http://old.subscribe.ru/group/klub-lyubitelej-kosmosa/13346110/

 

Турбулентность газово-пылевых облаков – источник радиоизлучения

Прежде всего, объясним, что значит «турбулентность». Слово «турбулентность» происходит от англ. turbulent - бурный, беспорядочный. Всем с детства известно, что при увеличении скорости течения жидкости (или газа) в них начинают самопроизвольно образовываться  завихрения. И чем больше скорость, т.е. кинетическая энергия потока, тем более бурным и беспорядочным он становится. Турбулентность - явление очень сложное. Для данной статьи достаточно образного представления об этом явлении.

Турбулентность наблюдается и в космосе. Причём замечено, что  из областей с турбулентностью идёт мощное радиоизлучение. Наиболее наглядно это демонстрируют джеты, вырывающиеся из полюсов галактик и возбуждающие в газово-пылевой межгалактической среде подобие шторма.  Но прежде, чем рассматривать это явление, стоит сообщить некоторые новые сведения о джетах.

В среде астрофизиков принята теория, согласно которой энергию для джета поставляет аккреционный диск структура, возникающая в результате падения диффузного материала, обладающего вращательным моментом, на массивное ядро галактики.

Но, когда в 2011 году в рамках международного проекта «Радиоастрон» на высокоапогейную орбиту был запущен российский спутник «Спектр-Р» с радиотелескопом с приемной параболической антенной диаметром 10 м (рис.1),  впервые за всю историю астрономических наблюдений удалось достичь невероятного углового разрешения — до миллионных долей секунды.

 

Рис. 1

 

 

И тут стало понятно, что бытовавшие у физиков представления о джетах не соответствуют действительности:  во-первых, джеты слишком узкие, во-вторых, слишком быстрые, и в-третьих, они гораздо ярче, чем считали ранее. Это значит, что сложившееся к настоящему времени представление о порождении джетов аккреционным диском галактики, требует пересмотра.

С помощью «Радиоастрона» были измерены «сопла» джетов, то есть те места, где они визуально возникают. Диаметр сопла джета оказался порядка одного светового года. Вот как охарактеризовано это открытие здесь (http://www.popmech.ru/science/317102-zagadka-fiziki-dzhety-ili-strui-plazmy-v-yadrakh-galaktik/):

«Отсюда, кстати, следует, что научно-популярные рисунки, на которых из полюсов черной дыры вырываются резкие плазменные струи, — чистой воды художественная фантазия. Если верно отмасштабировать ширину струи, то саму дыру и даже «бублик» аккреционного диска вокруг нее будет просто не разглядеть.  поскольку длина джета может превышать миллион световых лет, в космических пространствах это тонюсенькая ниточка».

В связи с этим возникает вопрос – почему на фотографии галактики М87 джет не выглядит «тонюсенькой ниточкой»? Длина джета М87 оценена  в 5 тысяч световых лет. Значит толщина джета должна быть приблизительно в пять тысяч раз тоньше его длины. Но ведь на фотографии это явно не так (рис.2)

 

Рис. 2

Причина несоответствия объясняется ориентацией галактики по отношению к наблюдателю: джет направлен почти прямо на наблюдателя (рис.3). Об этом же свидетельствует и то, что второй джет был обнаружен только в начале 2015 г, причём в радиодиапазоне (джет, который виден на рис.2, был замечен ещё в 1918г).  Излучение джетов в различных э-м диапазонах объясняется тем, что в одном джете излучающая материя к наблюдателю приближается с релятивистской скорость, а в другом с такой же скоростью удаляется. Спектр джета, удаляющегося от наблюдателя, будет сдвинут в сторону длинных волн и потому воспринимается в радиодиапазоне.

 

Рис. 3

 

Наблюдениями установлено, что вырвавшиеся струи плазмы рассеиваются на расстоянии тысяч световых лет от места своего рождения, образуя гигантские радиоизлучающие облака. Их называют также «радиоуши». Каков истинный механизм образования радиоушей мы не знаем. Но радиоуши чисто визуально напоминают клубящиеся облака пыли. Очевидно, что там идёт интенсивная турбулентность газа и пыли, и достоверно установлено, что оттуда идёт мощное радиоизлучение.

 

Приведём несколько радиоснимков этих объектов

Рис. 4  Радиоуши эллиптической галактики NGC 1316 (Печь А)

 

Рис. 5  Радиоуши эллиптической галактики 3C 05 (Лебедь А)

 

http://www.new-philosophy.narod.ru/Temnaya_materiya.files/image013.jpg

Рис. 6  Радиоуши спиральной галактики LO95 0313-192

 

http://www.new-philosophy.narod.ru/Temnaya_materiya.files/image009.jpg

Рис. 7  Радиоуши (слева) эллиптической галактики NGC 4261 (HST)

 

Внимательно присмотревшись к джету галактики М 87 (рис.2), можно увидеть, что в нём процесс образования турбулентных областей уже начался.  Так что «вскоре» могут появиться и радиоуши. К сожалению, понятия «вскоре» по космическим и по человеческим меркам сильно отличаются.

Если для появления радиоизлучения достаточно турбулентности в газово-пылевых облаках, то радиоизлучение должно возникать также при столкновениях галактик. Если галактики проходят очень близко друг от друга,  то, поскольку галактики окружены массивными газовыми гало, а газ – субстанция обладающая вязкостью, газовые массы гало галактик затормозятся и начнут перемешиваться. Это будет сопровождаться турбулентностью и,  соответственно, возникнет радиоизлучение. Звёздные же составляющие галактик, сильно обеднённые газом, уйдут каждое своим путём (рис.8)

 

Рис. 8

 

Можно привести пример такого явления. На рис.9 приведен снимок столкновения двух галактик – спиральной (её тёмные пылевые облака на переднем плане) и эллиптической (её яркая центральная область видна на заднем плане). Галактики уже в значительной мере пересеклись. Из области расположения галактик, как и предполагалось, идёт мощный поток радиоизлучения.

 

Рис. 9

Замечание. В тексте статьи (http://graniru.org/Society/Science/m.31319.html), из которой взят рис.9, к сожалению, есть досадная неточность: сказано, что галактики сталкиваются со скоростью более 6 млн миль в час. Это недоразумение, поскольку скорости движения галактик относительно друг друга не превышают тысячи км/с.  Как правило, это несколько сот км/с.  Например, галактика Туманность Андромеды сближается с нашей Галактикой со скоростью 120 км/с.  Впрочем, эта неточность в тексте статьи не влияет на факт радиоизлучения из области пересекающихся галактик.