Спиральные галактики

Спиральные галактики являются сплюснутыми звездными системами с центральным почти сферическим ядром, имеют две или более, часто клочковатых спиральных ветвей. В спиральных ветвях галактик сосредоточены их самые яркие и молодые звезды, светящиеся туманности (области ионизованного водорода), молодые скопления и ассоциации звезд. Именно поэтому спиральный узор отчетливо виден в очень удаленных галактиках, хотя на долю спиральных ветвей приходится не более нескольких процентов полной массы каждой галактики. Основная масса звезд S-галактик образует "сплошной" диск. В состав галактического ядра входят звезды и газ. В ядре заключена примерно сотая доля всей массы галактики. У некоторых галактик основное энерговыделение происходит в ядрах. В. А. Амбарцумян назвал это явление активностью ядер галактик.

Гигантские спиральные галактики с активными ядрами получили название сейфертовских. Их систематическое исследование начал в 1943 г. К. Сейферт (США). Он обнаружил в спектрах этих галактик очень широкие эмиссионные линии водорода, гелия, ионизованного железа. Обычно в галактиках эмиссионные линии принадлежат газу, ионизованному излучением горячих звезд спектральных классов О, В (зоны ионизованного водорода), а также самим звездам О, В. При этом ширина линий соответствует скорости звезд. Эти скорости порядка 200 км/с. Линии, которые обнаружил Сейферт, имели ширину, соответствующую нескольким тысячам км/с. Сейчас известны очень широкие линии сейфертовских галактик, соответствующие скоростям до 30 000 км/с. Интересно, что широкие линии галактик Сейферта относятся к разрешенным переходам в атомах и ионах, т. е. они образуются в плотном газе. В типичных зонах ионизованного водорода наблюдаются запрещенные линии. Это различие обусловлено разной плотностью газа. В очень разреженных облаках возбужденные состояния электронов с большим временем жизни существуют долго, пока электрон спонтанно не перейдет в более низкое энергетическое состояние и не будет излучен квант света. В плотных облаках атомы и ионы сталкиваются довольно часто, поэтому энергия электрона в возбужденном состоянии переходит при столкновениях в кинетическую энергию сталкивающихся частиц. Эта энергия не успевает высветиться в виде квантов излучения. В плотных облаках возможно излучение только в разрешенных линиях, которые соответствуют возбужденным состояниям с очень малым временем жизни, меньшим, чем время между столкновениями частиц.

Большая ширина разрешенных линий в спектрах сейфертовских галактик соответствует большой скорости движения плотных облаков. В спектрах этих галактик наблюдаются и запрещенные линии, ширина которых соответствует скоростям до 500 км/с. В запрещенных линиях светят сера, азот, кислород, неон, железо, причем встречаются линии очень высокой степени ионизации.

Ядра сейфертовских галактик являются мощными источниками излучения от радио до рентгеновского диапазонов. Полная светимость ядра значительно превосходит суммарную светимость сотен миллиардов звезд всей галактики. Например, оптическая светимость ядра NGC 1068 составляет 5108LСолнца, а инфракрасная 1011LСолнца, звездная светимость галактики около 51010LСолнца.

Спектр излучения ядер определяется тепловым излучением горячей плазмы, синхротронным излучением, обратным комптон-эффектом. Основной генератор энергии в ядрах представляет собой, скорее всего, гигантскую черную дыру (масса которой около 108МСолнца). Процессы, идущие в окрестности такой дыры, как показывают расчеты, в принципе, могут обеспечить энерговыделение ядер сейфертовских галактик.

К галактикам с активными ядрами относятся голубые галактики Б. Е. Маркаряна (более 500 объектов разных морфологических типов). В работах М. А. Аракеляна и Э. А. Дибая анализировались две модели, объясняющие аномально голубой цвет галактик Маркаряна: интенсивное звездообразование и активность ядер этих эллиптических галактик.