Радиогалактики

Источник статьи: Большая российская энциклопедия

Рис. 1. Радиогалактика Кентавр А. Комбинированное изображение (1) и изображения в рентгеновском (2), радио- (3) и оптическом (4) диапазонах.

Рис. 2. Радиоизображение галактики Лебедь А на частоте 5 ГГц. Радиоинтерферометр VLA, Национальная радиоастрономическая обсерватория, США. 1983.

Радиогала́ктики – галактики, мощность радиоизлучения которых на несколько порядков выше, чем у обычных галактик сходной массы. Причина этого связана с активностью их ядер. В отдельных случаях мощность радиоизлучения радиогалактик достигает 10³⁷–10³⁸ Вт, что превышает суммарную энергию оптического излучения всех звёзд галактики, вместе взятых. По характеру радиоизлучения они неотличимы от квазаров, хотя оптическое излучение ядер радиогалактик слабее (возможно, из-за сильного поглощения света активного ядра). К числу радиогалактик с очень высокой мощностью радиоизлучения относится первая радиогалактика, отождествлённая с оптической галактикой 16-й звёздной величины, – Лебедь А (в созвездии Лебедь). Несмотря на большую удалённость (около 750 млн световых лет) этот объект является одним из самых ярких дискретных радиоисточников на небе. Подобные радиогалактики встречаются редко, но они могут уверенно наблюдаться современными средствами в радиодиапазоне с космологических расстояний в миллиарды световых лет. Ближайшая к нам радиогалактика – Кентавр А (NGC 5128, рис. 1), удалённая от нас примерно на 4 млн световых лет. Эта радиогалактика, как и многие другие, имеет следы некогда произошедшего слияния с галактикой, содержавшей холодный межзвёздный газ. Слияния галактик, нередко происходящие в природе, стимулируют попадание газа в область сверхмассивных чёрных дыр, расположенных в ядрах этих галактик, что приводит к аккреции газа на чёрные дыры и, как следствие, к вспышке активности ядра.

Механизм радиоизлучения радиогалактик – синхротронный, связанный с движением высокоэнергичных заряженных частиц (в первую очередь электронов) в магнитном поле. Свой вклад в радиоизлучение может давать также взаимодействие релятивистских электронов с электромагнитным излучением (обратный эффект Комптона). Ускорение частиц до релятивистских энергий происходит в активном ядре галактики. По своей структуре и морфологии радиоизлучающих областей радиогалактики очень разнообразны. Потоки заряженных частиц, как правило, имеют характер узких выбросов (радиоджетов) из центра галактики в две противоположные стороны, по-видимому, перпендикулярно плоскости аккреционного диска вокруг чёрной дыры. В некоторых радиогалактиках джеты заметны не только по радио-, но и по оптическому излучению. Примером является эллиптическая радиогалактика М87, наблюдаемая в центральной области скопления Девы. Во многих случаях, например у галактик Геркулес А или Лебедь А (рис. 2), радиоджеты выходят далеко за пределы области галактики, видимой в оптическом диапазоне. Сталкиваясь с межгалактическим газом, радиоджеты тормозятся и разрушаются, образуя гигантские радиоизлучающие области, размер которых иногда достигает 1 мегапарсека. Для их образования требуется, чтобы выброс релятивистских частиц продолжался десятки или сотни миллионов лет. В областях резкого торможения джетов при их взаимодействии с межгалактической средой в радиодиапазоне часто заметны яркие компактные области, называемые горячими пятнами (англ. hot spots). Но радиоджеты и горячие пятна наблюдаются не всегда. Иногда область радиоизлучения охватывает радиогалактику или её внутреннюю область и имеет размытый, диффузный характер – возможно вследствие того, что в этих случаях ускорение частиц в активном ядре некоторое время назад прекратилось.

Радиогалактиками обычно являются гигантские эллиптические галактики, содержащие сверхмассивные чёрные дыры очень большой массы (до нескольких миллиардов масс Солнца), с которыми связана активность их ядер. Некоторые спиральные сейфертовские галактики также испускают радиоджеты, но их радиоизлучение слишком слабое, чтобы эти галактики можно было отнести к радиогалактикам. С угасанием активности ядра радиогалактики становятся обычными галактиками.

В процессе активности ядра радиогалактик (и квазаров) радиоджеты передают большую энергию газовой среде, заполняющей галактику и её окрестности. Поэтому они могут играть большую роль в эволюции галактик.

Библиография статьи Большой российской энциклопедии

• Пахольчик А. Г. Радиогалактики : перенос излучения, динамика, устойчивость и эволюция синхротронного плазмоида / пер. с англ. Р. Д. Дагкесаманского. – Москва : Мир, 1980.
• Курильчик В. Н. Радиоастрономия // Физика космоса : маленькая энциклопедия / гл. ред. Р. А. Сюняев. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Советская энциклопедия, 1986. – С. 533–541.
• Верходанов О. В. Радиогалактики и космология / О. В. Верходанов, Ю. Н. Парийский. – Москва : Физматлит, 2009.
• Верходанов О. В. Гигантские галактики – уникальные объекты Вселенной // Земля и Вселенная. – 2020. – № 2. – С. 18–30.