Об активных ядрах галактик
Nov. 6th, 2017 09:26 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
atandakil_gunzeОб активных ядрах галактик я говорил здесь: https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/2200.html
Если чуть подробнее - активность ядра галактики определяется аккреционным диском вокруг центральной сверхмассивной черной дыры этой галактики и джетом - струей (вернее, струями) вещества, с релятивистской скоростью выбрасываемой из полярных областей черной дыры. Все это излучает мощнейшее излучение широкого спектра (я рассказывал о том, что светимость рекордных активных ядер достигает (вернее, достигала в бурные древние времена) значения в квадриллион светимостей Солнца). Подчас джеты достигают длин в миллионы световых лет и прошивают насквозь попавшиеся под луч соседние галактики.
Пример - джет квазара 3С 321 (левый объект), проходящий сквозь близкую галактику-компаньон (рентгеновская фотография).
По наблюдаемым характеристикам активные ядра галактик, подразделяются на два (или, три, смотря, как посмотреть) типа.
Первый тип - квазары и некоторые галактики Сейферта (см. там же) - характеризуются высокими скоростями выброшенного материала джета, высокой переменностью, наличием интенсивного рентгеновского, а иногда и γ-излучения.
Для второго типа характерна заметно меньшая переменность, слабое рентгеновское излучение и при этом весьма мощное инфракрасное излучение - результат репроцессинга пылью аккреционного диска (о репроцессинге - https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/13868.html. Если чуть подробнее - внутренние области аккреционного диска за счет вязкого трения вещества в диске, преимущественно, в его внутренних областях, где скорости вещества достигают релятивистских околосветовых значений, а градиент скорости колоссален, нагреваются до колоссальных температур. В направлении оси диска вещество, нагретое до этих температур, беспрепятственно излучает рентгеновские и даже гамма-лучи. А вот жесткое излучение, направленное из внутренних, нагретых до колоссальных температур, областей диска в других направлениях, захватывается веществом более удаленных областей диска аккреции (внешним диском) и нагревает эти внешние области. Нагретый излучением внешний диск переизлучает более длинные и менее высокоэнергетические фотоны (рентген, мягкий рентген, ультрафиолет), и этот процесс лучевого переноса энергии из сверхгорячих внутренних областей аккреционного диска во внешний диск и соответственного нагрева внешних областей аккреционного диска излучением, исходящих от его внутренних областей, называется репроцессингом.).
Существуют, разумеется, еще и блазары (лацертиды) https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/13868.html, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/2200.html, которые характеризуются мощнейшим синхротронным излучением - но они вне этих типов, и о них разговор отдельный.
Вкратце этот отдельный разговор выглядит так:
Известно, что, если электрический заряд движется в магнитном поле, его траектория искривляется, а сам он излучает электромагнитные волны.
Если заряд движется с большим ускорением, энергия электромагнитного излучения повышается.
Соответственно, если обыкновенный заряд с обыкновенной скоростью в обыкновенном поле излучает длинные радиоволны, то заряд, двигающийся в сильном поле с большой скоростью и под действием этого поля испытывающий сильное ускорение, излучает волны с высокой энергией - короткие волны.
А если заряд разогнать до очень больших скоростей и поместить в очень сильное поле, он начинает излучать очень короткие волны... ультракороткие волны... а для релятивистских скоростей заряда в сверхмощном магнитном поле - инфракрасный свет... видимый свет... ультрафиолетовое излучение... рентгеновское излучение... гамма-излучение...
Это называется синхротронным излучением.
И вот представьте себе чудовищное магнитное поле, в котором с почти световыми скоростями движутся колоссальные массы заряженных частиц джета, выбрасываемого от полюса черной дыры. В этом поле они тормозятся, искривляют траекторию, словом, испытывают сильнейшее ускорение - и излучают благодаря этому гамма-лучи, рентгеновские лучи, видимый свет, и, в общем, весь спектр электромагнитного излучения. Представьте себе, что всего этого много. Очень много. Настолько много, что видимая мощность этого электромагнитного синхротронного излучения превосходит в несколько (подчас - в десятки и сотни) раз светимость нашей Галактики. А еще представьте себе, что все это колоссальное излучение тормозящегося ионизированного газа рождается в области, меньшей, чем наша Солнечная система.
Если Вы это представили, то Вы знаете, что такое блазар (лацертида) - сверхактивное ядро эллиптической галактики, которое считается возможной последующей стадией эволюции некоторых квазаров.
Блазар, как полагают, возникает из квазара тогда, когда сверхмассивная черная дыра в центре галактики, пожирая газ, дорастает до определенного достаточно большого размера, продолжая захватывать звезды и межзвездный газ. Для такой конфигурации основным источником света становится именно синхротронное излучение, на фоне которого меркнет собственный "тепловой" свет объекта.
Подчас светимость блазаров изменяется почти в сто раз - по мере изменения поступления вещества на черную дыру.
Скорее всего, большинство наблюдаемых лацертид обращены к нам полярными областями, так что поток излучения распространяется в нашу сторону. Поэтому они очень хорошо видны.
Что же касается первых двух типов активных ядер - распространено мнение о том, что тип активного ядра определяется всего лишь тем, под каким углом зрения мы смотрим на выбрасываемый черной дырой джет - если он направлен почти прямо на нас, мы видим ядро типа I, а если под большим углом - ядро типа II. Теоретически, это, как нетрудно видеть, выглядит весьма правдоподобным: смотрим на активное ядро с полюса - видим "в лицо" джет и раскаленную внутреннюю часть аккреционного диска; смотрим "сбоку" - видим внешнюю часть диска, излучающую вследствие репроцессинга более длинные, в первую очередь, инфракрасные волны.
Однако логика в таком мнении есть - а строгих доказательств ему нет.
А вот косвенные опровержения - есть.
Несколько лет назад было обнаружено, что тип активности ядра галактики (если, конечно, галактика имеет активное ядро) может заметным образом зависеть от того, имеет ли галактика соседей и каких именно. Таким образом, мнение о том, что различие в наблюдаемом типе активности активного ядра галактики определяется лишь ее ориентацией относительно наблюдателя, оказывается весьма и весьма сомнительным.
Хотелось бы задать риторический вопрос: о чем говорит факт зависимости типа активности ядра от окружения галактики? Вопрос риторический, потому что ответ на него я знаю - и по некоторым причинам предпочту не задавать вопрос, а сразу привести ответ.
Ответ прост: разумеется, окружение галактики никакого влияния на деятельность ее активного ядра оказать не может, ибо такое влияние является ничтожно малым.
А то, что тип активности ядра все же зависит от окружения, говорит лишь об одном.
Дело в том, что окружение большой галактики закономерно изменяется со временем, причем в одну сторону - в сторону уменьшения (в начале жизни у любой галактики много соседей - а потом начинается обычная история: с кем-то слились, кого-то съели, кто-то сам улетел...). И корреляция между окружением и типом активности свидетельствует лишь о том, что тип активности ядра галактики также (хоть и по иным причинам) закономерно изменяется со временем. Или, если угодно, о том, что типы активности эволюционируют, закономерно сменяя друг друга.
Ну, а если они эволюционируют - стало быть, они никак не могут зависеть от ориентации джета активного ядра галактики относительно нас.
Если чуть подробнее - активность ядра галактики определяется аккреционным диском вокруг центральной сверхмассивной черной дыры этой галактики и джетом - струей (вернее, струями) вещества, с релятивистской скоростью выбрасываемой из полярных областей черной дыры. Все это излучает мощнейшее излучение широкого спектра (я рассказывал о том, что светимость рекордных активных ядер достигает (вернее, достигала в бурные древние времена) значения в квадриллион светимостей Солнца). Подчас джеты достигают длин в миллионы световых лет и прошивают насквозь попавшиеся под луч соседние галактики.
Пример - джет квазара 3С 321 (левый объект), проходящий сквозь близкую галактику-компаньон (рентгеновская фотография).
По наблюдаемым характеристикам активные ядра галактик, подразделяются на два (или, три, смотря, как посмотреть) типа.
Первый тип - квазары и некоторые галактики Сейферта (см. там же) - характеризуются высокими скоростями выброшенного материала джета, высокой переменностью, наличием интенсивного рентгеновского, а иногда и γ-излучения.
Для второго типа характерна заметно меньшая переменность, слабое рентгеновское излучение и при этом весьма мощное инфракрасное излучение - результат репроцессинга пылью аккреционного диска (о репроцессинге - https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/13868.html. Если чуть подробнее - внутренние области аккреционного диска за счет вязкого трения вещества в диске, преимущественно, в его внутренних областях, где скорости вещества достигают релятивистских околосветовых значений, а градиент скорости колоссален, нагреваются до колоссальных температур. В направлении оси диска вещество, нагретое до этих температур, беспрепятственно излучает рентгеновские и даже гамма-лучи. А вот жесткое излучение, направленное из внутренних, нагретых до колоссальных температур, областей диска в других направлениях, захватывается веществом более удаленных областей диска аккреции (внешним диском) и нагревает эти внешние области. Нагретый излучением внешний диск переизлучает более длинные и менее высокоэнергетические фотоны (рентген, мягкий рентген, ультрафиолет), и этот процесс лучевого переноса энергии из сверхгорячих внутренних областей аккреционного диска во внешний диск и соответственного нагрева внешних областей аккреционного диска излучением, исходящих от его внутренних областей, называется репроцессингом.).
Существуют, разумеется, еще и блазары (лацертиды) https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/13868.html, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/2200.html, которые характеризуются мощнейшим синхротронным излучением - но они вне этих типов, и о них разговор отдельный.
Вкратце этот отдельный разговор выглядит так:
Известно, что, если электрический заряд движется в магнитном поле, его траектория искривляется, а сам он излучает электромагнитные волны.
Если заряд движется с большим ускорением, энергия электромагнитного излучения повышается.
Соответственно, если обыкновенный заряд с обыкновенной скоростью в обыкновенном поле излучает длинные радиоволны, то заряд, двигающийся в сильном поле с большой скоростью и под действием этого поля испытывающий сильное ускорение, излучает волны с высокой энергией - короткие волны.
А если заряд разогнать до очень больших скоростей и поместить в очень сильное поле, он начинает излучать очень короткие волны... ультракороткие волны... а для релятивистских скоростей заряда в сверхмощном магнитном поле - инфракрасный свет... видимый свет... ультрафиолетовое излучение... рентгеновское излучение... гамма-излучение...
Это называется синхротронным излучением.
И вот представьте себе чудовищное магнитное поле, в котором с почти световыми скоростями движутся колоссальные массы заряженных частиц джета, выбрасываемого от полюса черной дыры. В этом поле они тормозятся, искривляют траекторию, словом, испытывают сильнейшее ускорение - и излучают благодаря этому гамма-лучи, рентгеновские лучи, видимый свет, и, в общем, весь спектр электромагнитного излучения. Представьте себе, что всего этого много. Очень много. Настолько много, что видимая мощность этого электромагнитного синхротронного излучения превосходит в несколько (подчас - в десятки и сотни) раз светимость нашей Галактики. А еще представьте себе, что все это колоссальное излучение тормозящегося ионизированного газа рождается в области, меньшей, чем наша Солнечная система.
Если Вы это представили, то Вы знаете, что такое блазар (лацертида) - сверхактивное ядро эллиптической галактики, которое считается возможной последующей стадией эволюции некоторых квазаров.
Блазар, как полагают, возникает из квазара тогда, когда сверхмассивная черная дыра в центре галактики, пожирая газ, дорастает до определенного достаточно большого размера, продолжая захватывать звезды и межзвездный газ. Для такой конфигурации основным источником света становится именно синхротронное излучение, на фоне которого меркнет собственный "тепловой" свет объекта.
Подчас светимость блазаров изменяется почти в сто раз - по мере изменения поступления вещества на черную дыру.
Скорее всего, большинство наблюдаемых лацертид обращены к нам полярными областями, так что поток излучения распространяется в нашу сторону. Поэтому они очень хорошо видны.
Что же касается первых двух типов активных ядер - распространено мнение о том, что тип активного ядра определяется всего лишь тем, под каким углом зрения мы смотрим на выбрасываемый черной дырой джет - если он направлен почти прямо на нас, мы видим ядро типа I, а если под большим углом - ядро типа II. Теоретически, это, как нетрудно видеть, выглядит весьма правдоподобным: смотрим на активное ядро с полюса - видим "в лицо" джет и раскаленную внутреннюю часть аккреционного диска; смотрим "сбоку" - видим внешнюю часть диска, излучающую вследствие репроцессинга более длинные, в первую очередь, инфракрасные волны.
Однако логика в таком мнении есть - а строгих доказательств ему нет.
А вот косвенные опровержения - есть.
Несколько лет назад было обнаружено, что тип активности ядра галактики (если, конечно, галактика имеет активное ядро) может заметным образом зависеть от того, имеет ли галактика соседей и каких именно. Таким образом, мнение о том, что различие в наблюдаемом типе активности активного ядра галактики определяется лишь ее ориентацией относительно наблюдателя, оказывается весьма и весьма сомнительным.
Хотелось бы задать риторический вопрос: о чем говорит факт зависимости типа активности ядра от окружения галактики? Вопрос риторический, потому что ответ на него я знаю - и по некоторым причинам предпочту не задавать вопрос, а сразу привести ответ.
Ответ прост: разумеется, окружение галактики никакого влияния на деятельность ее активного ядра оказать не может, ибо такое влияние является ничтожно малым.
А то, что тип активности ядра все же зависит от окружения, говорит лишь об одном.
Дело в том, что окружение большой галактики закономерно изменяется со временем, причем в одну сторону - в сторону уменьшения (в начале жизни у любой галактики много соседей - а потом начинается обычная история: с кем-то слились, кого-то съели, кто-то сам улетел...). И корреляция между окружением и типом активности свидетельствует лишь о том, что тип активности ядра галактики также (хоть и по иным причинам) закономерно изменяется со временем. Или, если угодно, о том, что типы активности эволюционируют, закономерно сменяя друг друга.
Ну, а если они эволюционируют - стало быть, они никак не могут зависеть от ориентации джета активного ядра галактики относительно нас.
(no subject)
Date: 2017-11-06 07:47 am (UTC)(no subject)
Date: 2017-11-06 08:17 am (UTC)