Сейфертовская галактика

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Галактика Циркуль, сейфертовская галактика второго типа

Сейфертовская галактика — спиральная или неправильная галактика с активным ядром, спектр излучения которого содержит множество ярких широких полос, что указывает на мощные выбросы газа со скоростями до нескольких тысяч километров в секунду. Такие галактики впервые описаны в 1943 году Карлом Сейфертом. К числу сейфертовских галактик относится около 1 % наблюдаемых спиральных галактик.

Наиболее вероятная гипотеза, объясняющая активность ядер, предполагает наличие чёрной дыры (массой в десятки или сотни миллионов масс Солнца) в центре галактики.


Сейфертовские галактики

- класс галактик с яркими звездообразными ядрами и сильными широкими линиями излучения в их спектрах (К. Сейферт, 1943 г., США)

К 1983 г. обнаружено ок. 200 галактик, ядра к-рых обладают "сейфертовскими" признаками. Большинство из них открыто советскими астрономами при анализе спектров галактик с избытком излучения в УФ-области (т.н. галактик Маркаряна, см. Галактики). Выяснилось, что ок. 10% галактик с повышенной интенсивностью излучения в УФ-диапазоне (с "УФ-избытком") могут быть отнесены к типу сейфертовских и доля их растет при переходе к галактикам со все большей светимостью.

С.г. - это, как правило, спиральные галактики типов Sa и Sb, среди к-рых велика доля ($\approx$ 70%) пересеченных спиралей (Sb). Они часто входят в состав пар и грыпп галактик, но избегают областей, занятых богатыми скоплениями. (Эти особенности присущи всем галактикам с УФ-избытком.) По отношению к норм. спиральным галактикам С.г. составляют $\approx$ 1%, т.е. можно было бы считать, что продолжительность активной фазы ядра, переводящей галактику в разряд сейфертовских, составляет $\approx 10^8$ лет. Однако выяснилось, что С.г. - это не совсем обычные спирали, а спиральные галактики с повышенным ростом светимости к центру. Уменьшение числа типов галактик, среди к-рых встречаются сейфертовские ядра, говорит, возможно, о том, что время активности ядер С.г. составляет в действительности ~ 109 лет.

Ср. пространственная концентрация С.г. оценивается примерно в 1 галактику на 104 Мпк3. Ф-ция светимости С.г., характеризующая зависимость числа галактик от их светимости (абс. звездной величины), представлена на рис. 1. Она довольно плавно переходит в ф-цию светимости квазизвездных объектов, слабо излучающих в радиодиапазоне (радиоспокойных квазаров). Интересной особенностью С.г. явл. неслучайная ориентация их плоскостей по отношению к лучу зрения: большинство из них развернуты к нам плашмя. Этот факт не может быть объяснен только за счет ухудшения условий наблюдения ядер С.г. при малом угле наклона плоскости галактики к лучу зрения. Дело в том, что есть неск. случаев довольно ярких С.г., развернутых к нам ребром (напр., IC 4329 A). Так что, по-видимому, ядра С.г. обладают анизотропией излучения.

Ядра С.г. - одни из самых мощных (1039-1045 эрг/с) источников нетеплового излучения с непрерывным спектром в диапазане от 1012 до 1022 Гц. Ответственным за нетепловое излучение ядра явл. очень компактное ($\approx$ 0,1 пк), скорее всего единое, тело, о чем свидетельствует характер переменности: наряду с медленной (годы) низкоамплитудной (в оптич. диапазоне $\approx 0,5^m$) составляющей имеется быстрая (месяцы и недели) высокоамлитудная ($\approx 1^m$) составляющая. Поперечник D источника переменного излучения можно оценить по самому короткому для него периоду переменности $\tau,\; D\lt c\tau$. Интересно, что переменность излучения в разныхз диапазонах сдвинута по времени. Так, радиовспышкимогут отставать от оптич. вспышек на годы, а интенсивность линий излучения меняется с запаздыванием в месяцы по отношению к непрерывному оптич. излучению. Вид непрерывного спектра С.г. NGC 4151 показан на рис. 2. Он в общих чертах похож на спектр квазаров, только энергии в случае С.г. выделяется в сотни раз меньше. Это позволяет считать, что в ядрах С.г. находится "мини-квазар".

По виду непрерывного спектра ядер С.г. и по соотношению ширин разрешенных водородных линий и запрещенных линий более тяжелых ионов С.г. могут быть разделены в первом приближении на два типа. К I типу относят С.г. с широкими разрешенными и более узкими запрещенными линиями в спектре, у типа II С.г. и разрешенные, и запрещенные линии имеют ширины того же порядка, что и ширины запрещенных линий у С.г. I типа. С.г. рассматриваемых двух типов оказались различными и в ряде др. отношений. В частности, у галактик I типа (характерный представитель - NGC 4151) излучение сильнее сконцентрировано к центру, ядро ярче, распределение энергии в непрерывном спектре вплоть до УФ-области изменяется по степенному закону. У галактик II типа (характерный представитель - NGC 1068) непрерывный спектр имеет сложный вид с горбами. Один из них приходится на ИК-область длин волн ($\lambda$ ~ 10 мкм) и, по-видимому, обусловлен излучением пыли, нагретой до неск. сотен К. Нагрев пыли и ионизация газа в области размером в неск. сотен пк около ядра С.г. II типа происходит, вероятно, за счет излучения молодых горячих звезд. В центральной области С.г. I типа пыли гораздо меньше, а ионизация газа происходит, скорее всего, за счет мощного УФ- и мягкого рентг. излучения самого ядра.

Спектроскопич. анализ показал, что широкие крылья разрешенных линий формируются в одной зоне, а более узкие их центральные пики и запрещенные линии - в другой. Параметры газовой среды в этих двух зонах сильно различаются.

Мощность излучения от центральных областей С.г. в разрешенных линиях $\approx 10^{42}$ эрг/с. Формируется это излучение, по-видимому, в многочисленных ( ~1010) небольших (~ 1014 см) и плотных (~ 109 см-3) облаках, перехватывающих и переизлучающих до 10% УФ-излучения ядра. В мощном поле излучения ядра эти облака могут ускорятся и приобретать значит. скорости, что, по-видимому, и обусловливает заметное доплеровское уширение линий в спектрах С.г. К сожалению, пока мало что известно о пространственной картине движения газа вблизи ядер С.г. Не исключено, что движение облаков носит заметно анизотропный характер - от ядра они движутся в пределах двух противоположно направленных конусов с общей вершиной в области ядра. Во всяком случае, гипотеза о круговых движениях излучающих облаков в околоядерных дисках оказалась несостоятельной. Кинетич. энергия облаков газа в С.г. II типа заметно выше, чемв С.г. I типа, и может достигать внушительной величины, ~ 1056 эрг. Однако это все же в десятки тысяч раз меньше, чем суммарная энергия, заключенная, к примеру, в кинетич. энергии газа и в космич. лучах в радиогалактиках и квазарах.

Ядра С.г. явл. мощными излучателями не только в оптич., но также в радио-, рентгеновском и даже $\gamma$-диапазонах. В радиодиапазоне они могут излучать от 1038 до 1041 эрг/с (область радиоизлучения имеет размеры в сотни пк). Структура радиоизлучающей области наличием двух центров повышенной интенсивности излучения напоминает структуру радиогалактик. Однако радиоизлучение С.г. в тысячи раз слабее, чем излучение радиогалактик, а радиокомпоненты в С.г. не выходят за пределы диска С.г. Интересно, что приблизительная пропорциональность между мощностью центрального радиоисточника и кубом полной оптич. светимости объекта прослеживается, начиная от С.г. до радиогалактик и затем квазаров.

В рентг. диапазоне (в интервале энергий фотонов 2-10 кэВ) рентг. светимость Lp достигает 1042-1045 эрг/с. Обнаружена прибл. квадратичная зависимость между Lp и ширинами разрешенных оптич. линий. Именно поэтому С.г. I типа мощнее в рентг. диапазоне С.г. II типа. Пока не совсем ясно, из какой области С.г. идет это излучение. Если рентг. излучение носит синхротронный характер (аналогично оптич. и радиоизлучению), то оно идет из более глубоких областей С.г., чем оптич. излучение. Но не исключено, что рентг. излучение может возникать при рассеянии ИК-фотонов на релятивистских электронах, ответственных за синхротронное радиоизлучение (см. Комптоновское рассеяние). Тогда рентг. излучение будет идти из той же области (размером ~100 пк), где возникает радиоизлучение, и иметь примерно одинаковый с ним наклон спектра.

Пока нет общепринятой точки зрения относительно возможной природы активности ядер галактик разных типов, в т.ч. и сейфертовских (см. Ядра галактик). Обнаружение в последние годы очень своеобразного двойного звездного объекта SS 433 позволило предположить, что аналогичный объект, но большего масштаба, может существовать в галактич. ядрах и обусловливать их активность. Нет пока ясного ответа и на вопрос о том, какого типа объекты явл. предшественниками С.г. Не исключено, что ими могут быть нек-рые из слабоизлучающих в радиодиапазоне квазаров. Данные последних лет показывают, что большая часть из них связана с ядрами не эллиптич. систем (как это имеет место в случае квазаров с высокой интенсивностью радиоизлучения), а плоских систем, напоминающих по своим параметрам гигантские спиральные галактики. Вполне возможно, что квазароподобные ядра в этих системах за ~108 лет могут проэволюционировать в ядра С.г.

Отметим в заключение, что ядро Галактики также проявляет признаки активности и не исключено, что его по осн. параметрам можно отнести к ядрам слабых С.г.

Лит.:

Воронцов-Вельяминов Б.А., Внегалактическая астрономия, М., 1972; Происходжение и эволюция звезд и галактик, М., 1976; Тейлер Р.Дж., Галактики. Строение и эволюция, пер. с англ., М., 1981; На переднем крае астрофизики, пер. с англ., М., 1979.

(Б.В. Комберг)

Б. В. Комберг,  "Физика Космоса", 1986

Глоссарий Astronet.ru