В.М. Антонов, Л.М. Топтунова.

 

1.1.      Об аккреции газа на ядро галактики и излучении галактики

 

Аннотация

 

В работе дан краткий обзор публикаций, в которых аккреции газа на ядро галактики придается важное энергетическое значение, а также публикаций, в которых  некоторые наблюдаемые явления интерпретируются, как свидетельства существования аккреции.

В работе показано, что из-за наличия фона ночного неба радиус R видимой части галактики убывает с ростом расстояния r до галактики  R~ . Вследствие этого излучение звезд видимой части галактики убывает по закону  Iзв ~  .

Показано, что излучение аккрецирующего газа из видимой части галактики убывает по закону  Iаккр ~, q<2.  То есть с ростом r  Iзв  убывает быстрее, чем  Iаккр. Вследствие этого для каждой галактики существует некоторое критическое расстояние rкр, такое, что при r>rкр   наблюдатель фиксирует преимущественно излучение аккрецирующего газа в линиях. При  r<rкр  в излучении галактики преобладает непрерывное излучение звезд.

 

--   Оглавление  --

 

  

На теоретические предпосылки существования аккреции межгалактического газа на ядро галактики указывают многие авторы.

Аккрецией объясняют светимость и спектр скопления галактик Такахара и Икеучи (1975), Фабиан и Нульсен (1977), Шибазаки и Хеши (1976). Хоффман и др. (1976) строят модель непрерывной аккреции газа для объяснения некоторых свойств галактик. Бергерон (1980), Витмайр и Матис (1977) с помощью аккреции объясняют источник энергии активных ядер. Пелат и др. (1981) считают, что для объяснения наблюдаемой светимости сейфертовской галактики достаточно скорости аккреции в  в год. Базу и Бхаттачария (1980), Риис (1981) и Силк (1976) объясняют аккрецией рост массы центральных тел галактик и их скоплений. Рубин и др.(1982) предполагают, что активность ядер галактик в группах галактик поддерживается аккрецией.

Иногда указывают на возможное существование противоположного аккреции явления, называемого галактическим ветром (Брегма (1978) ). Однако наблюдательных данных подтверждающих это предположение практически нет. Горбацкий (1979) высказывает сомнение относительно существования галактического ветра.

Если все же галактический ветер существует, то он, вряд ли сможет препятствовать течению аккреции межгалактического газа, так как в области предполагаемого существования галактического ветра энергия аккрецирующих частиц на 3-4 порядка больше возможной энергии частиц галактического ветра.

Имеются многочисленные данные, подтверждающие существование аккреции газа на ядро галактики или центральную галактику скопления. Так, у некоторых галактик наблюдается система волокон, которую Форд и Батчер (1979), Гриндей и др.(1980) интерпретируют как аккрецию на ядро галактики. Гордон и Готтесман (1981) обнаруживают падение газа на ядро у 32-х голубых компактных галактик из выборки в 99 галактик. Кулхане (1980), Нульсен и др.(1982) отмечают признаки аккреции газа на центральную область скоплений. Из работ Фабиона и др. (1981), Пелата и др.(1981),Канизареса и др. (1980) следует, что скорость аккреции газа меняется в широких пределах, достигая  М=400 М в год, и зависит в первую очередь от массы галактики и температуры окружающего галактику газа.

Оценим вклад излучения аккрецирующего газа в излучение галактики в зависимости от расстояния r до галактики.

Астрономический объект не может быть зафиксирован, если его блеск не превосходит флуктуаций фона ночного неба Iф.

 

 

                                              Рис 1.

 

На рис.1 горизонтальной линией показана максимальная величина флуктуаций ночного неба sIф ≈ 0,01 Iф. Кривые I, II, и III изображают блеск одиночной площадки диска одной и той же галактики, но расположенной от наблюдателя на разных расстояниях  r1<r2<r3. По горизонтальной оси отложено расстояние R от площадки до центра галактики. Радиус видимой части галактики, расположенной на расстоянии r1 ,  равен R1. Для галактики, расположенной на расстоянии r2>r1, радиус видимой части R2<R1.Галактика, расположенная на расстоянии r3, не видна. Таким образом, радиус R видимой части галактики убывает с ростом расстояния r до галактики, что в первом приближении может быть аппроксимировано зависимостью

R ~.

 

Соответственно убывает излучение звезд  Iзв  видимой части галактики, так как убывает масса вещества М (R), заключенная в этой части. Считая плотность ядра галактики однородной, получаем оценку

 

                                       ~~ ~.

 

Плотность газа, аккрецирующего на галактику  из межгалактического пространства, возрастает с уменьшением расстояния R до центра галактики по закону

,   q<2.

 

Оценка показателя q<2 определяется тем, что аккрецирующий газ ускоряется и, следовательно, в более глубоких слоях галактики скорость его выше, чем во внешних слоях.

Соответственно излучение аккрецирующего газа Iаккр, заключенного в объеме радиуса R  ,можно оценить так:

 

 

где  Е(R)- кинетическая энергия аккрецирующей частицы.

 

Из сравнения оценок  Iзв  и  Iаккр  видим, что с увеличением расстояния r до галактики излучение звезд видимой части галактики убывает значительно быстрей, чем излучение аккрецирующего газа, заключенного в том же объеме. Вследствие этого для каждой галактики существует  некоторое критическое расстояние rкр такое, что для  r>rкр выполняется условие   Iаккр> Iзв .

Это означает, что для достаточного удаленных галактик наблюдатель фиксирует преимущественно излучение аккрецирующего газа в линиях, а не непрерывное излучение звезд галактики.

При  r<rкр  в излучении галактики преобладает непрерывное излучение звезд.

 

 

Литература:

 

1. Базу, Бхаттачария (Ваsu В., Вhаttасhаrууа  Т.), 1980, «Аstroрhуs.

    ahd Space   Sci.», 70,  № 2, 263.

2.Бергерон (Веrqeron J.), 1980, «X-Ray Astron. Proc. NATO   Adv.

Study Inst.,  Erice, 1979.» Dortrecht  e.a.,  355.

3.Брегма (Breqma  J. N.),  1978, «Astrophys. J.», 224, №3, 767.

4. Витмайр, Матис (Whitmire D.P., Matese J.J.) ,1081, «Nature», 283,

№5835, 722.

5. Горбацкий В.Г., 1979, «Астрофизика», 15, № 4,637.

6. Гордон, Готтесман (Gordon D. ,Gottesman S.T.),1981, «Astron. J.»,

86,  2,161.

7. Гриндей и др. (Grinday J., Branduardi G., Fabian A.), 1980 «Hiqhliqhts Astron. Vol. 5, 17 th  Gen. Assem. JAU , Monreal, 1979, Dortrecht  e.a., 741.

8. Канизарес и др. (Canizares C.R., Berq C., Clark G., Jerniqan J.G., Kriss G., Markert T.H., Shattendurq M., Winkler P.E.), 1980, “Hiqhliqhts Astron. Vol. 5. 17th Gen. Assem. IAU, Montreal, 1979”, Dortrecht, e.a, 657.

9. Кулхане (Culhane J.L.), 1980, “Hiqhliqhts Astron. Vol. 5. 17th Gen Assem. IAU, Montreal, 1979”,387.

10. Ленг К., 1978, Астрофизические формулы,  I, M.

11. Нульсен и др. (Nulsen P.E., Stewar G.C., Fabian A.C., Mushotzky R.F., Holt S.S., Ku W.H., Malin D.F.), 1982, «Mon.. Notic. Roy. Astron. Soc, 199 , № 3, 1089.

12. Пелат и др.(Pelat D., Alloin D., Focbary R.A.E.), 1981, «Mon. Notic. Roy. Astron. Soc, 195,  № 3, 787.

13. Рииs  (Rees M.J.), 1981, «Plasma Astrophys. Course and Workshop, Varenna (Como), 27 Auq..—7Sept. 1981», Paris, 267.

14. Рубин и др. (Rubin V.C., Ford  W.K., Tonnard  N., Burstein D.), 1982, «Astrophys. J.», 261, №2, 439.

15. Силк (Silk J.), 1976, «Astrophys. J.», 208, №3, 646.

16. Такахара, Ukeyru (Takahara F., Ikeuchi S.), 1975, «Progr. Teor. Phys», 53, №3, 646.

17. Фабиан, Нульсен (Fabian A.C., Nulsen P.E.J.),1977, «Mon.Notic.Poy.Astron.Soc.»,180,№2,479.

18. Фабиан и др.,(Fabian A.C., Hu E.M., Cowie L.L., Grindlay J.), 1981, «Astrophys. J.», 248, №1, 47.

19. Форд, Батчер (Ford H.G., Butcher H.), 1979, «Astrophys. J. Suppl. Ser, 41, №2, 147.

20. Хоффман и др. (Hoffman Y., Shlosman I., Shaviv G.), «Mon. Notic. Koy. Astron. Soc, 189,  № 3, 737.

21. Шибазаки, Хеши (Shibazaki N., Höshi R.), 1976, «Progr. Teor. Phys», 55, №2, 618.