СНОВА НЕОЖИДАННОСТЬ N-ГАЛАКТИКИ

Б. В. Комберг

Уже три года астрофизики пытаются разгадать природу удивительных объектов Вселенной — квазаров. И хотя за это время астрономами было открыто около 200 квазаров (причем больше чем для 100 из них получены спектры), накоплено много другой ценной информации как в оптическом, так и в радиодиапазонах, тайна их природы остается пока не разгаданной. И если сразу после открытия квазаров теории и гипотезы, объясняющие их (не укладывающиеся в обычные рамки) свойства, сыпались как из рога изобилия, то к сегодняшнему дню этот поток значительно ослаб. Штурм квазаров не удался. Астрофизикам волей-неволей пришлось перейти к осаде крепости. И нет никаких оснований предполагать, что осада будет непродолжительной — природа тайн своих быстро не отдает.

Однако годы усилий не прошли даром. Астрофизикам все же удалось отвоевать некоторый плацдарм и нащупать направления, по которым можно двигаться дальше. И, пожалуй, одним из главных успехов всей операции с кодовым названием «квазары» было выявление некой общности между процессами, происходящими в квазарах, и процессами, наблюдаемыми в ядрах некоторых других внегалактических объектов. Например таких, как сейфертовские галактики. Сходство это оказалось настолько разительным, что советский астрофизик член-корреспондент АН СССР И. С. Шкловский высказал гипотезу о том, что в ядрах сейфертовских галактик находится как бы «маленький» квазар — образование, обладающее свойствами квазаров, но с менее мощным излучением. Правда, «менее мощный» — не надо понимать в прямом смысле слова, ведь ядро сейфертовской галактики излучает в оптическом диапазоне около 10⁴³ эрг/сек (!). Квазары же излучают в сотни и тысячи раз больше. Ядра сейфертовских галактик оказались не единственными объектами Вселенной, похожими на квазары. Столь же удивительными свойствами, как выяснилось, обладают компактные голубые галактики, обнаруженные Ф. Цвикки и другими астрономами, а также открытые в 1958 г. Т. Меттьюсом, В. Морганом и М. Шмидтом N-галактики, получившие свое название по первой букве латинского слова nucleus — ядро.

Обычные N-галактики — яркие компактные объекты с туманной красноватой оболочкой. В отличие от голубых компактных галактик Цвикки все N-галактики являются достаточно мощными радиоисточниками. К настоящему времени известно около 16 N-галактик (т. е. не намного больше, чем галактик Сейферта), причем три из них находятся в небогатых скоплениях галактик. Самая близкая из известных N-галактик — ЗС-120 удалена от нас на 100 Мпс, а самая далекая — ЗС-109 — примерно на 1000 Мпс.

В радиодиапазоне N-галактики почти ничем не отличаются от других внегалактических радиоисточников, обладая обычными для радиоисточников спектрами и мощностями излучения. Размеры и форма радиоизлучающих областей N-галактик примерно такие же, как у радиогалактик и квазаров; в радиодиапазоне почти все из известных N-галактик — двойные источники.

По абсолютной светимости в оптике N-галактики занимают промежуточное положение между ядрами сейфертовских галактик и квазарами. Действительно, в среднем абсолютная видимая звездная величина ядер сейфертовских галактик около —18^m,5, квазаров —25^m, а N-галактик —21^m, а мощность излучения соответственно 5 *10⁴² эрг/сек, 2 *10⁴⁵ эрг/сек и 5* 10⁴³ эрг/сек.

Интересной особенностью N-галактик в оптическом диапазоне является их явно нетепловой спектр. У сейфертовских галактик излучение центральных областей также нетепловое, однако при удалении от ядра галактики все больший вклад в излучение начинают давать звезды — спектр становится тепловым. Вклад теплового излучения, т. е. Излучения звезд, в общее излучение N-галактики пренебрежимо мал как в центральных областях, так и (в отличие от сейфертовских галактик) на периферии. Такая особенность оптического излучения N-галактик ставит под сомнение присутствие в них звезд. Заметим, что вопрос о звездной компоненте в изучении квазаров остается пока открытым.

N-галактики удивили астрономов и еще одной особенностью. Американский астроном Дж. Оке обнаружил, что блеск N-галактики ЗС-371 изменился за два года на две звездные величины. Кроме того, наблюдались колебания блеска этой галактики в несколько десятых долей звездной величины за несколько дней. Проверка изменения яркости этой галактики по старым снимкам Гарвардской обсерватории подтвердила ее переменность. Характерное время изменения блеска оказалось очень большим — порядка 70 лет, т. е. почти в 10 раз больше, чем у квазара ЗС-273. Вскоре была открыта переменность блеска и других N-галактик. В радиодиапазоне установлена переменность пока лишь одной N-галактики — ЗС-120. Интересно, что радиопоток этой галактики изменяется на разных частотах почти так же, как у квазара ЗС-273. В ближайшие годы, без сомнения, будет открыта переменность в радиодиапазоне и других N-галактик.

Вопрос о природе переменности излучения радиоисточников, о взаимосвязи переменностей в разных диапазонах длин волн и о зависимости периода переменности от других характеристик источников пока не ясен. Но переменность квазаров и N-галактик свидетельствует, по-видимому, о глубоком физическом сходстве процессов, происходящих в этих объектах.

Недавно В. Саржент получил спектры нескольких N-галактик и компактных голубых галактик Цвикки. Оказалось, что спектры N-галактик похожи на спектры квазаров, т. е. в них присутствуют линии тех же самых ионов. Линии излучения достаточно широкие (30—50 Е), но все же уже, чем у сейфертовских галактик.

Какие же выводы о природе N-галактик можно сделать, исходя из перечисленных выше фактов? Здесь возможны два принципиально разных ответа. Или N-галактики — один из подтипов обычных эллиптических галактик, в которых излучение звезд просто тонет в более мощном нетепловом излучении центральных областей. Или N-галактики вообще не являются звездными системами, т. е. это не галактики в прямом смысле слова, а скорее, объекты типа квазаров. Имеющиеся на сегодняшний день наблюдательные данные не противоречат этим гипотезам, хотя в таком важном вопросе нужна особая осторожность в выводах. В частности, очень важно установить, есть ли в спектрах N-галактик линии Н и К ионизованного кальция, характерные для звезд. Однако если новые наблюдения все же подтвердят предположение о незвездной природе N-галактик, то откроются новые возможности в исследовании природы квазаров. Действительно, тогда вполне оправдано предположение о том, что N-галактики являются просто «остатками» квазаров, т. е. квазарами, излучение которых уже сильно ослабло в оптике, но еще по-прежнему мощное в радиодиапазоне. Различие в скорости эволюции в оптическом и радиодиапазонах у квазара может быть легко объяснено хотя бы тем, что области радиоизлучения занимают гораздо больший объем, чем области, излучающие в оптике.

Земля и Вселенная, 1968 г. № 4.