Галактика NGC 1275 - ядро скопления галактик в Персее (стр. 2 из 3)

Здесь в короткой заметке трудно перечислить все особенности галактики NGC 1275. Но нельзя не упомянуть об одной из важнейших — она содержит ядро сейфертовского типа. О сейфертовских ядрах написано очень много. Исследованию этих ядер уделяется большое внимание. Дело в том, что такие ядра излучают громадную энергию: 10⁴³—10⁴⁵эрг/с, источники пополнения которой до сих пор еще не обнаружены. Спектральные исследования показали, что в ядрах имеются газовые образования, движущиеся со скоростями в десятки тысяч км/с. Как непрерывное, так и линейчатое излучение таких ядер галактик меняется со временем. Причем время переменности иногда достигает очень малых значений: заметные изменения происходят в ядре всего за несколько суток, а иногда даже и за несколько часов. Все эти данные говорят о том, что сейфертовские ядра, а среди них и ядро галактики NGC 1275 — это котлы, где реализуются громадные запасы энергии. Вопрос состоит в том, откуда берется эта энергия.

Многие исследователи, как уже было сказано вы-выше, склонны считать, что особенности галактики NGC 1275, в том числе и ее сейфертовское ядро, обусловлены энергией, поглощаемой из окружающего галактику скопления. Рассмотрим некоторые особенности скопления галактик Персея, которые дают основания для таких соображений.

Скопление галактик в Персее — одно из самых богатых ближайших к нам скоплений. На рис. 3 приведена фотография его центральной части. На ней номерами отмечены наиболее яркие члены скопления. Скопление исследовалось во всех диапазонах длин волн от радио до рентгена. В оптической области спектра одними из первых его изучали Хаббл и Хьюмасон.

Они сообщили, что скопление состоит примерно из 500 галактик, рассеянных по площади размером около 2
°. Центр скопления находится вблизи галактики NGC 1275, которая является ярчайшей галактикой скопления. Интервал фотографических звездных величин галактик скопления m_pgзаключен в пределах от 13,8^й до 19^т. Звездная величина галактики NGC 1275 m_pg= 13,8^m. На рисунке хорошо видно, что по яркости эта галактика выделяется среди других членов скопления. Скопление имеет вытянутую форму. Примерный размер скопления — 1,4° х 0,9° или 1,8 х 1 Мпк. Более поздние исследования показали, что размер скопления по крайней мере в 2—3 раза больше и содержит оно тысячи членов. Исследование лучевых скоростей галактик — членов

скопления позволило оценить гравитационную массу скопления. В радиусе 3° эта масса равна 3,4·10^Ι5М_Θ.

Очень интересные результаты получили Арп и Бертола. Они применили методику, которая позволила обнаружить слабосветящиеся образования одновременно с яркими центральными областями галактик скопления. На их снимках размеры галактик оказались гораздо больше, чем на обычных фотографиях. На рис. 4, заимствованном из их работы, видна центральная часть скопления галактик в Персее.

Арп и Бертола считают, что слабое свечение между галактиками происходит от слабых звезд, которые окружают галактики: галактики располагаются не в пустом пространстве, а в пространстве, занятом слабыми звездами. Но галактики связаны между собой не только звездами. Между ними наблюдается ионизованный газ. Об этом свидетельствуют наблюдения в радио и рентгеновском диапазонах длин волн.

Радиоизлучение скопления Персея исследовалось многими авторами. Мили и Перола привели карту изофот скопления на волне 20 см (рис. 5). Видно, что наиболее яркая часть радиоизлучения сосредоточена около центра скопления — как раз в том месте, где находится галактика NGC 1275. Радиоизлучение имеет выступ, направленный на Запад в сторону галактики NGC 1272.

Радиоизлучение скопления галактик обусловлено свечением релятивистских электронов, движущихся в межгалактических магнитных полях. Существует ряд моделей, описывающих происхождение этих электронов в межгалактическом пространстве. Рассмотрим модель, предложенную Хиллом и Лонгейером. Согласно их гипотезе релятивистские электроны,

обеспечивающие свечение в межгалактическом пространстве скоплений галактик, образуются в членах скопления, активных в радиодиапазоне, а затем растекаются из этих галактик в форме потоков плазмы. Радиоактивных галактик в скоплении может быть не сколько. Это верно и для скопления Персея. Вытекание плазмы из галактик приводит к тому, что радиогало отдельных галактик теряют свою индивидуальность, а плазма с повышенной интенсивностью заполняет все скопление или его часть. Размеры потоков и их стабильность определяются не только степенью активности членов скопления, но также и распределением крупномасштабных магнитных полей и плотности межгалактического газа. В частности, скопление галактик в Персее имеет радиогало, которое концентрируется в точности около галактики NGC 1275, и поэтому предполагается, что оно генерируется космическими лучами, вытекающими, в основном из этой галактики. Наличие радиогало по гипотезе Хилла и Лонгейера подтверждает существование потоков плазмы в межгалактической среде скоплений галактик.

Распространение космических лучей в пространстве сопровождается энергетическими потерями. Релятивистские электроны расходуют свою энергию на синхротронное излучение, рассеяние на квантах света, на обычное тормозное излучение, ионизацию атомов в среде, где они распространяются, на адиабатическое расширение. Все эти потери растут с ростом энергии электрона, т. е. более энергичные электроны теряют больше энергии, чем менее энергичные. Поэтому возникает эффект "старения" энергетического спектра электронов, который заключается в том, что в спектрах излучения пучков электронов разных энергий образуется "завал" интенсивности на высоких частотах: спектральный индекс со временем становится более крутым.

Гипотеза о том, что релятивистские электроны втекают в межгалактическое пространство скоплений из радиоактивных галактик подтверждается и на примере скопления Персея. Подтверждение состоит не только в том, что радиогало располагается вокруг галактики NGC 1275, но также и другими фактами. На рис. 6 представлена карта радиоисточника, вытянутой формы и связанного с самой галактикой NGC 1275, находящегося как раз в средине внутренней изофоты рис. 5. Размер радиоисточника равен Примерно 30" или 10 кпс. Представленная карта получена в Англии на радиоинтерферометре на волне 73 см при пространственном разрешении 1,2". Динамический диапазон или отношение самых ярких и самых малых интенсивностей 10⁴ : 1. Видно, что радиоисточник представляет собой вытянутое образование, в котором выделяются наиболее яркие детали, обозна ченные цифрами 1—3. Подсчеты показали, что по яркости детали 1—3 составляют всего 5% от общей яркости 30" радиоисточника. Остальные 95 % приходятся на яркое радиоядро галактики.

По мнению большинства авторов вытянутая форма радиоисточника галактики NGC 1275 (не ядра) свидетельствует о том, что радиооблака выбрасываются из ядра галактики в двух направлениях на северо-запад и юго-восток. Это предположение подтверждается и другими данными. Деталь 1 ближе всех расположена к ядру и имеет самую большую яркость из названных трех деталей.

Спектральный индекс этой радиодетали равен 0,6 (радиоспектр плоский). Все эти факты свидетельствуют об относительной молодости детали 1. В то же время деталь 3 расположена дальше от ядра, имеет меньшую яркость и спектральный индекс ее излучения равен 1,6 (радиоспектр крутой). Отсюда был сделан вывод, что радиоизлучающие облака электронов на юго-востоке содержат в среднем более энергичные электроны, чем облака, расположенные на северо-западе. Как мы видели ранее, первые считаются более молодыми, чем вторые, так как более энергичные электроны высвечиваются быстрее, чем менее энергичные. Все приведенные факты позволяют сделать предположение, что активность ядра галактики NGC 1275 в направлении на юг в последнее время была больше выражена, чем на север.

Интересно, что детали, аналогичные деталям 1—3 радиоисточника галактики NGC 1275 наблюдаются и в других вытянутых радиоструктурах центральных объектов в скоплениях галактик в Волосах Вероники и Деве, и все они вместе удовлетворяют общей зависимости яркости детали от ее размера. Наличие такой зависимости говорит об общей природе всех этих деталей, составляющих вытянутые структуры центральных радиоисточников скоплений галактик.

Не менее интересные данные получены для скопления галактик в Персее в рентгеновской области спектра. Открытие рентгеновского излучения в Персее было сделано на ракете "Аэробе", запущенной 1 марта 1970 г. Наблюдения велись в четырех интервалах энергии: 0,5 – 1,0, 1,0 – 1,5, 1,5 – 2,5 и 2,5 – 10 кэВ. Вновь открытый рентгеновский источник получил название Персей Х-1. Затем наблюдения этого источника были проведены на спутнике УХУРУ и на ракетах.

Диапазон наблюдаемых энергий расширился до 53 – 93 кэВ. Улучшалось и угловое разрешение при наблюдениях. На орбитальном телескопе "Коперник" наблюдения велись в области энергий 0,5 – 3,0 кэВ, пространственное разрешение было 1,8' (рис. 7). Прерывистой линией показано положение оптического центра скопления. Легко заметить, что распределение яркости рентгеновского излучения в скоплении Персея следует видимому распределению галактик около центра скопления.