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. См. примеры здесь и здесь на www.scientific.ru. 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 astro-ph/9811169), 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. См. astro-ph/0102333.

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. astro-ph/0106171. 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. - см. astro-ph/0105462 и unisci.com. 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.

перейти к началу страницы