Вибухають галактики - всесвіт - від плоскої землі до квазарів

Теорія зіткнення галактик прожила веселу, по коротке життя. Перш за все астрономів почав мучити питання про енергію.
Звичайні галактики на кшталт нашої випускають у формі радіохвиль приблизно 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (десять тисяч трильйонів трильйонів) кіловат енергії. Це дорівнює потужності приблизно тисячі окремих радіоджерел на кшталт Кассіопеї А.
Це втішний факт. Цілком логічно пояснити мікрорадноволновое випромінювання звичайної галактики тим, що вона містить кілька тисяч залишків наднових. Така цифра, безумовно, не надмірно велика Мікрорадіоволновое випромінювання звичайної галактики становить лише мільйонного частку енергії, випромінюваної нею у вигляді світла, і це теж не викликає особливого здивування.
Однак навіть найслабша з радиогалактик випромінює в простір у вигляді мікрорадіохвиль в 100 разів більше енергії, ніж звичайна галактика. Мікрорадіоволновое випромінювання Лебедя А в мільйон разів могутніше мікрорадіовонового випромінювання звичайної галактики. Власне кажучи, Лебідь А випромінює в формі мікрорадіохвиль приблизно стільки ж енергії, скільки і у вигляді світла.
Картина починала виглядати загадково, і чим більше над цим думали, тим важче було пояснити таку інтенсивність мікрорадіоволнового випромінювання. З'ясувалося, наприклад, що енергія мікрорадіоволнового випромінювання Лебедя А приблизно дорівнює всій енергії руху імовірно стикаються галактик. Здавалося неймовірним, щоб енергія зіткнення цілком перейшла в мікрорадіоволіи. Адже тоді вся маса однієї галактики повинна була б стати нерухомою по відношенню до іншої, а як це могло статися? Шляхом зіткнення десяти мільярдів зірок? Неможливо! Але навіть якщо б таке зіткнення сталося, яким чином вся його енергія могла перетворитися в мікрорадіоволни? Адже значна її частина могла б вивчатися в інших діапазонах спектру.
Крім того, до кінця 50-х років стала все більше поширюватися теорія, що мікрорадіоволновое випромінювання різних радіоджерел створюється синхротронним випромінюванням електронів високої енергії, що рухаються в сильному магнітному полі. А це означало, що кінетична енергія зіткнення повинна переходити не пряма в мікрорадіоволіи, а в електрони високої енергії, які потім повинні бути захоплені магнітним полем. Однак неможливо було запропонувати правдоподібно механізму такого перетворення кінетичної енергії в електрони високої енергії.
Результати спостережень також суперечили теорії зіштовхуються галактик. Чим більше радіоджерел ототожнювалося з окремими галактиками, тим важче ставало тлумачити видимі деталі цих галактик як ознаки зіткнення. Так, звичайно, мікрорадіоволновое випромінювання деяких «дивних» галактик уявлялося незвичайним, але в їх зовнішньому вигляді не було нічого дивного. Вони здавалися самими звичайними галактиками, провідними самотнє життя і не виявляють ознак будь-якого зіткнення, і все ж вони були найпотужнішими джерелами мікрорадіохвиль.
І поступово почала виникати нова точка зору. Може бути, це зовсім не зіткнення двох галактик, а вибух однієї галактики?

Вибухають галактики - всесвіт - від плоскої землі до квазарів

Мал. Джерела радіовипромінювання в інших галактиках.


Візьмемо, наприклад, галактику NGC 1068. Це слабка радіогалактика, мікрорадіоволновое випромінювання якої перевищує випромінювання звичайної галактики тільки в 100 разів. Однак це випромінювання, мабуть, все цілком походить з маленького ділянки в самому її центрі. Зіткнення галактик, що містять хмари пилу, повинно було б викликати випромінювання в набагато більшому обсязі простору і вже, в усякому разі, не в центрі, де немає пилу. З іншого боку, вибух мав би відбутися саме в центрі, де зірки найбільш скупчені і де легко може статися катастрофа, захоплююча велике число зірок у відносно короткий час. Якщо це так, то ми, можливо, спостерігаємо в NGC 1068 саме початок подібної катастрофи. Випромінювання мікрорадіохвиль все ще зосереджено в починаючого вибухати центрі і все ще невелика.
Наступна стадія того ж процесу, можливо, представлена ​​галактикою NGC4486, яка більш відома як М 87 за своїм номером у каталозі Мессьє. В її центрі також є потужне джерело мікрорадіохвиль, але, крім того, джерелом мікрорадіоволнового випромінювання, хоча і більш слабким, є ореол навколо її центру - ореол, яким заповнюють майже весь її видимий диск. Це виглядає так, немов скажена лють центрального вибуху вже поширилася на десятки тисяч світлових років у всіх напрямках і М 87 випускає мікрохвилі в 100 разів інтенсивніше, ніж NGC 1068. Але найцікавіше таку обставину уважне вивчення М 87 за допомогою телескопів показало, що з її центру виривається світиться струмінь. Може бути, це речовина, викинуте силою центрального вибуху в міжгалактичний простір? Світло цієї струменя, як довів Бааде, поляризований. Це ще одне свідчення на користь теорії Шкловського про синхротронного випромінювання як джерело випромінювання мікрорадіохвиль.
Можливо, на ще більш пізній стадії головне джерело випромінювання мікрорадіохвиль повністю залишає галактичне ядро ​​і розташовується по обидва його боки. Наприклад, у NGC 5128, що випускає мікрорадіоволни з тією ж інтенсивністю, що і М 87, є чотири області мікрорадіоволнового випромінювання. Пара більш інтенсивних джерел випромінювання знаходиться по обидві сторони пилової смуги, пара слабших і більш протяженних- по обидва боки видимої частини галактики. Джерело мікрорадіохвиль розділився, і половини його розійшлися до країв ядра галактики, причому якась його частина була викинута в протилежних напрямках далеко за межі ядра. А може бути, смуга пилі- це зовсім не ребро спіральної галактики, що занурюється в кулясту, як передбачалося спочатку, а результат тих процесів, які відбувалися в ураженому катастрофою центрі галактики? Може бути, смуга пилу - це гігантська хмара розпався зоряної речовини, яку випадково було викинуто в нашу сторону?
NGC5128 знаходиться відносно недалеко від нас (всього в 15 мільйонах світлових років), і ми можемо розрізнити в ній деякі подробиці. Якби вона була набагато далі, смуга пилу і все, що її оточує, зменшилися б настільки, що розрізнити можна було б тільки два плямочки світла, майже стикаються один з одним. І їх можна було б прийняти за дві галактики, які зближуються плоскими сторонами, точно оркестрові тарілки.
Але ж саме такою парою галактик вважався джерело радіовипромінювання Лебідь А. Так, може бути, там відбувається те ж, що і в NGC5128, а ми просто гірше бачимо цей радиоисточник, оскільки відстань до нього не 15 мільйонів світлових років, а 700 мільйонів? Якщо це так, то там вибух досяг вже більш пізній стадії, бо все речовина, що випускає мікрорадіоволни, викинуто за межі ядра галактики в діаметрально протилежні сторони. Те ж відноситься і до інших галактик, в яких радиоисточники знаходяться по обидві сторони від ядра. Проте в цих галактиках все ще зберігаються сліди катастрофи, гак як їх оптичні спектри говорять про неймовірно високих температурах.
А на самій останній стадії, можливо, джерела радіовипромінювання стають вже настільки розсіяними і слабкими, що ми не можемо їх виявити, і галактика знову (наскільки дозволяє судити радіоастрономія) перетворюється на звичайну.
І все ж, поки гіпотеза стикаються галактик повільно помирала, а гіпотеза вибухають галактик виходила на перший план, докази на користь цієї останньої і раніше спиралися тільки на висновки щодо природи мікрорадіоволнового випромінювання, зроблені в 50-і роки. Єдиним наочним свідченням на користь теорії вибуху служила струмінь в М 87, та й це свідчення було не зовсім переконливим, оскільки струмінь виривається тільки в одному напрямку, в го час як подібні явища повинні розвиватися симетрично в двох протилежних напрямках.
Необхідні наочні докази були отримані на початку 60-х років. У 1961 році американський астроном Кларенс Роджер Линдс (рід. В 1928 р) намагався уточнити положення слабкого радиоисточника 3С231. Ділянка, що охоплюється розмитим джерелом, включав ряд галактик в сузір'ї Великої Ведмедиці, найбільшою і помітною з яких була М 81. Вважалося, що джерело це і знаходиться в М81. Однак, коли Лінде уточнив його положення, він виявився не в М81, а в сусідній галактиці менших розмірів М 82.
Безперечно, М82 - набагато більш «дивна» галактика, ніж М81. Отримані раніше фотографії показували, що вона надзвичайно багата пилом і що всередині неї неможливо розрізнити окремі зірки, хоча вона знаходиться від нас всього в 10 мільйонах світлових років. Крім того, вище і нижче її можна було помітити слабкі при знаки газових або пилових волокон.
Як тільки М82 була визнана джерелом радіовипромінювання, до її оптичними властивостями був виявлений особливий інтерес. Американський астроном Аллан Рекс Сендейдж (рід в 1926 р) сфотографував її за допомогою 200-дюймовий телескопа, використовуючи спеціальний червоний фільтр, переважно пропускає випромінювання гарячого водню. Він міркував так: якщо в центрі цієї галактики відбувається якийсь процес, пов'язаний з викидом речовини, то речовина це буде в основному воднем, а побачити його буде легше, якщо виключити світло інших джерел
Він мав рацію. Було цілком зрозуміло видно, що в галактиці М 82 відбувається гігантський вибух. На фотографії з тригодинної витримкою вийшли струменя водню довжиною до тисячі світлових років, що вириваються з ядра галактики. Загальна маса викидається водню була еквівалентна щонайменше масі 5 000 000 середніх зірок. Судячи по швидкості руху цих струменів і за відстанню, яке вони вже пройшли, вибух, яким він видно зараз із Землі, триває вже 1 500 000 років. Мабуть, він ще знаходиться на ранній стадії і не встиг перейти в більш пізню, коли з'являється подвійний джерело по обидва боки галактики.
Світло М82 поляризований, і характер його поляризації показує, що ця галактика має сильне магнітне поле. Знову підтверджується теорія синхротронного випромінювання. (У 1965 р було виявлено, що синхротронне випромінювання приходить і з ореолу навколо М81 можливо, це відповідна реакція на потік енергії, що приходить від її вибухає сусідки)

Може бути, вибухи галактик - це порівняно звичайне явище, може бути, через цю стадію проходять багато галактики, як багато зірок проходять через стацій Сверхновой? Чи пройшла через неї наша власна Галактика? Вибухало чи ядро ​​нашої Галактики? Якщо так, то вибух цей не міг бути ні дуже великим, ні дуже недавнім, так як з боків нашої Галактики немає ніяких ознак сильних радіоджерел. Однак з центру на околиці Галактики безперервно тече водень. Що це - процес, звичайний для всіх галактик, або останні згасаючі відгомони вибуху, що стався мільярди років тому?