РАДИОГАЛАКТИКИ

РАДИОГАЛАКТИКИ

- галактики, являющиеся источниками мощного радиоизлучения (10⁴²-10⁴⁴ эрг/с). Термин "Р." возник в результате отождествления в 50-х гг. 20 в. ряда мощных источников космич. радиоизлучения с относительно слабыми источниками оптич. излучения - далёкими галактиками. Выделение Р. как особого класса галактик в известной степени условно, поскольку установлено, что практически все галактики излучают в радиодиапазоне (правда, с большим различием в мощности излучения - от 10³⁷ до 10⁴⁴ эрг/с). С Р. отождествлены десятки тыс. космич. радиоисточников.

По особенностям структуры, выявленным на основе наблюдений в оптич. диапазоне, Р. делят дополнительно на неск. типов. Наиб. мощными Р. являются т. н. D-галактики - E-галактики с протяжёнными оптич. оболочками (коронами). Существуют Р. промежуточных типов: Р. типа DE занимают промежуточное положение между D-типом и чистым Е-типом; Р. типа DB обладают свойствами D-галактик, но отличаются ещё тем, что их центр. области выглядят раздвоенными. Это раздвоение в ряде случаев связано с проецированием на центр. область галактики мощного газово-пылевого диска. Наконец, сравнительно редкую группу Р. образуют т. н. N-галактики с ярким звездообразным ядром, обнаруживающим переменность блеска. В скоплениях галактик самые мощные радиоисточники всегда отождествляются с их ярчайшими членами - с т. н. D-гaлактиками.

Эллиптич. Е-галактики, как правило, довольно бедны межзвёздным газом. Однако в оптич. спектрах ядер Р. всегда присутствуют интенсивные эмиссионные линии разл. хим. элементов межзвёздной среды. По-видимому, наличие не связанного в звёздах газа в ядрах и околоядерных областях E-галактик играет важную роль в энерговыделении, приводящем к образованию Р. Ширины эмиссионных линий (водорода, углерода и др. хим. элементов) свидетельствуют о больших скоростях внутр. движений газа в ядрах - от 300-600 км/с до неск. тысяч и даже десятков тысяч км/с.

У Р. в диапазоне частот от 10 МГц до 10-80 ГГц наблюдается, как правило, степенная зависимость спектральной плотности потока излучения от частоты - спектральный индекс; см. примеры спектров на рис. 1). Радиоизлучение имеет, несомненно, синхротронную природу - излучают релятивистские электроны, движущиеся в магн. полях Р. Важным свидетельством в пользу этого заключения служит наблюдаемая линейная поляризация радиоизлучения (в ср. 8-10%). Степень линейной поляризации возрастает до 40-60% для отд. компактных деталей структуры Р., что близко к предельно возможной степени поляризации (ок. 70%) синхротронного излучения и свидетельствует об определённой (в масштабах до десятков кпк) упорядоченности их крупномасштабных магн. полей. По оценкам, напряжённость магн. поля Р. составляет 10^-4-10^-6 Э в протяжённых радиоструктурах и 10^-2-

10^-4 Э в компактных околоядерных образованиях (см. Магнитные поля галактик).

Рис. 1. Спектры радиоизлучения некоторых типичных радиогалактик.

Карты распределения радиояркости (радиоизофоты) показывают, что в Р., как правило, имеются два излучающих облака (компонента), располагающихся более или менее симметрично относительно галактики, видимой в оптич. лучах. Обычно излучающие в радиодиа-пазоне облака находятся в 10-100 кпк от галактики, за пределами её звёздной составляющей. Известны Р., в к-рых расстояние между компонентами достигает 2-5 Мпк. На радиоизофотах обычно хорошо видно, что ярчайшими участками радиокомпонентов являются их внеш. края. Компоненты имеют разл. протяжённость и объём, и если предположить, что плотности энергии магн. поля и релятивистских частиц в них примерно равны, то заключённая в них энергия может достигать 10⁵⁸-10⁵⁹ эрг.

Пока нет общепринятой теории образования характерных для Р. двойных радиоисточников. Из анализа данных наблюдений следует, что радиоисточники образуются в результате выделения энергии в ядре галактики, но не взрывного характера, а более длительного (10⁷-10⁹ лет) и непрерывного, сопровождающегося выбросом струй плазмы с релятивистскими скоростями в двух противоположных направлениях. По-видимому, важную роль при этом играет дипольный характер магн. поля ядра галактики, из магн. полюсов к-рого вдоль силовых линий поля вытекают струи релятивистской плазмы. Со временем излучающие в радио-диапазоне облака плазмы расширяются, расстояние между ними увеличивается. О незатухающей активности ядер Р. свидетельствуют обнаруженные вблизи ядер компактные радиоисточники, наиб. контрастно выделяющиеся при наблюдениях в диапазонах сантиметровых и миллиметровых волн. У нек-рых Р. обнаружены (по синхротронному излучению) крупномасштабные остронаправленные струи выброшенного из ядер вещества, напр. выбросы ("джеты") в Р. Дева L (NGC 4486, М87), NGC 6521. Повышенная яркость внеш. краёв компонентов двойной радиоструктуры связана, по-видимому, с явлением динамич. сжатия наружных частей плазменных облаков при движении их от галактик к периферии в результате взаимодействия с сравнительно плотной (10 ^{- 3}-10 ^{- 4} частиц/см ³) межгалактич. средой.

В качестве конкретного примера Р. рассмотрим Р. Лебедь А - самый мощный внегалактич. источник радиоизлучения, расположенный в созвездии Лебедя. Отождествлён в 1951 с Е-галактикой (DB-радиогалак-тикой) 16-й звёздной величины. Красное смещение галактики z = 0,057 (т. е. расстояние до неё ок. 200 Мпк). Газово-пылевой слой в центре галактики обусловливает характерное раздвоение её оптич. изображения. Оптич. методами обнаружено излучение сильно-ионизов. плазмы в области ядра галактики; установлено также, что галактика вращается вокруг оси, лежащей в плоскости, перпендикулярной к лучу зрения и направленной вдоль прямой, соединяющей два ярких компактных компонента радиоизлучения. На рис. 2 приведено радиоизображение Р. Лебедь А. Угл. расстояние между яркими областями компонентов двойной структуры ок. 2' (что соответствует прибл. 80 кпк). Верх. предел скорости разлёта компонентов равен 0,02 с. В ядре галактики обнаружен компактный радиоисточник с уплощённым спектром (с малым значением спектрального индекса). Полная радиосветимость доминирующей в радиоизлучении двойной структуры 3·10⁴⁴ эрг/с, она сравнима с радиосветимостью двойных структур мн. квазаров. Спектр радиоизлучения (рис. 1) имеет излом, характерный для мн. двойных радиоисточников.

Рис. 2. Радиоизображение (радиоизофоты) галактики Лебедь А. Зачернены очень яркие области компонентов двойной структуры. Между ними расположен компактный радиоисточник в центре галактики; a - прямое восхождение, d - склонение.

Лит.: Шкловский И. С., Радиогалактики, "УФН" 1962, т. 77, с. 3; Воронцов-Вельяминов Б А Внегалактическая астрономия, 2 изд., М., 1978; Происхождение и эволюция галактик и звезд, М., 1976, гл. 1; Пахоль-чик А. Г., Радиогалактики, пер. с англ., М., 1980.

В. Н. Курильчик,

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.