Народна астрономическа обсерватория “Юрий Гагарин” стара загора курс по обща астрономия



Дата10.04.2018
Размер137.33 Kb.
#66389




НАРОДНА АСТРОНОМИЧЕСКА ОБСЕРВАТОРИЯ

Юрий Гагарин”



СТАРА ЗАГОРА
Курс по ОБЩА АСТРОНОМИЯ

Надя Кискинова


ГАЛАКТИКИ С АКТИВНИ ЯДРА
Обща характеристика

Активните галактики по правило са с висока светимост, с каквато в повечето случаи се отличават и техните ядра. Видът им е също особен, пекулярен. Спектрите им, в които винаги има нетоплинна компонента и широки емисионни линии, говорят за някакви еруптивни явления.

И така, в част от галактиките се наблюдават характеристики, които трябва да произтичат от нестационарни явления в ядрата им. Такива галактики се наричат ГАЛАКТИКИ С АКТИВНИ ЯДРА или кратко АКТИВНИ ГАЛАКТИКИ.
РАДИОГАЛАКТИКИ
Възникване на радиоастрономията и първи открития

Радиоастрономията води началото си от ІІ световна война. През 1942 г. английските радиолокатори били насочени към Германия и открили шумове, приети отначало за противникови. Джеймс Хейл оглавил групата на военновъздушните сили за анализ на объркващите шумове, някои от които периодично се появявали с появата на Слънцето сутрин – така било открито радиоизлъчването на Слънцето.

Още през 1931-32 г. телефонната компания “Бел” в САЩ възложила на своята радиолаборатория да изследва високочестотните радиошумове в атмосферата. Карл Янски класифицирал тези радиошумове, като “постоянен свистящ шум от неизвестен произход, който менял посоката си с денонощен период. После се изяснило, че той идва от центъра на Галактиката. Но астрономите не обърнали внимание на откритието на Янски своевременно и радиоастрономията забавила раждането си едва след ІІ-та световна война, когато били открити много радиоизточници, някои от които били отъждествени с оптични обекти. Съставени били първите каталози на радиоизточниците в Англия и Австралия.



V-образното разположение на 27 радиотелескопа, наречени VLT – Very Large Array в пустината на щата Ню Мексико, САШ, е в експлоатация от 1980 г.
Единица за измерване на мощността на радиоизлъчване в астрономията

Отначало били правени опити да се въведе радиоастрономическа звездна величина по подобие на оптичната, но инженерите не възприели това. Затова е въведена единицата янски – Jy

1 Jy = 10(*-26) W/m.m.Hz

Радиоушите” тук са дълги милиони св.г. Как ли са възникнали? В центъра на изображението е голямата необикновена елиптична галактика NGC 1316. Изследванията показват, че преди 100 милиона години тя е погълнала малка съседна галактика. В резултат, газът от междузвездното пространство се устремил към черната дупка в центъра на голямата галактика, завихрил се и част от ускорения газ е изхвърлен по направление на оста на въртене на масивната черна дупка, т.е. към галактичните полюси. Остатъкът от тези джетове днес се наблюдава като “радиоуши”, оцветени тук в оранжево. Върху радиоизображението е нанесено изображение във видими лъчи на същата галактика.


Към най-ярките радиоизточници на небето са обекти като мъглявината от свръхнова Касиопея А (11 000Jy).
Сред галактиките с най-мощно радиоизлъчване са

  • Лебед А (8 100 Jy), светеща като оптически обект от 15-та зв. величина, а разстоянието до нея е 550 млн. св.г. (170 Мпс).

Това, което впечатлило още в началото е, че мощното радиоизлъчване идва от два симетрично разположени обекта около оптичната галактика.

Според хипотезата на Минковски и Бааде, галактиката Лебед А е претърпяла сблъскване с друга галактика. Сблъсъкът е бил централен и макар, че звездите се разминали, облаците от газ силно се нагрели и като пъргави топки отскочили встрани. Разликата в скоростите на двете малки области е 3 000 км/сек, което е в съгласие с хипотезата за сблъсък.





Радиогалактиката Лебед А


  • Центавър А е само на 2 Мпс разстояние от нас и е отъждествен с оптическата галактика NGC 5128 от 9-та зв. в. Тя също проявява двойнственост в радиоизображението.





Около централната област на активната галактика Центавър А има фантастична смес от млади сини звездни купове; гигантски светещи газови облаци и тъмни жилки прах. Това е съставно изображение, получено от космическия телескоп “Хъбъл” със зелен, син и червен филтър. Инфрачервеното изображение на същата област показва, че в центъра на галактиката има диск от вещество, изтичащо към масивна черна дупка с маса милиарди слънца. Предполага се, че самата галактика Центавър А е резултат от сблъсък на две галактики. Останалите от сблъсъка парчета сега се поглъщат от черната дупка. Учените считат, че благодарение на този механизам може да се обясни генерацията на излъчването на Центавър А и другите активни галактики в радио, рентгеновия и гама-диапазона.

Центавър А е само на 10 млн. св.г. – най-близката от активните галактики и представлява удивителен обект за изследване.



Тези изображения на радиогалактики, получени с космическия телескоп “Хъбъл” са комбинирани с радиоизображения, получени с Големия радиоинтерферометър VLAI – контурите, очертан със сини линии. Така се получават изненадващо подробни струи от газ и звезди, показващи механизма на радиоизлъчване.

Отляво е радиогалактиката 3С 265. Чрез добрата разделителна способност на космическия телескоп “Хъбъл” става възможно да се видят няколко ярки звездни купа или галактики-джуджета около централната компактна структура на галактиката. Синята линия сочи оста на радиоемисия, която издава вида на галактиката – радиогалактика.

В центъра е радиогалактиката 3С 324 с няколко малки ярки компонента, вероятно изхвърлени по радиооста. Комбинираното проучване с “Хъбъл” и Инфрачервения телескоп на Англия изявява широка прахова ивица в централния район на тази галактика.

Вдясно е радиогалактиката 3С 368 в най-изявения стадий на развитие на радиогалактиките. По цялата ос на радиоизлъчването са разположени ярки участъци от звезди или прах.
Двойнствеността на радиогалактиките е тяхна характерна особеност. Има и изключения, като радиообекта Дева А, който съвпада с оптическата галактика NGC 4486.

И така, говорим за радиогалактика, когато радиоизлъчването е много над обикновеното. Една обикновена спирална галактика излъчва във видимата област с мощност около 5.10(*36) W, а в радиодиапазона 5.10(*31) W, което е 100 000 пъти по-малко.

Радиогалактиките, които обикновено са гигантски по размери и имат мощно оптическо излъчване с един порядък повече от обикновените галактики 10(*37) W, в радиодиапазона излъчват почти толкова - 10(*35) W до 10(*41) W.

КВАЗАРИ - квази звездни източници на радиоизлъчване (quasi-stellar radio source)
Някои квазари са освен мощни радиоизточници и оптически такива със светимост 10*13-10*14 М на Слънцето и абсолютна звездна величина (-24) и (-31,4) при най-яркия 3С 279 (ако този квазар е на стандартно разстояние от 10 пс от нас, ще свети 100 пъти повече от Слънцето и би изглеждал на небето като ослепителна точка).
Откритие

През 1963 г. е открит точков радиоизточник 3С 48. След него 3С 198 и 3С 286, които като че ли потвърджавали търсените тогава радиозвезди в Галактиката.


Радиозвездата” 3С 48


Спектърът им, получен с 5-метровия телескоп наистина бил звезден, но необикновен. Както изяснил по-късно холандецът Мартин Шмидт от Калтех, необикновестта му се дължала на твърде голямото червено отместване – 0,158 при 3С 48, примерно, което отговаря на разстояние 500 Мпс. Това ги правело още по-необичайни от предполагаемите радиозвезди в Галактиката, които така и не били открити.


Квазарът 3С 48 наистина е неотличим на звездния фон. Видимата му звездна величина е 16,2, но червеното му отместване 0,367 и го прави един от най-далечните обекти във Вселената. Отдясно е радиоизображението на същия квазар, сега отнасян към N-галактика с активно ядро.
Известни повече от 10 000 квазара, които не са еднородна група – някои са силни радиоизточници, други са с изявена променливост в оптическия спектър. Всички квазари имат значително ултравиолетово и инфрачервено излъчване.

Така че, ако преди квазарите се отнасяха към радиоизточниците, сега те по-скоро спадат към галактиките с активни ядра. Още повече, оказа се, че те наистина са изключително активни ядра на галактики – най-далечните във времето и пространството.




Червеното преместване на един от първите открити квазари 3С 273 го пренася на още по-голямо разстояние от нас отколкото Лебед А – повече от 200 Мпс.


Квазара 3С 273 във видими лъчи.
Същност

И така, квазарът е обект, който излъчва в малка област от пространството (една милионна от размерите на типична галактика или област, сравнима със Слънчевата система), при това толкова енергия, колкото 1000 галактики заедно и поне 10% от тази енергия е в радиодиапазона.


Това ясно изображение на космическия телескоп “Хъбъл” показва взаимодействието на квазара PKS 2349 със съседните близки галактики.



Тук изображенията на космическия телескоп “Хъбъл” са на няколко квазара, около които се виждат собствените им галактики. Някои от галактиките са с неправилна форма и си личи, че претърпяват взаимодействие със съседна галактика.
Сега е прието, че квазарите са активни ядра на галактики със свръхмасивна черна дупка от стотици милиони пъти масата на Слънцето. Би следвало и галактиките около тези ядра да са огромни, масивни и ярки, но в най-добрия случай около някои по-близки квазари има едва забележими мъглявини от слабия блясък на звезди. От последните наблюдения на телескопа с активна оптика Gemini на Хаваите на 9 квазара, оказа се, че 8 от тях нямат никаква галактика около себе си, а единият е заобиколен с галактика, подобна на Млечния път.

Учените не изключват възможността нашата Галактика някога да е била квазар.




Изучавайки 30-тина галактики с централни черни дупки, астрономите стигнаха до извода, че тези чудовищни обекти са възникнали чрез сливане на черни дупки със звездни маси в най-

ранните етапи от възникването на галактиките и Вселената.

Този извод е направен въз основа на съпоставяне броя на звездите и масата на галактичните черни дупки, при което се забелязва права пропорционалност.

Анализите дотук сочат, че галактичните черни дупки не са възникнали преди формирането на галактиките, а след това и че масата им нараства с еволюцията на галактичното население.
Редом с общоприетото мнение за природата на квазарите има и друго – възраждащи идеята, че квазарите са самотни звезди.

Идеята е на Роберто Терлевич от Института по астрономия в Кембридж и е от 1985 година. Според него квазарите са много масивни звезди с температура от стотици хиляди градуса, обединени с милиони в компактни купове. Една такава свръхмасивна звезда в купа избухва като Свръхнова, ударната й вълна сгъстява студените облаци от газ и прах. Протича бурен процес на звездообразуване и лавинообразен процес на отделяне на енергия от избухналите свръхнови - множество умиращи масивни звезди, родени заедно. Но това е само една алтернативна идея.


Забележка: Повече за квазари в проекта http://kvazari.hit.bg

СИЙФЪРТОВИ ГАЛАКТИКИ – спирални галактики с необикновено ярки компактни ядра, които светят във видимия диапазон 100 пъти по-силно от всички звезди в тях.

Откриване и същност

През 1948 г.Сийфърт публикувал списък на 12 спирални галактики с много ярки точкови ядра и широки емисионни линии, които показвали висока радиална скорост от порядъка на 5-8 000 км/сек.

Трудът на младия, току-що защитил дисертация астроном на времето си не направил впечатление.

Интересът към тези галактики се възродил цели две десетилетия след публикацията на Сийфърт, тогава, когато Амбарцумян нарича ярките галактични ядра активни и изказва идеята, че тяхната яркост се дължи на активни процеси, играещи важна роля в еволюцията на галактиките.

Тогава тези обекти били наречени Сийфъртови галактики и те спадат към галактиките с активни ядра, в които се разиграват нестационарни процеси, в резултат на които се изхвърлят облаци от газ с размери от 10 до 10 000 а.е. и маса до 1000 маси на Слънцето.Някои от тези галактики променят блясъка си до 50% и то само за около месец, което означава, че размерът на областта, където се разиграват нестационарните процеси явно от взривен характер е с размер от порядъка на 1 св. месец или 800 млрд км. Самите ядра на обикновените галактики са с размери обикновено от порядъка на хиляди св. г., а тези на Сийфъртовите галактики – от порядъка на десетки св.г.



Това изображение е получено с Широкоъгълната планетарна камера на космическия телескоп “Хъбъл” на 4 септември 1992 г.

Вляво е пресечената спирала на галактиката NGC 5728 от Сийфъртов тип. Това е галактика с активно ядро, в което има свръхмасивна черна дупка с акреционен диск.

Вдясно се вижда изхвърляне на потоци йонизиран горещ газ на няколко хиляди св.г. разстояние от галактиката, излъчващ в ултравиолетовата част на спектъра.

Сийфъртовата галактика NGC 5728 е на разстояние 125 млн. св. г. в съзвездието Везни.

Сийфъртовите галактики се делят на два вида:


І тип – галактики, излъчващи в целия диапазон и най-вече в инфрачервената област Тези галактики имат значително количество прах и облаците от газ и прах от ядрото им се движат по-бавно – с около 400 км/сек, както сочи ширината на емисионните им линии и
ІІ тип – галактики с широки емисионни линии, говорещи за облаци от газ предимно, движещи се с хиляди км/сек. Тези галактики излъчват интензивно в рентгеновия диапазон.


Огромната спирална галакиката NGC 5005 е типична

Сийфъртова галактика от ІІ тип
Всички Сийфъртови галактики имат малък източник на радиоизлъчване в ядрата си с интензитет от 10 до 1000 пъти по-мощен от този в обикновените галактики. Ето защо Сийфъртовите галактики се отнасят и към радиогалактиките.
Според една от приетите схеми, от нетоплинния източник в центъра на ядрото на Сийфъртовата галактика – свръхмасивна черна дупка с акреционен диск с размери от порядъка от няколко св. месеца до 2-3 св. г. се изтласкват облаци от ускорен до хиляди км/сек газ, чиято скорост вече на разстояние от около 400 св.г. спада до няколко стотици км/сек.

Хипотезата за наличие на масивна черна дупка в центъра на активните галактики, приета сега, е изказана от Кролик. Тази хипотеза обяснява някои наблюдавани особености. Вътрешната, силно нагорещена, ускорена част на акреционния диск е на разстояние от няколко светлинни месеца и излъчва интензивно рентгенови лъчи. Най-плътната част на диска е на разстояние от 1-3 св. г. и се върти по-бавно с максимум на излъчване в инфрачервената област. Малко над и под външната част на диска се изхвърлят облаци от нагорещен газ, на които се дължат широките емисионни линии в спектъра. Отвъд диска и на разстояния от стотици св. г. са хладните облаци газ, на които се дължат тесните линии на поглъщане в спектъра. Понякога се изхвърлят струи нагорещен газ с огромни скорости обикновено по оста на въртене на диска.Такива струи са забелязани и от централните части на някои квазари.

Този модел позволява да се направи аналогия между квазарите и Сийфъртовите галактики: те са различните лица на галактики с активни ядра –


  • ако се наблюдава “анфас” такава галактика тя може да се проявява като мощен квазар, особено ако има изхвърлена струя по зрителния лъч към наблюдателя или Сийфъртова галактика с от ІІ тип със силно рентгеново излъчване.

  • Ако се наблюдава “ребром” – такава галактика може да се класифицира като “спокоен” квазар или Сийфъртова галактика от І тип, излъчваща в целия диапазон, а също интензивно в инфрачервената област поради наличието на наблюдаваните по-бавни облаци на стотици св. г. разстояние от акреционния диск, примесени и с прах.



ГАЛАКТИКИ НА МАРКАРЯН
Спектърът на повечето галактики като цяло и дори в центъра им наподобява слънчевия, тъй като именно жълтите джуджета преобладават сред звездното население . Има обаче галактики, чиято централна част излъчва предимно в ултравиолета и където преобладават млади горещи звезди от спектрални класове A-F.През 1965 г. Маркарян в Бюроканската обсерватория прави каталози на тези галактики, което дава възможност те да се класифицират като галактики на Маркарян - звездопобни на вид, от дифузен тип (с преобладаващо УВ-излъчване на газовете около младите формиращи се звезди) или от междинен тип, клонящи към двата крайни случая.

В повечето случаи и тези галактики излъчват мощно в радиодиапазона, което ги причислява към радиогалактиките. Някои от тях са двойни галактики, които едва ли остават свързани гравитационно завинаги, съдейки по сходните им маси. Някои двойни галактики са от смесен тип – галактика на Маркарян и “нормална” галактика, т.е. по-бързо еволюирала.

И тези галактики са на огромни разстояния от нас – там, където са квазарите и Сийфъртовите галактики.

Самият Маркарян предположил, че трябва да има нещо общо между тези обекти.



Сега са открити около 2 000 галактики на Маркарян, част от които са всъщност квазари, друга част – Сийфъртови галактики в стадий на активация на взривните процеси в ядрата, които вероятно са верижни избухвания на свръхнови в огромни области на звездообразуване около акреционния диск на масивната черна дупка в центъра на ядрата на галактиките.



Тази върволица от галактики на Маркарян съединява две големи, но слабо изразени лещовидни галактики М 84 и М 86 горе вдясно с голямата спирална галактика М 88 долу вляво. В долния десен ъгъл на изображението е гигантската елипсовидна галактика М 87, около която гравитират 2000 галактики от купа в Дева. Разстоянието до центъра на този куп от галактики е само 70 млн. св.г. и той видимо оказва гравитационно влияние върху близките ни обкръжение от галактики. 7-те галактики от ивицата на Маркарян имат движение в една обща посока и те случайно се проектиран на фона на купа галактики в Дева.

ЛАЦЕРТИДИ
Лацертидите да далечни извънгалактични обекти, в чиито спектри не се наблюдават емисионни линии, силно поляризирано излъчване и амплитуди с блясък, достигащи до 7 зв. в. Сходни са с квазарите и галактиките на Сийфърт и Маркарян, а бързите и големи промени в блясъка на тези точковидни обекти говорят за извънредно малките размери на мястото, откъдето те се генерират – само няколко св. дена, понякога дори часа или от порядъка на размерите на Слънчевата система – около 170 а.е. Отсъствието на емисионни линии в спектъра им говори за отсъствие на газови облаци. Това дава основание на Шапиро и Елиът през 1974 г. да предположат, че Лацертидите са изолирани черни дупки с акреционен диск, а през 1973 г. Оке и Гън предполагат, че Лацертидите са много малко ядро на активна галактика от типа на Сийфъртовите.



Това е една от най-мощните активни галактики Н 1517+656, спадаща към Лацертидите, наречени така по латинското наименование на съзвездието Гущер. Чрез тях ние можем да надникнем в самото пъкло, защото ги наблюдаваме по направление на джета от ускорени до субсветлинни скорости частици, завихрени и изхвърлени от полюсната област на масивна черна дупка. Наблюдаваните дъги според някои автори свидетелстват за сливане на галактики, а не за проява на гравитационна леща или наличие на спирални ръкави на самата галактика. Изследвайки звездния състав в дъгите се дава оценка за възрастта на звездите от около 20 милиона години, което потвърждава хипотезата за сливането на галактики и възникване на мощен процес на звездообразуване.
Наречени са Лацертиди по името на променливата звезда BL от Гущер, открита през 1929 г. Поради точковидния си вид и неправилните промени в оптичния спектър с големи амплитуди отначало тези обекти били причислени към променливите звезди, но впоследствие било открито мощно радиоизлъчване също с неправилни промени във времето, голямо червено преместване, което ги изместило далеч във времето и пространството и ги причислило към странните далечни радиогалактики.


N-ГАЛАКТИКИ
Това са огромни елипсовидни галактики с много ярки точковидни ядра и нехарактерен спектър – без или с много широки емисионни линии.

В по-голямата си част са мощни радиоизточници и то с големи промени, което ги причислява към класа на радиогалактиките. Както при другите галактики с активни ядра и тук източникът, генериращ променливостта в оптическия и радиодиапазона идва от област с малки размери – от порядъка на около 1 св.г.



Пред 1973 г. Сендуич установява, че голяма част от тези галактики може да се разглежда като съставена от два компонента – огромна елиптична галактика с миниквазар в центъра си.



Елипсовидната гигантска галактика М 87 в центъра на галактичният куп в Дева може да се причисли към N-галактиките.


На 5 000 св.г. се е проточил мощният джет от ядрото на гигантската елиптична галактика М 87. Това огромно изхвърляне има прекусната структура и това се проследява в целия спектър. Излъчването е синхротронно, т.е. дължи се на спираловидно завихряне на бързи електрони по магнитните силови линии. Кой е източникът на тези електрони? Има идея, че в центъра на М 87 се върти масивна черна дупка, която взаимодейства с галактичното вещество. В резултат възниква мощно електромагнитно поле, което изхвърля веществото по направление на оста на въртене на галактичната черна дупка.

Галактиката М 87 е на разстояние 50 милиона св.г. и е от галактичния куп Дева.


Газовият диск около свръхмасивната черна дупка в ядрото на М 87.

И така, броят на активните галактики от 1% в началото нараства до 30-тина % от всички останали. Нещо повече - това че са отдалечени обекти, говори за ранния стадий на еволюцията им. Това означава, че всяка галактика, включително и нашата при формирането си е минала стадия на радиогалактика и галактика с активно ядро.
Каталог: sites -> default -> files -> site-documents -> galaxies -> active-galaxis
galaxies -> Галактики надя Кискинова наоп “Юрий Гагарин” Стара Загора 1924 година – Eдуин Хъбъл
galaxies -> Системи от галактики двойни галактики
galaxies -> Нашата галактика млечния път Надя Кискинова наоп “Юрий Гагарин”
galaxies -> Видове галактики предистория
galaxies -> Нашата галактика – млечния път идеята за островната вселена
galaxies -> Основни характеристики на галактиките
active-galaxis -> Галактики с активни ядра


Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница