Курс теоретической астрофизики

На основании сказанного считается, что квазар состоит из небольшого ядра, окружённого оболочкой (с поперечником порядка 10¹⁸ см), в которой возникают эмиссионные линии, и протяжённой областью (с поперечником порядка 10²¹ см), излучающей энергию в радиочастотах. Механизмами возникновения эмиссионных линий являются фотоионизация и столкновения, а радиоизлучение вызывается движением релятивистских частиц в магнитном поле. Из наблюдений следует, что распределение радиоизлучения по спектру даётся формулой (34.9), где в среднем 𝑛≈0,7.

Масса оболочки квазара определяется весьма просто, поскольку нам известен объём оболочки 𝑉 и электронная концентрация 𝑛_𝑒 Эта масса оказывается порядка 10⁶—10⁷ масс Солнца. Гораздо труднее найти массу ядра квазара. Согласно различным физическим соображениям, она должна быть на два-три порядка больше массы оболочки.

Если считать, что масса квазара порядка 10⁸ массы Солнца, то энергия, соответствующая этой массе (т.е. найденная по формуле 𝐸=𝑀𝑐² будет порядка 10⁶² эрг. Интересно сравнить эту величину с энергией, излучаемой квазаром за время его жизни. Продолжительность существования квазаров может быть оценена на основании наличия вблизи некоторых из квазаров сгустков вещества, выброшенных когда-то из них. Если даже допустить, что сгусток удаляется от квазара со скоростью света, то время, прошедшее от момента выброса, оказывается не менее миллиона лет. Этот промежуток времени и можно принять в качестве возраста квазара. Так как светимость квазара порядка 10⁴⁷ эрг/с, то за время своей жизни квазар должен излучать энергию порядка 10⁶⁰ эрг. Мы видим, что эта величина является не очень малой долей энергии, эквивалентной массе покоя квазара.

Попытки объяснить строение квазаров и происхождение источников их огромной энергии делалось в многочисленных работах. В некоторых из них предполагалось, что квазар представляет собой компактное звёздное скопление, в котором энергия выделяется либо при столкновениях звёзд между собой, либо при вспышках сверхновых звёзд. Однако такая точка зрения не может быть принята хотя бы потому, что она не может объяснить квазипериодические изменения блеска квазаров.

Более естественным кажется взгляд на квазары как на одиночные массивные тела (иногда называемые «сверхзвездами»). Такие тела могут находиться в более или менее устойчивом равновесии под действием тяготения, светового давления, вращения и магнитных сил. Одним из источников излучения квазаров может быть гравитационная энергия, освобождающаяся при сжатии. Другое предположение состоит в том, что в центре квазара находится массивная «чёрная дыра», аккреция газа на которую и вызывает наблюдаемое излучение квазара.

Для понимания природы квазаров очень важен тот факт, что по многим характеристикам они похожи на ядра активных галактик (так называемых сейфертовских и N-галактик), хотя и сильно превосходят их по мощности излучения. Поэтому можно думать, что квазары представляют собой некоторый кратковременный этап в развитии ядер галактик.

Как уже говорилось, квазары, вследствие их огромных светимостей, наблюдаются на чрезвычайно больших расстояниях. Свет от квазаров идёт на нас миллиарды лет, причём в среднем дольше, чем от обычных галактик. Следовательно, квазары являются свидетелями очень далёкого прошлого Вселенной.

ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ VII

Амбарцумян В. А., Научные труды, т. I.— Ереван: Изд-во АН АрмССР, 1960.

van de Hulst Н.С. Light Scattering by small particles, 1957 (русск. перевод: ван де Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами.— М.: Изд-во иностр. лит., 1961).

Каплан С. А., Пикельнер С. Б., Межзвёздная среда.— М.: Физматгиз, 1963.

Greenberg J. М. Interstellar grains.— 1968 (русский перевод: Гринберг М. Межзвёздная пыль.— М.: Мир, 1970).

Долгинов А.З., Гнедин Ю. Н., Силантьев Н.А. Распространение и поляризация излучения в космической среде.— М.: Наука, 1979.

Sрitzеr L. Yr., Physical Processes in the Interstellar Medium, 1978 (русский перевод: Сnитцep Л. мл. Физические процессы в межзвёздной среде.— М.: Мир, 1981).

Горбацкий В. Г. Космическая газодинамика.— М.: Наука, 1977.

Frontiers of Astrophysics/E. Avrett, ed., 1976 (русский перевод: На переднем крае астрофизики/Под ред. Ю. Эвретта.— М.: Мир, 1979).

Pacholczyk A. G., Radiogalaxies, 1977 (русский перевод: Пахольчик А. Радиогалактики.— М.: Мир, 1980).

Wееkеs Т. С. High-Energy Astrophysics, 1969 (русский перевод: Уикс Т. К. Астрофизика высоких энергий.— М.: Мир, 1972).

Неу J. S. The Radio Universe, 1975 (русский перевод: Хей Дж. Радиовселенная.— М.: Мир, 1978).

Глава VIII ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗВЁЗД