главная страница  почта

АНАКСАГОР
КЭНЗ

ЭВОЛЮЦИЯ ГАЛАКТИК БЕЗ ФОРМУЛ
[3]

И похоже, что, именно с этим фактором связана наблюдаемая активность многих галактик. Активность проявляется прежде всего в том, что идет мощная генерация электромагнитного излучения в различных диапазонах частот: свет, радио-, ИК-, УФ-, и гамма-излучения. Это обычно исходит из компактной области (ядро галактики) размером не более 1-10 пк, и имеют очень высокую плотность энергии, которая в видимом свете соответствует эффективной температуре источника пр. 10¹² К. Такое положение вносит существенный вклад в общую светимость галактик, или, даже полностью определяет ее в случае квазаров.
Объектов с такими "ядерными" свойствами принято подразделять на четыре типа: сейфертовские галактики, радиогалактики, лацертиды и квазары.

Сейфертовские галактики обычно являются гигантскими спиральными галактиками типа Sb и Sa (напр. NGC 1068, NGC 1275), и составляют лишь 1 - 2% среди гигантских спиральных галактик, чаще всего с баром (ок. 70%). Это говорит, что большинство из них являются следствием эволюции гигантских SB галактик, когда еще в стадии рождения спиральной галактики, в центральной части вихреподобной структуры оказывается целиком иррегулярная галактика, и, вращаясь, некоторое время цельно, образует бароподобную структуру. Вследствие изначально большой концентрации вещества в центре, у сейфертов наблюдается ранняя активность в центральной части.

Ядра сейфертовских галактик одни из самых мощных источников нетеплового излучения. Светимость может достигать 10⁴²-10⁴⁵ эрг/с, и составляет 20-30% от всей светимости галактики. При этом масса ядра оценивается порядка 10⁸ М. Сейфертов делят на два типа: Sy1 и Sy2. Они в основном различаются тем, что у Sy1 имеется широкие разрешенные и узкие запрещенные линии. Имеющиеся широкие эмиссионные линии свидетельствуют о движении газа с большими скоростями, которая составляет несколько десятков тысяч км/сек, в окрестностях центра галактики. Запрещенные линии дают информацию о плотности (разреженности) вещества в определенных областях. У Sy2 разрешенные и запрещенные линии одинаковой ширины, соответствующая скоростям ок. 500км/с. Sy1 имеет более развитое центральное сгущение, которое светит сильнее, чем звездная компонента, когда как у Sy2 свет звездной компоненты доминирует. Придерживаясь предположения об эволюции галактик (Irr-S-E-), можно сказать, что Sy1 более продвинут в своей эволюции, так как у него концентрация вещества в центре больше, и поэтому активность ядра выше. Иными словами, Sy2 постепенно эволюционирует в Sy1. Временные изменения параметров Sy1, вследствие переменчивости, о которых имеются наблюдательные данные, когда она больше становится похожей на Sy2, не изменяют главного эволюционного направления.

Сравнительный анализ центральных областей сейфертовских и нормальных галактик дает в среднем для активных ядер более голубой цвет, что естественно связывать с повышенной интенсивностью звездообразования и бурными физическими процессами во внутренних областях сейфертовских галактик. Наблюдения некоторых нормальных спиральных галактик (в том числе, нашей Галактики) свидетельствуют о наличии слабой ядерной активности. Это говорит, что существует плавный переход между «нормальными» и сейфертовскими галактиками.
Оптические эмиссионные спектры ядер сейфертов очень похожи на спектры радиогалактик и квазаров. Наблюдательные данные говорят, что ядра многих сейфертов проявляют свойства квазаров. Это позволяет предположить, что немало квазаров рождаются по линии: SB (бары) – сейферты (Sy2 - Sy1) - квазары. Не исключается возможность превращение сейфертов Sy1 напрямую в квазары, минуя стадию эллиптических галактик, так как они уже в ядрах содержат мини–квазары. В дальнейшем квазару остается только расти, поглощая вещество «хозяйской» галактики. И видимо, слишком массивное, мощное ядро быстро расправляется с "хозяйской" галактикой (вернее сказать, происходит быстрый коллапс галактики), и она просто не успевает перейти в стадию эллиптической галактики. Или, стадия эллиптической галактики весьма коротка.

S0-галактики. При достижении определенной орбитальной скорости структурных элементов диска галактики, где орбитальная скорость уравновешивает центростремительную силу, они начинают вращаться вокруг центра галактики по эллиптическим, или, круговым орбитам. Резко уменьшается поступление вещества из невидимой части галактики, поэтому полностью исчезает рукава. Это означает снижение, или же, прекращение звездообразования.
На стадии S0, начинается исчезновение спирального узора. Это говорит, что происходит стабилизация, или же, замедление скорости вращения галактики и выход на сцену новых сил. В замедлении вращения, видимо, играет роль турбулентная вязкость среды, вследствие роста плотности вещества. Происходит внутренняя перестройка ведущих сил и параметров, поэтому эволюция эллиптических галактик дальше идет по иным закономерностям, чем у спиральных. Скорее всего, бразды правления начинают брать на себя электромагнитные силы.
S0 - галактики представляет собой переходной стадией от спиральных к эллиптическим. Поэтому у них наблюдаются одновременно свойства спиральных и эллиптических галактик: очень слабовыраженная спиральная структура (или, полное отсутствие), округленность, развитое центральное сгущение и т.д. Завершая о спиральных галактиках, наверное, надо сказать, что стадия спиральных галактик (Sc-Sb-Sa-S0), мне кажется, наиболее долгоживущая, которая в основном зависит от ресурсов вещества в невидимой (не освещенной) части галактики.
А дальше, с исчезновением рукавов и прекращением звездообразования, происходит ускоренный коллапс галактики. Эту стадию мы наблюдаем как эллиптические галактики.

Эллиптические галактики. Масса эллиптических галактик варьируется в широких пределах от 10⁶ М до 10¹² М. Существует множество карликовых галактик, такие как NGC 185, которая является спутником нашей Галактики. У них, видимо, эволюционные процессы идут довольно вяло, и не исключено, что они живут долго. Карликовые галактики не проявляют свойств радиогалактик (пока нет наблюдательных данных), ими становятся в основном гигантские и сверхгигантские эллиптические галактики, такие как М87 и многие другие.

При переходе от спиральных галактик к эллиптическим скорость вращения остается довольно большим, поэтому по внешнему виду более ранние эллиптические напоминают линзы без спиральных структур. Они имеют сплюснутую форму и имеют вид в последовательности Хаббла, обозначенные как - Е7, а более поздние - имеют форму эллипса или сферы (Е5, Е0).

Но, как мы уже говорили выше, из-за наличия внутреннего трения, при дифференциальном вращении, система оказывается неравновесным, и вещество постепенно, по спирали продолжает двигаться к центру. Тут надо сказать, что по мере роста плотности возрастает и величина внутреннего трения, и это начинает тормозит дифференциальное вращение вещества галактики. Это можно сравнить с увеличением турбулентной вязкости среды. Результаты торможения сильнее сказываются на периферии, и это свою очередь увеличивает разницу давления и скоростей между центральной частью и периферии, а это способствует дальнейшему сжатию. Уплотнение опять приводит увеличению внутреннего трения. Кажется, тут мы имеем опережающий рост турбулентной вязкости, которая уменьшает дифференциальные скорости структурных элементов диска галактики. Другими словами, налицо постепенное смещение характера вращения в сторону вращения более густой среды. Таким образом, в результате - увеличение компактности, и одновременно, как не странно, замедление вращения периферийных областей, хотя скорость вращения центральной и ее ближайшей окрестности наоборот, возрастает. Поэтому эллиптическая галактика начинает приобретать внешне форму эллипса (Е5), а потом и сфероподобный вид (Е0). Е –галактики, видимо, имеют внутреннее строение нечто похожее на луковицы. Каждый слой вращается с определенной скоростью.

Доля газово-пылевой составляющей у эллиптических галактик становится меньше, масса нейтрального водорода (HI) ничтожна, так как большая часть уже превратилась в звезды. Отношение M/L_B =7-13, говорит о «голубизне», не приходится. В спектрах преобладают линии поглощения кальция, магния, железа. Цвет галактики смещается в красную сторону, вследствие старения основной массы звезд и накопления более тяжелых элементов в галактике. Наблюдения показывают, что в эллиптических галактиках, звездообразование в основном завершено 5-7 млрд. лет назад. Видимо, звездообразование будет идти, но довольно вяло, так как «стройматериала» стало намного меньше. Если, конечно, не произойдет взрыв какой-нибудь звезды, которая добавит материал для новой звезды. Тут возникает еще одна проблема для будущей новорожденной: пространственная. Вследствие все большего уплотнения, межзвездные расстояния все сокращаются, и конкуренция между звездами за пространства все больше возрастает. Имеются данные, что по сравнению с спиральными галактиками, при одинаковой массе, эллиптические галактики по размеру меньше спиральных в несколько (десятки, сотни) раз. Иными словами, спиральные галактики в процессе эволюции, превращаясь в эллиптические галактики, претерпевают сжатие в десятки (сотни) раз.

У этого типа галактик довольно большая активность центральной части, на долю которой приходится 80—90% излучаемой энергии, со всей светимости галактики. У наиболее развитых спиральных галактик (Sa, S0, и даже, у Sy), это намного меньше. Еще одно существенное различие от спиральных галактик, это - смещение характера излучений. У этих галактик увеличивается светимость в радиодиапазоне. Обычно, мощность радиоизлучения нормальных галактик, ниже мощности их оптического излучения. Мощность же радиоизлучения у некоторых эллиптических, и в особенности, у гигантских эллиптических галактик больше оптического, и составляет пр. 10⁴²-10⁴⁵ эрг/с. Таких галактик, у которых светимость в радиодиапазоне сравнима, или же, больше их оптической светимости, называют радиогалактиками.
Многие радиогалактики, наряду с центральным источником, имеют протяженные иногда на сотни килопарсек, и симметрично расположенные по обе стороны галактики, «радиоуши». Часто в сторону «радиоушей», от центра галактики, тянутся длинные тонкие образования - джеты, которые имеют длину порядка десятки и сотни килопарсек. Они имеют явно электромагнитную природу, и, скорее всего, большую роль в этом играет магнитное поле ядра галактики. Сами же "радиоуши" являются источниками мощного радиоизлучения, порой даже сильнее самого центрального источника.

Также, видимо, к эллиптическим галактикам имеет отношение небесные объекты, носящие название лацертиды (BL Ящерицы). Они являются немногочисленной группой галактик (обнаружено не более сотни). Их отличительный признак: наблюдается точечный источник, характеризующийся оптической переменностью с большой амплитудой (до 100 раз), переменным радиоизлучением и заметной поляризацией излучения. Такой непрерывный спектр без эмиссионных линий является типичным для эллиптических галактик. Характерные времена переменности излучения, составляющие недели и месяцы, позволяет оценить размер излучающей области у данных объектов: ок. 10¹⁶-10¹⁷ см.
Не исключено, что они являются ядрами гигантских эллиптических галактик в поздней стадии развития (Е0). При определенной ориентации галактики, когда магнитный полюс повернут и луч синхротронного излучения направлен к нам, мы, скорее всего, наблюдаем нечто похожее на лацертид.

 Эллиптические галактики, при достижении некоторой критической массы вещества и плотности в центре, а так же напряженности магнитного поля, начинают проявлять характерные черты квазаров: нетепловой характер излучения, спектральный состав, компактность и т.д.
По некоторым данным, масса, к этому времени, в центральной части эллиптической галактики варьируется в пределах 10⁸-10⁹ М. Рост плотности и напряжения магнитного поля приводит к доминации электромагнитных сил и излучаемая энергия все больше смещается в сторону нетеплового характера. Чем компактнее становится эллиптическая галактика, тем больше становится похожем на квазара. Поэтому, мне кажется, эволюция эллиптических галактик идет в направлении от Е7, Е5,... к Е0, и дальше к квазарам. Такой путь кажется наиболее вероятным. И таким образом осуществляется плавный переход от эллиптических галактик к квазарам.

Скорее всего, тут критичным являются именно масса и плотность вещества в центральной части, и, напряженность магнитного поля. Поэтому уже некоторых гигантских сейфертовских галактик с активными ядрами, похоже, достигаются эти критические величины, и мы наблюдаем некоторые свойства квазаров. Это как бы только-только рождающиеся квазары.
Если размер галактики меньше, но вещества достаточно, для достижения в будущем этих критических величин в центре, нужно дополнительное эволюционное время (S-E-QSO), чтобы достаточное количество вещества и напряженность магнитного поля оказалось в центральном сгущении.

Таким образом, эволюция галактик рано или поздно приводит к концентрации всего вещества бывшей галактики в центральной ее части, и появлению новых видов космических объектов. Тут есть некоторая аналогия с образованием звезд. Там то же, вначале протозвездное облако начинает вращаться, образуя вихреподобную структуру звездного масштаба, которая невидима в оптическом диапазоне. Со временем происходит конденсация, коллапс протозвездного облака, и сжатие, и когда в центре объекта достигаются некоторые критические величины температуры, давления, плотности, то запускаются механизмы термоядерных реакции, и..., загорается звезда.
Те же механизмы действуют и в масштабе галактик. Только у галактик многое происходит, как бы, на виду. Звезды освещают и протогалактику (Irr I), и вращающиеся и изменяющиеся со временем диск (S), и сжимающиеся эллипсоид (E). Когда все вещество галактики, прежде содержащее в своем составе миллионы, миллиарды звезд, сколлапсирует, то в центре образуется и "загорается", компактный, излучающий гигантскую энергию объект - квазар (QSO). По сути, получается, что все виды галактик (Irr, S, E), представляют собой нечто иное, как, различные состояния протоквазарного облака, которое находится на стадии коллапса. И этот коллапс завершается, рано или поздно, с образованием некоей "большой звезды" - квазара.

Квазары (QSO). Впервые квазары обнаружили в 1960 г. как радиоисточники, совпадающие в оптическом диапазоне со слабыми звездообразными объектами. В 1963 г. Мартен Шмидт снял спектр одного из источников ( 3С 273). В спектре были видны широкие эмиссионные линии, наиболее распространенного во Вселенной атома - атома водорода (HI). Отождествить основные спектральные линии, удалось лишь только сместив спектр атома водорода в красную сторону, на огромную величину – z = 0,158. По этому красному смещению было определено расстояние. Оказалось, что по тем временам совсем немало, ок. 2 млрд световых лет.

Сейчас известно, что самые далекие квазары, благодаря своей гигантской светимости, превосходящей в сотни раз светимость нормальных галактик, видны на расстоянии более 10 млрд св. лет. Изучая ближайшие квазары, удалось определить, что они располагаются в ядрах крупных галактик. Наверное, это характерно и для остальных квазаров. Нерегулярная переменность блеска квазаров указывает, что область их излучения имеет малый размер (сравнимый с размером Солнечной системы). В настоящее время известно ок. 13 тыс. квазаров. Кратко, известные свойства квазаров можно записать следующем виде:

1.  Большое красное смещение (удаленность)- 6.2, (2001).

2. нетепловой непрерывный спектр электромагнитного излучения во всем диапазоне длин волн.

3. широкие линии излучения в разрешенных линиях (ширина до 2000 км/с) и узкие запрещенные эмиссионные линии (как в газовых туманностях)

4. переменность излучения, от нескольких дней до нескольких месяцев, откуда оценка на характерный размер излучающей области, меньше - 1 пк.

5. огромная светимость 10⁴⁶ – 10⁴⁸ эрг/с (например: полная светимость гигантской спиральной галактики типа нашей 4*10⁴⁴ эрг/с).

6. часто вокруг квазара видна "хозяйская" галактика различной морфологии (эллиптическая или спиральная).

7. часто наблюдаются струйные выбросы (джеты) частиц с релятивистскими скоростями, до 0.99 с, видимые в радиодиапазоне до расстояний в несколько мегапарсек.

Выше было уже упомянуто, что свойства квазаров наблюдаем уже у активных ядер сейфертовских и эллиптических галактик. По сути он им и является, но только более масштабный. Это прослеживается при сравнении энергетических параметров этих объектов: у сейфертов масса ядра – 10⁸ М, и доля излучения 20-30% от всей светимости галактики; у эллиптических – 10⁸-10⁹ М и 80-90% соответственно; у квазаров масса порядка 10⁹-10¹⁰ М и излучает 99% энергии от «хозяйской» галактики. С течением времени, когда все больше и больше вещества галактики оказывается в центре, тем сильнее проявляется квазар. Наблюдательные данные, что у некоторых квазаров имеется как бы «хозяйская» галактика, говорят, что квазар находится в стадии развития, а где квазар уже не содержит элементы «хозяйской» галактики, означает, что основная (или, вся) масса (10¹⁰ М) уже сосредоточена в центре определенного радиуса – 0,5-1 пк. Видимо, с этим связаны условное деление квазаров на «радиоквазаров» и «радиотихих» квазаров (которые составляют пр. 80-90%). Если квазар еще окружен веществом «хозяйской» галактики, то размер и масса облака, переизлучающее в радиодиапазоне окажется больше, отсюда интенсивность радиоизлучения. А «радиотихих» квазаров, видимо, нужно делить на две группы. Одна – это ядра сейфертовских галактик проявляющие квазарные свойства. У них квазар, как бы меньшего масштаба, маломощен и поэтому несмотря на плотное окружение облаками, излучение в радиодиапазоне слабовато (неразвито).
Другая – собственно квазары, избавившиеся от вещества «хозяйской» галактики, а значит и меньше вещества, переизлучающие в радиодиапазоне. Вдобавок, видимо, у них характер синхротронного излучения сдвинут в сторону более коротковолновой части спектра, т.е в сторону гамма излучений, которое может излучаться при движении электронов в сверхсильных магнитных полях ( больше – 10¹³ Гс), поэтому ослаблено излучение в радиодиапазоне.

Тут видимо, надо сказать, что "радиоквазары", по сути, являются переходными формами от сейфертовских или эллиптических галактик к квазарам. Как и впрочем, обнаруженные в последние время вид квазаров, получившие название как квазары II типа. Они тоже, скорее всего, представляют собой одной из переходных форм. Не исключено, что с развитием и повышением чувствительности наблюдательных инструментов могут быть обнаружены еще немало промежуточных типов.

На тесную связь квазаров с галактиками говорят сравнение спектров некоторых галактик с активными ядрами и квазаров. Спектры сейфертовских галактик, радиогалактик, N-галактик и квазаров имеют много общего. Эта общность, видимо, показывает на глубинную взаимосвязь этих объектов.
Также в пользу эволюционного механизма говорят спектрально - химические анализы квазаров. Эмиссионные линии образуются в облаках ионизованного газа, плотность которых составляет 10⁷-10¹⁰ см^-3, а температура – 10⁴ К. Облака занимают область вокруг центрального источника, размеры которого несколько парсек. Анализы показывают, что эмиссионные облака имеют почти нормальный, «стандартный» набор, близкий к солнечному химический состав: т.е. водород-70%, гелий-28%, остальные элементы - 2-3%. Тяжелые элементы, которых мы видим в спектрах квазаров, образуются в звездах, попадая при взрыве сверхновых в межзвездный газ. Потом они "соберутся" в квазаре, и в его окрестности. Это является весомым аргументом, что квазары рождаются в ядрах галактик путем постепенной эволюции.

Сколько же времени может занимать такая эволюция до образования квазаров? Попробуем сделать грубую прикидку на примере нашей Галактики. Она находится в стадии -Sb, позади стадии -Irr I и -Sc. Возраст Галактики установленный по химической эволюции звезд, пр.12-13 млрд лет. Видимо, за 5-6 млрд лет она перейдет в стадию - Sa, а потом - S0. Еще пр. 7-8 млрд лет будет находится в стадии эллиптической галактики - E, а затем - квазар. То есть, Irr+S+E+квазар = ок.25 млрд лет. Конечно, это весьма приближенная грубая прикидка, и то если галактика проходит все стадии эволюции. Сейфертовские галактики (Sy), скорее всего, быстрее превращаются в квазары, но насколько быстрее, трудно сказать. Таким образом, получается, что для формирования эволюционным путем квазаров потребуется не менее 20-25 млрд лет.

Вокруг себя, в поблизости, мы не наблюдаем квазаров. Почему? Ответ может быть только один. Скорее всего, наша "окрестность" относительно молода и нет галактик такого, 20-25 млрд. летнего возраста. Ближайшие к нам гигантские и сверхгигантские эллиптические галактики, как наиболее старшие по возрасту реальные кандидаты в квазары в будущем. Пока же мы фиксируем излучение квазаров отстоящие от нас на огромных пространственно-временных расстояниях - ок. 10-13 млрд лет. Их отдаленность можно объяснить тем, что при расширении Вселенной есть области, которые далеко впереди нас «бегут». Там естественно, на десятки миллиардов лет (а может и больше) раньше начались конденсационные процессы, и вследствие которых образовались галактики. Поэтому эти области будут намного опережать "нашу окрестность" в эволюции. И где больше всего вероятность обнаружения квазаров. Факты говорят, что наибольшее количество обнаруженных квазаров "лежат" в районе 10-13 млрд световых лет. В ту далекую эпоху, они уже были квазарами. На их формирование требуется довольно долгое эволюционное время (Irr-S-E-), порядка где-то 25 млрд лет. Они хотя и относятся к ранней эпохе истории Вселенной, но это "старые" объекты. Наблюдая их, мы как бы видим "кусочек" уходящего поколения галактик той ранней эпохи, которые уже завершили свой эволюционный путь.
Обнаруженные на таком же пространственно-временном расстоянии молодых галактик означают, что идет смена поколений, образование галактик идет непрерывно, они возникают там, где есть для этого подходящие условия. Пока Вселенная существует, сменится не одно поколение галактик.

Все это приводит к выводу, что общепринятая точка зрения на квазаров как на объектов древнего прошлого Вселенной, и уже никогда не будут, может оказаться не совсем верным. Квазары – это последняя стадия эволюции галактик и неразрывно связаны с ними. Они не появились из ничего и не откуда по мановению волшебной палочки, а являются продуктом длительной галактической эволюции. Мы же не говорим, что бабочка родилась сразу в таком виде, какой мы ее наблюдаем. Была гусеницей, куколкой, только затем стала порхающей бабочкой. Точно также, все морфологические типы галактик, которых мы наблюдаем, это лишь отдельные стадии эволюции (протоквазарного облака), которые со временем приводят к образованию квазаров. Отсюда, вполне можем сказать, что, наблюдая далеких квазаров, мы  видим будущее гигантских галактик, которое уготовано им судьбою. (При средней массе квазара пр. 10⁸ -10⁹ М, то галактики, имеющие необходимую массу, реальные кандидаты в квазары).
Они были в «древности», есть и сейчас, и будут в будущем. Просто от сегодняшних квазаров свет еще не достиг до нас. Какой-нибудь небесный объект, которого мы видим как эллиптическая галактика (например, М87) свет которого идет к нам миллионы лет, вполне возможно на данный момент уже превратился в квазара, но мы узнаем об этом только спустя миллионы лет.
Если это предположение верно, то мы в далеком будущем будем обнаруживать квазаров все ближе и ближе, вследствие «старения» нашей же окрестности и появления «своих» квазаров. По всей вероятности, в будущем (если без аварий) нашу Галактику, тоже ждет такая же участь. Масса нашей Галактики - 10¹¹ М для этого вполне достаточна.

Таким образом, по моему мнению, квазары, с высоты достижений сегодняшней наблюдательной астрономии, являются самыми старшими по возрасту объектами Вселенной. Зная, сколько времени потребуется галактике, для достижения эволюционным путем стадии квазара (Irr+S+E+QSO), нетрудно будет определить нижнее значение возраста Вселенной. Пока мы не знаем, сколько времени пребывает галактика в иррегулярной, в спиральной и в эллиптической стадиях. Это затрудняет сделать какую-то прикидку. Тем не менее, выше в довольно приближенной форме, мы определили, что на достижение квазарной стадии галактикам потребуется где-то 25 млрд лет. Тогда, если свет от какого-нибудь квазара идет до нас 10 млрд лет, то в сумме это получится в районе (25+10) =35 млрд лет. Отсюда, наша Вселенная не может быть моложе этого значения. Больше может быть, а меньше - нет. Иначе не могли бы формироваться такие небесные объекты как квазары. Поэтому можно сказать, что возраст Вселенной должна быть не менее 35 млрд. лет, так как сигналы квазаров говорят о завершении эволюционного пути этих галактик.

О природе квазаров пока нет единого мнения. Есть различного рода предположения и гипотезы. Наиболее распространенным является точка зрения связанная присутствием в центре квазара черный дыры, и наличием аккреционного диска, которая состоит из падающего по спирали вещества на дыру и при этом выделяется огромная гравитационная энергия. Черная дыра характеризуется тем, что небесное тело если его масса превышает 10 М, сжимается под действием гравитационного поля ниже некоторого гравитационного радиуса (для Солнца – 3км) и ничто не может вырваться из его поверхности, даже свет.
У этой точки зрения есть слабые места:
1). Модель черной дыры с аккреционным диском должна излучать максимум        энергии в УФ-области,    тогда    как у квазаров максимум - в рентгеновской        области.
2).  Полное отсутствие у черной дыры собственного магнитного поля, а у квазаров        вероятнее всего сверхсильные магнитные поля, не исключено, что, более 10¹³ Гс.
3).  При плотностях вещества выше 10¹⁴ г/см³, неизвестны состояние вещества и       какие физические процессы могут идти. Тут остается только гадать, а черная       дыра  возникает при сжатии вещества выше этой величины.
4). Само существование черных дыр в реальности такими свойствами, которая       вытекает из теории, под большим вопросом.

Вероятными кандидатами на роль квазаров могут быть сверхмассивные звезды с нейтронными ядрами. Тем более между ними много общего: его компактность, природа излучения, и другие свойства, очень похожи на характеристики нейтронных звезд. Известно, что нейтронные звезды не могут иметь массу больше чем 3 М, (предел Оппенгеймера – Волкова). Не сталкиваемся ли мы тут соблюдением этих же правил, но уже в другом диапазоне и в другом масштабе, 10¹⁰ раз большей? Трудно сказать. При массе 10⁹-10¹⁰ М и плотности 10¹⁴ г/см³, ядро квазара (если так можно выразиться) должен занимать размер 10⁴ км. Синхротронное излучение вследствие сверхсильного магнитного поля, возможно, сдвинуто в сторону гамма излучений. Это вытекает из простых соображений. Известно, что, при величине напряженности магнитного поля 10²-10⁴ Гс, частота излучения находится в радиодиапазоне. При величинах 10⁷-10⁹ Гс, - в инфракрасном (ИК), оптическом и ультрафиолетовом (УФ) диапазонах. И, при величине 10¹¹-10¹³ Гс эти эффекты будут характерны для рентгеновской части спектра. Нетрудно предположить, что при больших магнитных полях чем 10¹³ Гс, излучение будет сдвинуто ближе к гамма излучению. А у квазаров напряженности магнитного поля наверняка намного больше, чем у обычных нейтронных звезд. Такой взгляд, мне кажется, нельзя сбрасывать со счетов, так как он более-менее объясняет многие свойства квазаров. Но есть предел Оппенгеймера-Волкова, который должен сейчас пройти испытание.
Может оказаться, что в квазарах, при таких плотностях вещества и гигантских магнитных полях могут происходит неведомые нам физические процессы и явления, которые будут поняты только со временем.
Внутреннее строение квазаров это отдельная и пока не совсем понятная тема. Здесь же я изложил свое мнение, что квазары, как небесные объекты, не появились (вдруг!) из ничего и ниоткуда, а являются продуктом длительной галактической эволюции. Их появление закономерно и вполне вписывается в схему эволюционных процессов, которые происходят на более меньших масштабах. Из протопланетного облака, путем конденсации, образуются планеты, из протозвездного облака, таким же путем, образуются звезды. А из галактик (протоквазарного облака), точно так же, образуются квазары. Механизм на всех масштабных уровнях един, и никакой особой разницы нет.

Некоторые следствия и выводы. Изложенная здесь схема представляет собой, на мой взгляд, главную эволюционную линию галактик. В "чистом" виде которую можно наблюдать, видимо, только в одиночных, изолированных системах, где нет сильных взаимодействий между галактиками. Но, большинство галактик находятся в скоплениях, или же, входят в какие - либо группы, и поэтому действие внешних условий нельзя сбрасывать со счетов. Взаимодействие галактик, столкновение и слияние галактик, существенно влияют и усложняют эволюционную картину, как бы накладываются на нее, и некоторым образом, затушевывает главную эволюционную линию. Поэтому она не бросается в глаза, и находится, как бы, в тени.
Например, общепринятым считается, что эллиптические галактики образуются путем слияния и релаксации в скоплениях галактик. Но в природе существуют множество эллиптических карликовых галактик. Если предположить, что эллиптические галактики образуются путем слияния, то откуда эти карлики? Кроме того, существуют немало эллиптических галактик не входящие ни в скопления, ни в группы. И тем не менее, они стали эллиптическими. Не говорит ли это в пользу эволюционного механизма образования эллиптических галактик из спиральных? Конечно, не исключено, что какая-то часть эллиптических галактик образуются путем слияния нескольких галактик в одно целое, с последующим устаканиванием и релаксацией. Но, мне кажется, такой путь не может служить основным механизмом образования эллиптических галактик. Скорее всего, такое взаимодействие и слияние приводят к образованию пекулярных галактик (или, Irr II). А происхождение карликовых и изолированных эллиптических галактик таким путем объяснить довольно трудно. Зато все они легко укладываются в рамки последовательного, эволюционного образования их из спиральных (Irr-S-E).
Другое же довольно распространенное явление - галактический каннибализм - поглощение малых галактик, большими. Этим путем, в течение эволюционной жизни, некоторые галактики могут стать гигантами, или, сверхгигантами. Но это все-таки, на мой взгляд, являются случаями из "жизни" галактик, чем правило. Не все проходят через это, и не все становятся сверхгигантами. Это явление тоже вносит свою лепту в усложнение эволюционной картины галактик.

Только при взгляде на эволюцию галактик с более общих позиций, как на единый процесс, начиная от иррегулярных (Irr I) и до квазаров (QSO), становится понятным, что все типы галактик (Irr, S-, E-) это всего лишь определенные стадии конденсационного процесса (стадии коллапса протоквазарного облака) на определенный момент времени. Который, рано или поздно, завершается с образованием некоего плотного и сферического тела - квазара (QSO). Это является результатом минимизации энергетического состояния протоквазарного облака (галактики). Главной движущей силой в этом процессе выступает один из фундаментальных закономерностей нашего мира - минимизация энергетического состояния. А главным виновником всего этого, в конечном счете, является остывание нашей Вселенной.

Из конденсационного подхода проясняется еще одна "темная" проблема, связанная с галактиками. Горячие короны звезд и галактик, в основном, образуются при конденсации вещества. Как известно, при испарении вещества, первыми покидают нагреваемый объект, более энергичные молекулы и атомы. Вследствие чего происходит охлаждение тела. Так как "на месте" остаются только более малоэнергичные частицы.
При конденсации происходит обратный процесс, т.е., сперва конденсируются (осаждаются) менее энергичные молекулы и атомы. Тем самым на "орбите" остаются только более высокоэнергичные частицы. Что и создает эффект высокой температуры на коронах.
Не исключено также, что этот фактор имеет отношение к кривым вращениям галактик, когда, скорости вращения вещества на окраине галактик, начинают отклоняться от закона обратных квадратов...

Знание механизмов эволюции галактик приводит к еще одному немаловажному выводу. Морфология и вид галактики зависят только от собственного возраста галактики. И никак не зависит от пространственно - временного расположения галактик. Здесь есть некая аналогия со звездами. Там тоже знание эволюции звезд помогает, верно трактовать возраст звезд. Например, обнаружив, белого карлика на расстоянии 500 млн. св. лет, мы же не говорим, что он моложе нашего Солнца. Хотя он относится к более ранней эпохе Вселенной, но по собственному возрасту он намного старше нашего Солнца. Так как мы знаем, что белый карлик, прежде чем стать им, прошел длительный эволюционный путь. Когда-то был протозвездным облаком, потом долгое время был звездой, и только затем превратился в белого карлика. Не исключено, что это все заняло у него не менее 8-10 млрд лет. А нашему Солнцу пока всего лишь 4,5 млрд лет, и оно находится только на половине своего пути. Как видим, знание эволюции звезд, помогает избежать ошибок в определении возраста любых звезд, где бы, они не находились: 100, 500, 800 млн., или же, 1 млрд. св. лет.
С галактиками точно также. У каждой галактики есть свой возраст. Например, при одинаковой массе, эллиптические галактики (Е), всегда старше спиральных (S), так как спиральные галактики являются предшествующей стадией эллиптических галактик. Таким же образом, иррегулярные галактики (Irr I), по собственному возрасту всегда моложе спиральных, так как они являются предшественницей спиральных галактик. Поэтому при близкой массе, Irr I-галактики самые - самые "юные". А квазары - как "конечный пункт" любых галактик, самые старшие по возрасту. Они старше любой галактики. Так как, прежде чем стать квазаром, когда-то он был Irr I-галактикой, потом S-галактикой, потом Е-галактикой, и только потом стал квазаром. Соответственно, его возраст складывается из времени существования галактик от Irr I до Е (Е0), т.е., Т_irr1 + Т_s + Т_е. Это его полноценный эволюционный путь.
По этой причине, собственный возраст галактик и квазаров не зависят от пространственно - временного расположения, где бы, они не находились. Например, квазар или эллиптическая галактика, расположенные от нас на расстоянии 10 - 13 млрд. св. лет, не моложе нашей Галактики, наоборот, они, по возрасту, намного старше. Так как "за их спинами" уже десятки миллиардов лет эволюции. Они прошли Irr I-стадию, S-стадию, а квазар еще и E-стадию. А наша Галактика пока что только находится на стадии Sb. "За спиной" только Irr I и Sc-стадии. А вот Irr I-галактика, расположенная на таком же расстоянии от нас, намного моложе нашей Галактики. Так как она только-только начинает свой путь. Одним словом, этот квазар, или, эти галактики, просто относятся к ранней эпохе Вселенной, они "жили" в то время, и, все. И у каждого из них свой индивидуальный возраст.

Таким образом, получается, что галактики, как и люди, могут быть разновозрастными. Одни моложе, и появились ("родились") недавно (Irr I-галактики), другие - чуть постарше (S-галактики), а эллиптические галактики (Е), довольно пожилые, "давно живут". Все это приводит к мысли, что распространенная точка зрения на появление галактик, будто бы их появление синхронизированы Большим Взрывом, и они появились одновременно, не соответствует действительности. Галактики появляются вследствие конденсационных процессов, а конденсационные процессы не начинаются "по команде". Для этого нужны соответствующие условия. А эти условия (температура, давление, концентрация вещества, и т.д.), не везде одинаковы, и поэтому конденсационные процессы в одном месте могут начаться раньше, а в других - гораздо позже. Здесь, думаю уместно, опять-таки привести аналогию со звездами. Звезды ведь тоже не появляются "по команде". Если есть подходящие условия, будут звезды, если нет - не будут. Появятся тогда, когда наступят подходящие условия. Поэтому они, в большинстве случаев, возникают вразнобой (в пространстве, и, во времени).

С галактиками то же самое. Где-то они возникли раньше, и поэтому дальше продвинулись в своей эволюции (S0, E, а то и квазар), где-то намного позже, соответственно, там галактики более молоды (Irr I, Sc, Sb). Было бы очень странным, если по всему объему огромной Вселенной, конденсационные процессы начались бы одновременно (по команде), и одновременно появились бы одновозрастные звезды, и одновозрастные галактики. В таком случае, мы должны были бы наблюдать только множество однотипных галактик (либо Irr I, либо S, либо E), но не их множество разновидностей. А мы наблюдаем множество различных видов галактик, и вдобавок, еще и квазаров. Это наблюдаемый факт. От которого невозможно отмахнутся. Все это говорит, что галактики "рождаются" вразнобой. "Рождались" они миллиарды лет назад, "рождаются" и сейчас, и будут "рождаться" и дальше. Пока есть конденсационные процессы во Вселенной, будут появляться новые звезды и новые галактики. Галактики исчезнуть только тогда, когда все вещество Вселенной сконцентрируется в квазарах, или, в квазароподобных объектах. Тогда наступит мир "больших звезд" - квазаров. Но, это будет еще не совсем скоро...

Резюме. Таким образом, на данном этапе наша Вселенная остывает. Остывание на таком глобальном уровне, приводит к масштабным процессам конденсации и изменению агрегатного состояния вещества внутри Вселенной. В основном происходит переход вещества из "газообразного" состояния (протопланетные и протозвездные облака, галактики), в "жидкое" (планеты малой плотности, звезды, квазары), с последующей их кристаллизацией (твердые планеты, белые карлики, нейтронные звезды, кварзоны (старые квазары, остатки квазаров)).
Схематично, это выглядит так:
а), протопланетные облака - "жидкие" планеты - твердые планеты.
б), протозвездные облака - звезды - белые карлики, нейтронные звезды.
в), протоквазарные облака (галактики) - квазары - кварзоны.

Одним словом, получается, что появление галактик, эволюция галактик, и образование квазаров, ничем не отличается от других конденсационных процессов. Будь-то, образование планеты из протопланетного облака, или же, образование звезды от протозвездного облака. Только масштабы разные, да процессы масштабные. А суть одна: конденсация и фазовый переход вещества из одного агрегатного состояния в другое (газ - жидкость - тв. тело).

Таким образом, с конденсационной точки зрения, галактика возникает из диффузного газопылевого облака, сперва, в виде иррегулярной галактики (Irr I), потом последовательно проходит спиральные (S) и эллиптические (E) стадии, и завершает свой путь коллапсом, в виде некоего сферического тела - квазара (QSO).
По сути, выходит, то чего мы называем галактиками, являются разными состояниями протоквазарного облака, которое постепенно сжимается и коллапсирует (конденсируется). Вот этот ход изменения протоквазарного облака, его различные состояния, мы наблюдаем в виде различного типа галактик (Irr, S, E).
Начала конденсации протоквазарного облака, где уже появились первые группы звезд, мы называем иррегулярной галактикой (Irr I). Когда оно, со временем, начинает вращаться и вещество начинает падать на центр масс, мы называем спиральной галактикой S (вернее, Sc). В спиральной стадии, в основном, из-за падения вещества по спирали на центр масс, идет постепенный рост центрального сгущения (балджа), и поэтому, это является очень важным визуальным параметром. Именно по данному параметру (если даже отвлечься от других параметров), мы должны располагать спиральных галактик, т.е., по порядку увеличения центрального балджа: Sc - Sb - Sa - S0. Здесь, линзовидные S0-галактики, имеют наибольшие центральное сгущение, и, уже вплотную примыкают к эллиптическим галактикам. При дальнейшей конденсации, S0, со временем переходит в разряд эллиптических галактик -Е (вернее, Е7). Дальше уже идет сжатие и "округление" эллиптической галактики: Е7, Е6, Е5, Е4, Е3, Е2, Е1, и, Е0. Здесь Е0 является, последней стадией эллиптических галактик. Дальнейший коллапс приводит к образованию сферического тела - квазара (QSO).

Одним словом, то, что мы называем эволюцией галактик, есть нечто иное как, единый конденсационный процесс протоквазарного облака.
Тогда, эволюцию галактик (различные состояния протоквазарного облака), мы можем выразить следующей схемой: Irr I - S (Sc - Sb - Sa - S0) - E (Е7 - Е5 - Е3 - Е0) - QSO.

В эту схему укладываются все наблюдаемые параметры и свойства галактик:
а), количество газа и звездообразование уменьшается от Irr I-галактик, к Е-галактикам.
б), тяжелые элементы, наоборот, увеличивается от Irr I-галактик, к Е-галактикам.
в), молодые горячие звезды преобладают в Irr I-галактиках, а в Е-галактиках, наоборот, больше старых красных звезд. Поэтому Irr I-галактики выглядят более голубоватыми, а Е-галактики - красноватыми. S-галактики, по этим свойствам, занимают промежуточное положение.
г), центральное сгущение постепенно растет от Sc-галактик до квазаров (QSO). В связи с этим, постепенный рост активности ядра от Sc до квазаров (QSO).
д), характер излучения меняется от тепловых (в основном, у Irr I и S-галактик), к нетепловым - синхротронным, который преобладает у Е-галактик и квазаров (QSO).

Примечание: В пекулярных (или, Irr II) галактиках эта стройная последовательность может не соблюдаться, так как они образуются от слияния, или, столкновения различных видов галактик, и в результате может получится объекты с весьма смешанными свойствами. И поэтому они (Irr II-галактики) не отражаются в последовательности.
Но..., от судьбы не уйдешь. После некоторого релаксационного периода (а это может занять тысячи, миллионы, и миллиарды лет), они всеравно, будут подчиняться эволюционному механизму - минимизации энергетического состояния, и "двинутся" в направлении формирования некоего сферического тела - квазара. Одним словом, моменты их столкновения, слияния, и релаксационные периоды, нужно рассматривать как некоторый сбой в эволюционном пути этих галактик. Потом все возвращается на круги своя.

Теперь мы можем ответить на самый главный вопрос, которого задали в разделе "Введение": что является движущей силой эволюции галактик?
Движущей силой эволюции галактик является конденсация протоквазарного облака (минимизация энергетического состояния). Главная причина всего этого - остывание Вселенной.

Таким образом, происхождение галактик и эволюция галактик органично вписываются в единую картину динамической Вселенной. Где, все структурные составляющие Вселенной, которых мы наблюдаем (атомы, молекулы, планеты, звезды, квазары, и т.д.), образуются вследствие последовательной конденсации (метаконденсации), по мере остывания нашей Вселенной. Галактики играют здесь роль "строительных лесов", как протопланетные и протозвездные облака, только более масштабные, и оканчивают свою "жизнь" породив на свет "больших звезд" - квазаров.

Насколько это соответствует действительности, так ли обстоит дела на небесах, покажет будущее. Новые более мощные инструменты наблюдения, дальнейшее накопление данных, рано или поздно приведут к прояснению "жизненного" пути галактик, и позволит достичь понимания сложного и разнообразного мира природных явлений.

 Copyright ©  Anaksagor Kanz,         25 июля 2001 г.     г. Уфа

 ЛИТЕРАТУРА:

А.А.Сучков,        Галактики знакомые и загадочные, 1988

П.Р.Амнуэль,      История, открытия и исследования пульсаров, 1988

И.Николсон,       Тяготение, черные дыры и Вселенная, 1983

П.И.Бакулин, Э.В.Кононович, В.И.Мороз,   Курс общей астрономии, 1983

И.Г.Власова,       Физика М.«Слово», 1998

Г.Я.Мякишев, А.З. Синяков,    Молекулярная физика  М.«Дрофа», 2001

О.О.Максименко,      Химия М.«Слово», 2001

Так же использованы материалы сайтов: scientific.ru, astronet.ru, pereplet.ru, astronomy.ru