угловой момент вращения наружу, с другой стороны способствует превращению гравитационной энергии в энергию турбулентности. Оба эффекта приводят к значительному нагреву аккреционного диска, что и является причиной его теплового излучения. Теоретически, спектр излучения аккреционного диска вокруг сверхмассивной ЧД должен иметь максимумы в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах. А корона из горячего материала, приподнятого над АД, может вызывать возникновение рентгеновских фотонов за счёт эффекта обратного комптоновского рассеяния. Мощное излучение АД возбуждает холодные частицы межзвёздной среды, что обуславливает эмиссионные линии в спектре. Большая часть энергии, излучаемой непосредственно АЯГ, может поглощаться и переизлучаться в ИК (и других диапазонах) окружающей АЯГ пылью и газом.

Периодическая активизация ядер галактик

Известны многочисленные косвенные свидетельства того, что вращающиеся галактики периодически оказываются в возбуждённом состоянии, проявляющемся в активизации их ядер . На бывшие в прошлом периоды активности галактик, спокойных в настоящее время, указывают радиальное движение газа, выброшенного из ядра, данные о металличности звёзд, свидетельствующие о том, что процессы звездообразования носят не стационарный, а периодический характер и нерегулярный характер струевидных выбросов . Наблюдаемые в центре нашей Галактики быстрорасширяющиеся кольцевые структуры на расстояниях 3 кпк и 2.4 кпк и комплекс молекулярных облаков на удалении 300 пк от центра также свидетельствуют в пользу такого предположения. Неравномерное распределение вещества в радиусе 2 пк от центра могло быть результатом мощного взрыва, возникшего в центре Галактики примерно 10 ⁵ лет назад .

Состояние проблемы АЯГ (по В. И. Пронику)

Общепринятая модель АЯГ состоит из вращающейся массивной центральной чёрной дыры и окружающего её аккреционного газового диска, являющегося источником мощного ионизирующего излучения. Эта модель качественно объясняет наблюдаемую корреляцию потоков в непрерывном спектре и широких водородных линиях, а также существование запаздывания между ними. Таким образом, проблема АЯГ сводится к двум основным вопросам: каков механизм излучения непрерывного спектра и каким именно образом это излучение перерабатывается в излучение других спектральных диапазонов. Наблюдаемое в КрАО и зарубежных обсерваториях запаздывание длинноволнового излучения континуума по отношению к коротковолновому может свидетельствовать о том, что свечение большинства АЯГ обусловлено сильным трением и разогревом газа в аккреционном диске. Но надёжного доказательства этому до сих пор нет. С другой стороны, свечение особой группы АЯГ — объектов типа BL Lacertae, может быть обусловлено, как свидетельствуют наблюдения, выполненные крымскими и финскими астрономами, исключительно синхротронным излучением релятивистского газового джета, направленного вдоль оси вращения диска по направлению к наблюдателю. Многолетний спектральный мониторинг АЯГ, проводимый некоторыми зарубежными обсерваториями, а также КрАО (с конца 1980-х годов), совместно с развитием метода реверберационного анализа позволил предположить, что излучение широких эмиссионных линий водорода возникает в газовых облаках, двигающихся по кеплеровским орбитам примерно в одной плоскости и образующих внешний диск. Но общего согласия среди специалистов по этому поводу пока нет. В последнее время в мировых исследованиях особое внимание уделяется изучению взаимосвязи между излучением АЯГ в рентгеновском и оптическом диапазонах. Такая работа проводится и в КрАО. Согласно данным крымских астрономов, источник рентгеновского излучения должен находиться в центре над диском, переизлучающим эту энергию в видимой области спектра. Результаты этих и других исследований опубликованы в книге, содержащей материалы проведённой в КрАО конференции «Переменность АЯГ от рентгена до радио» (Astronomical Society of the Pacific Conference Series, ASPCS, vol.360). Несмотря на определённый прогресс, достигнутый в изучении АЯГ, многие проблемы и задачи остаются нерешёнными, например, такие как объяснение переменности профилей широких водородных линий, природа их «двугорбости» в некоторых АЯГ, кинематика и динамика газа в области диска, повышение точности определения масс центральных чёрных дыр.

Примечания

Литература

• Засов А. В., Постнов К. А. Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — 496 с. — 3000 экз. — ISBN 5-85099-169-7 , УДК 52, ББК 22.6. (Дата обращения: 17 февраля 2015)
• Горбацкий В. Г. Введение в физику галактик и скоплений галактик.— 1986.— М.: Наука.— 254 с.

Ссылки

• // Астротурист
• Fath, E. A. The spectra of some spiral nebulae and globular star clusters (англ.) // Lick Observatory Bulletin : journal. — 1909. — Vol. 5 . — P. 71 . — doi : . — Bibcode : .

В статье не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску ). Информация должна быть проверяема , иначе она может быть удалена. Вы можете статью, добавив ссылки на авторитетные источники в виде сносок . ( 23 декабря 2021 )