В.М. Антонов, Л.М. Топтунова

1.21.        Объяснение некоторых пекулярных свойств квазизвёздных объектов

 

 

Аннотация

 

В предыдущем разделе данной работы (§ 1.20) показано, что при использовании для определения расстояния до галактик закона Хаббла расстояния до компактных галактик и их диаметры завышаются на 1-2 порядка. Это дало основание рассматривать компактные галактики с массами М = 1029- 1045г и радиусами R=1017- 1020 cм , расположенные на расстояниях r=1024- 1026 cм. В тех случаях, когда галактика воспринимается как квазар (угловой диаметр D удовлетворяет условию D0,01”) из-за завышения расстояния до неё на 1,5-3 порядка возникают следующие эффекты:

  1. Кажущаяся энергия излучения Ех ~ 1047 эрг/с (истинная энергия Е= 1039 – 1045эрг/с).
  2. Кажущиеся радиусы квазаров (по периоду переменности видимой части галактики) Rх=1012-1,4ּ 1018 cм (истинные радиусы - 1017- 1020 cм).
  3. Завышение расстояния до квазаров, которое тем больше, чем меньше масса М и радиус R галактики, позволяет объяснить такие их свойства:

-         изменение расстояний между квазарами со скоростью, превышающей скорость света;

-         грандиозность амплитуды колебания излучения;

-         отсутствие физических пар квазаров с одинаковыми красными смещениями и наличие физических пар квазаров с различными «красными смещениями»;

-         «избежание» квазарами скоплений галактик, а также другие свойства.

 

--   Оглавление  --

 

 

В предыдущем разделе данной работы (§ 1.20) показано, что истолкование на основании закона Хаббла наблюдательных данных для компактных галактик приводит к завышению их диаметров, по крайней мере на один-два порядка . В настоящее время считается, что диаметры компактных галактик заключены в пределах 1020 – 1022см. Реальные пределы измерения диаметров компактных галактик, по-видимому, 1017 – 1020см. Исходя из этой оценки, покажем, что квазизвёздные объекты (QSO) являются обычными компактными галактиками. Для этого предстоит объяснить следующие их свойства.

  1. Мощность  QSO имеет порядок 1047 эрг/сек, что значительно превышает мощность ядер нормальных галактик (1040 эрг/сек) и даже мощность ядер галактик Сейферта (1044 эрг/сек), колебания мощности излучения QSO столь велики, что их не удаётся объяснить с помощью современных физических представлений.
  2. Все QSO – очень далекие объекты, расстояние до них превышает 1027см.
  3. Размеры QSO, определённые по времени переменности блеска, очень малы, по некоторым оценкам [1]  не превосходят в некоторых случаях 1015см. Типичные размеры QSO 1016- 1017см. Характерное время Т оптической переменности – несколько дней или месяцев [1],  а в некоторых случаях не превышает одного дня или даже одного часа  [2].
  4. QSO, в отличие от радиогалактик и N – галактик, избегают скопления галактик.
  5. Отсутствие физических пар квазар-квазар.

Объяснение перечисленных свойств вытекает из AG – механизма красного смещения далеких галактик, суть которого состоит в следующем. Основная доля излучения на волне  идет от аккрецирующего на галактику газа, а из-за наличия фона ночного неба максимум излучения приходиться на тонкий сферический слой с эмиссионным радиусом Rem за пределами которого видимость галактики быстро теряется. Этому слою соответствует красное смещение z, которое обратно пропорционально некоторым степеням массы галактики М и диаметра галактики D  и прямо пропорционально некоторой степени расстояния r до галактики

.

Из этого соотношения видно, что для компактных галактик (D – мало) красные смещения z будут велики даже при сравнительно небольших r. Вследствие этого расстояния rx, найденные по закону Хаббла

 Мпс

(с – скорость света, Hх – постоянная Хаббла) окажутся завышенными. Это объясняет свойство 2. Относительное завышение расстояния до галактики rx/r  зависит от трех величин r, M и  D. Изменение одной из этих трех величин приводит к изменению отношения  rx/r. Из этого следует свойство 5: два рядом расположенных квазара (r1= r2), одинаковых масс (M1=M2), но разных диаметров (D1D2) будут восприниматься наблюдателем как два разных квазара, удаленных на расстояния rx1 и rx2. Этим же объясняется свойство 4: расстояние rx, вычисленное по закону Хаббла значительно превышает расстояние до скопления, в котором находится квазар.

При завышении расстояния до квазара в rx/r раз мощность его завышается в (rx/r)2 раз.

Это объясняет свойство 1: кажущаяся огромной энергия квазара , где Е – энергия галактики, воспринимаемой как квазар.

Свойство 3 объясняется тем, что для наблюдения доступна лишь часть галактики, заключенная внутри эмиссионной сферы. Для удаленных галактик Rem<<R,   R - радиус галактики.  Характерный период переменности блеска будет T=Rem/с,  где с – скорость света.

Для подтверждения приведенных рассуждений в таблице приведены значения z,rx,Ex,Rem,T  для компактных галактик M,R,r. Методика вычисления z приведена в § 1.7.  В последнем столбце таблицы даны значения Δrx -  кажущегося расстояния  между физически связанными компактными галактиками (r1=r2) c одинаковыми массами (M1=M2), но разными компактностями (D1D2). Как видно из приведенных результатов, если диаметры галактик отличаются на один порядок, кажущееся расстояние между ними  Δrx  достигает сотен мегапарсек. Естественно, что такие квазары воспринимаются, как физически не связанные (если между ними связь не проявляется визуально).

При расчете кажущейся энергии квазаров Ex, энергия компактной галактики Е эрг/сек была принята равной массе галактики M, как для Ir галактик. Как видно из таблицы, независимо от значений  M,R,r соблюдается соотношение Ex~1047 эрг/сек. Характерное время переменности блеска Т также соответствует наблюдениям.

Отметим, что галактика M=1039см, R=1017см, r=1024см, приведенная в первой строке таблицы, судя по расстоянию r ,  должна принадлежать Местной группе галактик. Её мощность E ~1039 эрг/сек. Будет же она восприниматься как квазар с мощностью Ex~1046 эрг/сек, удаленный на расстояние rx>1027см.

С помощью AG – механизма происхождения красных смещений галактик z,  удается объяснить также те наблюдения, когда два квазара удаляются друг от друга со скорость V>c. Действительно, если например галактики, приведенные в 5 и 6 строках таблицы расходятся со скоростью V=0,1c, то для наблюдателя скорость их расхождения будет равной

.

Столь же естественно объясняется грандиозность амплитуды излучения: Ax=A(rx/r)2.

 

Таблица

M

R

r

z

rx

Ex

Rem

T

Δrx

1039

1017

1024

0,228

3,4ּ1027

1046

1012

1мин

 

1041

1018

1025

0,590

8,8ּ1027

1046,9

3ּ1013

20мин

 

1043

1043

 

1019

1020

 

1026

1026

0,740

0,617

1,1ּ1028

9,2ּ1027

1047,1

1046,9

4ּ1015

4ּ1015

2дня

2 дня

1,8 ּ1027 =600Мпс

1044

1044

 

1019

1020

 

1026

1026

0,153

0,145

2,3ּ1027

2,0ּ1027

1046,7

1046

6ּ1016

6ּ1016

1 мес.

1мес.

3 ּ1026 =100Мпс

1045

1045

 

1019

1020

 

5ּ1026

5ּ1026

0,398

0,354

6,0ּ1027

5,3ּ1027

1047,1

1047

1,4ּ1018

1,4ּ1012

2 мес.

2 мес.

7 ּ1026 =230Мпс

 

Литература

 

  1. Воронцов-Вельяминов Б.А. Внегалактическая астрономия. – М, 1978, 428.
  2. Происхождение и эволюция галактик и звезд. п.р. С.Б. Пикельнера. – М, «Наука», 1976,134.