Общая теория относительности - Хокинга В.
Скачать (прямая ссылка):
1010 лет. Случилось ли это уже с большим числом шаровых скоплений,
остается спорным вопросом [2031. Однако если это случилось и если
некоторые из этих скоплений содержат сколлапсировавшие ядра, это
побуждает к размышлениям о наблюдательных последствиях и о судьбах дыр с
массами (10а—10*)A1q, курсирующих в самых внутренних размером, в
несколько сотен парсек областях Галактики.
в. ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ В КВАЗАРАХ И ЯДРАХ АКТИВНЫХ ГАЛАКТИК
в.1. ВВЕДЕНИЕ
Как уже отмечалось в разд. 1, многие скептики смотрят на черную дыру с
большим подозрением: как на легкую, бросающуюся в глаза панацею,
прописываемую без долгих размышлений против любой астрономической
болезни. В случае квазаров (впредь в этой статье термин «квазар» мы будем
также употреблять в широком смысле, включающем любое галактическое ядро,
обнаруживающее признаки не звездной активности) хорошо бы напомнить, что
очень скоро после их открытия 1177] они были интерпретированы как мощные
примеры гравитационного коллапса (см. в особенности труды Первого
Техасского симпозиума 1963 г., а также работу [170]). Вначале черные дыры
[117, 174, 228] обсуждались в качестве источников энергии для квазаров
наряду со сверхмассивными звездами [83] (называемыми также спинарами
[134] или магнетоида-ми [143]) и плотными звездными скоплениями (см.,
например, [6, 51]), а также большим количестом короткоживущих спекуляций.
Причины, по которым черные дыры только недавно стали самыми популярными
кандидатами на роль «основного двигателя» квазаров, заключаются частично
в результатах наблюдений, а частично в теоретических рассмотрениях.
Исторически теоретическая проблема состояла просто в том, что, несмотря
на достаточную глубину потенциала, фактическая эффективность извлечения
полезной энергии из газа, аккрецируемого массивной (~10sMo) черной дырой,
была первоначально найдена чрезвычайно низкой. Черные дыры тогда более
охотно связывали с мертвыми квазарами [117], чем с квазарами в расцвете
сил, особенно потому, что полный гравитационный коллапс казался
неизбежным конечным состоянием для большинства моделей квазара. Мы
докажем ниже, что на самом деле высокая эффективность может быть
достигнута вполне правдоподобно.
7 № 1230
194
Р. Д. Блэндфорд, К? С. Торн
Детальные обсуждения наблюдений и теорий квазаров содержатся в докладах
Восьмого Техасского симпозиума по релятивистской астрофизике1) и в Трудах
конференций, состоявшихся в Копенгагене и в Кембридже летом 1977 г.2)
(см. также [80]). В наши планы не входит повторение этих дискуссий;
вместо этого мы сконцентрируем наше внимание на кратком обзоре
наблюдательных свойств квазаров, делая акцент на те из них, которые прямо
указывают на природу главного источника энергии.
6.2. РАДИОСВОЙСТВА
Прошло уже около 30 лет с тех пор, как Дженнисону и Дас Гуп-та 195]
удалось разрешить радиоисточник Cygnus А на две компоненты сравнимой
яркости, разнесенные примерно на 100 кпс и находящиеся на противоположных
сторонах объекта, оказавшегося гигантской эллиптической галактикой с
активным ядром. Это наблюдение позволяло освободиться от использования
выдвинутой ранее идеи [8], что экстрагалактические радиоисточники
представляют собой сталкивающиеся галактики. Это было также первым
примером геометрии источника (двойная структура или в более общем случае
линейная структура), которая с тех пор повторялась в радионаблюдениях
сильных источников. В самом большом из известных источников, 3С 236
[223], который имеет 6 Мпс в длину, выстроенная двойная структура
наблюдается в масштабах от 6 Мпс вплоть до <200 пс3), причем самые малые
структуры расположены в ядре ассоциированной галактики. Сейчас имеется
несколько примеров очень малых (^1 пс в поперечнике) компактных
источников с тем же позиционным углом в небе, что и большие (5>100 кпс)
ассоциированные протяженные источники (см., например, [165]), хотя это ни
в коей мере не является общим случаем. Многие компактные источники
разрешаются в две компоненты, которые кажутся удаляющимися друг от друга
со скоростями, превышающими 2 с (что объясняется, вероятно,
кинематическими эффектами; см., например, [27]). Здесь снова
последовательные вспышки происходят обычно в одном и том же направлении
(см., например [50]).
Аргументы, независимые от этих наблюдений (см. обзор Де Янга [55]),
наводят на мысль, что мощность, питающая большие источники, должна
непрерывно генерироваться ассоциированными квазарами и, вероятно,
поставляется сквозь окружающую среду по двум каналам. Очевидно, что для
центральных областей квазара должен существовать какой-то способ
«помнить» определенное направление в течение времени жизни радиоисточника
(типичное время 108—109 лет). Лучший способ запоминания этого —
существование спиновой оси, возможно, связанной с центральным плотным
*) Annals of the New York Academy of Sciences, 1977.
2) Physica Scripta, 17, 1977.
8) R. T. Schillizi, частное сообщение.
///. Астрофизика черных дыр
