Chto proishodit v centre Galaktiki?
20.10.2000 22:42 | S. B. Popov/GAISh, Moskva
Vvedenie
Aktivnost' yader galaktik yavlyaetsya v techenie poslednih 50 let ob'ektom pristal'nogo vnimaniya. Sushestvuet tri osnovnyh gipotezy o prirode etoi aktivnosti: sverhmassivnoe plazmennoe telo, chernaya dyra (ChD) i plotnoe zvezdnoe skoplenie (krome togo, dlya ob'yasneniya svoistv aktivnyh yader privlekaetsya tak nazyvaemaya "novaya fizika", no my ne budem ostanavlivat'sya na etih ideyah). Pervaya iz etih gipotez stalkivaetsya so znachitel'nymi trudnostyami i v nastoyashee vremya ne pol'zuetsya bol'shoi populyarnost'yu. Po vsei vidimosti obe ostavshiesya gipotezy verny, i aktivnost' razlichnyh tipov aktivnyh yader galaktik svyazana so sverhmassivnymi chernymi dyrami ili so zvezdnymi skopleniyami v ih centrah.
Ideya o tom, chto aktivnost' galakticheskih yader mozhet ob'yasnyat'sya sushestvovaniem plotnyh zvezdnyh skoplenii, poyavilas' davno. Obshii analiz evolyucii takih skoplenii byl proveden eshe v 70-e gg. Piblsom, Begel'manom i Risom, kotorye voobshe vnesli ochen' bol'shoi vklad v issledovanie galaktik s aktivnymi yadrami.
Plotnost' zvezd v yadrah normal'nyh galaktik prevoshodit velichinu 106pk-3. Skoplenie iz 108 zvezd spektral'nogo klassa O sposobno obespechit' energovydelenie, sootvetstvuyushee yarkim kvazaram. No zdes' est' dve principial'nye trudnosti. Vo-pervyh, iz-za nizkoi effektivnosti termoyadernogo goreniya (primerno 0.1%) aktivnaya faza takogo kvazara byla by slishkom korotka. Vo-vtoryh, spektr takogo skopleniya budet zametno otlichat'sya ot tipichnogo spektra kvazara. Svoyu rol' v energovydelenie mogut vnosit' neuprugie stolknoveniya zvezd i vspyshki sverhnovyh (a takzhe gipernovye, voznikayushie pri prolete neitronnyh zvezd (NZ) skvoz' normal'nuyu zvezdu). Sushestvennym takzhe yavlyaetsya uchet vliyaniya gaza (chtoby gaz mog zametnym obrazom vliyat' na evolyuciyu ego massa dolzhna byt' poryadka massy zvezd, krome sluchaya skopleniya zamagnichennyh ob'ektov (belyh karlikov (BK), NZ). No osobye trudnosti voznikayut s obrazovaniem strui. Vybrosy veshestva -- eto tipichnoe proyavlenie aktivnosti ne tol'ko v mire galaktik, no i v mire zvezd i ih sistem (sm. "Zemlya i Vselennaya" 1994 N2). Kollimirovannye potoki veshestva nablyudayutsya v aktivnyh yadrah uzhe na rasstoyanii 1 pk, a prostirat'sya strui mogut vplot' do rasstoyanii v 1 Mpk (!!!), chto chrezvychaino trudno ob'yasnit' v modeli zvezdnogo skopleniya.
Pri plotnosti v centre galaktiki, prevyshayushei gde r -- rasstoyanie v parsekah, obrazuetsya edinyi sverhmassivnyi ob'ekt. Esli on obladaet znachitel'nym vrasheniem, to cherez nekotoroe vremya on prevrashaetsya v disk. Takie ob'ekty nazyvayut magnetoidami, spinarami ili prosto sverhmassivnymi zvezdami. Eti terminy poyavilis' v obihode astronomov v konce 60-h gg. Sverhmassivnye zvezdy kak ob'yasnenie prirody vydeleniya energii v central'nyh oblastyah aktivnyh galaktik poyavilis' v rabote Faulera, magnetoidy-- v rabote Ozernogo i Chertopruda, spinary-- Kaval'eri, Morrisona i Pachini.
Schitaetsya, chto model' sverhmassivnoi zvezdy imeet pravo na sushestvovanie kak predshestvennik sverhmassivnoi ChD. Spinary dolzhny obladat' tverdotel'nym vrasheniem, chto svyazano s ih magnitnym polem, a takzhe izluchat' mnogo energii v ul'trafiolete, chto ploho soglasuetsya s nablyudaemym raspredeleniem energii v spektrah aktivnyh yader.
Naibolee populyarnaya gipoteza -- sverhmassivnaya ChD pretenduet na ob'yasnenie aktivnosti galaktik samyh raznyh tipov v ramkah edinoi modeli. Eta ideya poyavilas' v 1964 godu v rabotah Solpitera i Ya.B.Zel'dovicha. Peremennymi parametrami v osnovnom yavlyayutsya parametry okruzhayushego gaza i massa ChD (a v bol'shinstve sluchaev tol'ko massa). V ee ramkah udaetsya ob'yasnit' vse naibolee sushestvennye svoistva aktivnyh yader, vklyuchaya spektr i obrazovanie strui.
Esli aktivnost' kvazarov i moshnyh radiogalaktik pochti navernyaka svyazana s chernymi dyrami, to vopros o prirode aktivnyh processov v yadre Galaktiki yavlyaetsya bolee diskussionnym. Popytki vvesti sverhmassivnuyu ChD v nashu Galaktiku chastichno svyazany s zhelaniem ob'yasnit' aktivnost' vseh galaktik odnim mehanizmom, izmenyaya lish' odin parametr - massu ChD.
Central'nym ob'ektom nashei Galaktiki schitaetsya ob'ekt Sgr A*, sovpadayushii s dinamicheskim centrom Galaktiki. Eto unikal'nyi tochechnyi radioistochnik s ploskim spektrom. Ego svetimost' okolo . Razmery istochnika v raznyh diapazonah sostavlyayut sm. Imenno v nem mozhet nahoditsya sverhmassivnaya ChD.
Sgr A* raspolozhen v centre spiral'noi gazovoi struktury Sgr A West. Gipoteza sushestvovaniya sverhmassivnoi ChD s massoi v centre Galaktiki stalkivaetsya s ryadom trudnostei. V pervuyu ochered' ne nablyudaetsya skol'-nibud' znachitel'nogo zhestkogo izlucheniya ot ob'ekta Sgr A*, dinamicheskogo centra Galaktiki. A ved' spryatat' takogo "zverya" kak sverhmassivnaya ChD pod kovrom ochen' nelegko! Akkreciruya mezhzvezdnyi gaz (a takzhe zvezdnyi veter ot zvezdnogo skopleniya IRS 16), ChD dolzhna byla by intensivno izluchat' v rengtgenovskom diapazone, chto ne nablyudaetsya. Krome togo, prilivnoe vozdeistvie takoi ChD prepyatstvovalo by zvezdoobrazovaniyu v central'noi oblasti Galaktiki. A takzhe sushestvuet trudno ob'yasnimoe v ramkah gipotezy o sushestvovanii ChD razlichie v raspolozhenii skopleniya IRS 16 i ob'ekta Sgr A*$.
Sushestvuet ryad rabot po modelirovaniyu posledstvii vspyshki zvezdoobrazovaniya v centre Galaktiki. Mnogie proyavleniya aktivnosti v etoi oblasti udaetsya ob'yasnit' ishodya iz etoi modeli. To chto v central'nom parseke idet zvezdoobrazovanie yavlyaetsya nablyudatel'nym faktom. Zaregistrirovano bol'shoe kolichestvo kraine molodyh ob'ektov. Odnim iz poslednih soobshenii na etu temu yavlyaetsya rabota amerikanskih nablyudatelei, v kotoroi soobshaetsya ob otkrytii