Галактический центр. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Галактический центр - область радиусом R1 кпк в центре нашей Галактики с резко отличными от остальных частей характеристиками. На звёздном небе Галактический центр находится в созвездии Стрельца. Расстояние от Земли до Галактического центра

10 кпк. Наличие в галактич. плоскости большого кол-ва межзвёздной пыли препятствует оптич. наблюдениям Галактического центра (свет, идущий от Галактического центра, испытывает ослабление на 30 звёздных величин, т. е. в 10¹² раз). Поэтому все данные о структуре и физ. свойствах центральной "однокилопарсековой" области Галактики получены в результате исследований электромагн. излучения Галактического центра в радио-, ИК-, рентг. и гамма-диапазоне. Важнейшая деталь Галактического центра - звёздное скопление, имеющее форму эллипсоида вращения и обладающее резко растущей концентрацией звёзд к центру. Большая ось эллипсоида лежит в галактич. плоскости, малая - расположена вдоль оси вращения Галактики. Отношение полуосей эллипсоида

0,4. Звёзды на расстоянии 1 кпк от центра Галактики движутся вокруг него со скоростью

270 км/с (период обращения 24 млн. лет), что позволяет оценить массу центр. скопления в 10¹⁰

Звёздная плотность р растёт к центру скопления пропорционально R^-1,8. На расстоянии 1 кпк она составляет неск. солнечных масс

в 1 пк³, в центре

3*10⁷

(вблизи Солнца

0,07

). От центрального звёздного скопления (звёздного балджа) отходят два спиральных газовых рукава, простирающихся на расстояние до 3-4,5 кпк. Газовые рукава участвуют во вращении вокруг Галактического центра и одновременно удаляются от него (радиальная скорость ближайшего рукава

50 км/с). Кинетич. энергия этого расширения ~10⁵⁵ эрг. В пределах балджа расположен газовый диск (R

700 пк), состоящий преимущественно из молекулярного водорода и имеющий массу ~10⁸

. Внутри него проходит граница центр. области звездообразования. Ещё ближе к центру обнаружено вращающееся и расширяющееся кольцо из молекулярного водорода массой ~10⁵

и радиусом R

150 пк (скорость вращения

50 км/с, скорость расширения

140 км/с). Ось вращения кольца наклонена к оси вращения Галактики на 10°. Кинетич. энергия расширения также ~10⁵⁵ эрг. По-видимому, радиальные движения в Галактическом центре являются результатом взрыва в ядре Галактики, произошедшего ок. 12 млн. лет назад. Газ распределён в кольце крайне неоднородно. В его состав входят гигантские газопылевые облака, крупнейшим из к-рых является комплекс облаков SgrB2 на расстоянии 120 пк от центра. Его диам. 30 пк, масса 3*10⁶

. Этот комплекс - самая крупная область звездообразования в Галактике. Объект SgrB2 имеет сложную структуру, содержащую зоны молекулярного, атомарного и ионизованного водорода. Здесь обнаружены все виды молекулярных соединений, встречающихся в межзвёздной среде. Внутри молекулярного кольца находится центральное пылевое облако (R

15 пк) с почти однородной плотностью ~10^-22 г/см³. В пределах этого облака наблюдались вспышки излучения в радио-и рентгеновских диапазонах, природа к-рых пока не установлена.

Рис. 1. Карта центра Галактики, отражающая распределение интенсивности радиоизлучения на волне 6 см (получена при помощи системы апертурного синтеза VLA, США). Угловое разрешение 5''*8'', b и l - галактические координаты.

На рис. 1 показано радиоизображение области вблизи центра Галактики. Здесь наблюдаются два радиоисточника: SgrA (W) и SgrA (E) - Стрелец А (западный) и Стрелец А (восточный). Западный сверхкомпактный источник совпадает с динамич. центром Галактики, восточный - протяжённый, находится, по-видимому, за центром. Источник SgrA(E) является остатком вспышки сверхновой, т. к. имеет оболочечную структуру, и спектр его излучения синхротронный. Западный источник окружён газопылевым кольцом радиусом 2 пк, темп-pa пыли 120 К, скорость вращения

80 км/с. Внутри объёма с R

1,5 пк пыли нет и весь газ ионизован. Излучение пыли в кольце позволяет определить мощность L оптич. излучения центр. источника, нагревающего пыль: L

(143)*10⁷

. Эта величина близка к мощности, необходимой для ионизации облаков газа в области с R

1 пк. По состоянию ионизации газа темп-pa этого излучения

30000 К. Область с R

1,5 пк содержит массу

5*10⁶

. В ней наблюдаются плазменные облака

, образующие спиральную структуру или кольцо, плазменная перемычка (бар) и компактный источник нетеплового излучения SgrA* (рис. 2), смещённый относительно центра бара на 0,15 пк. Радиус SgrA* ~10^-4 пк, яркостная температура ~10¹⁰ К. Спектр его радиоизлучения почти плоский, интенсивность излучения слегка растёт к коротким волнам, излучение имеет, по-видимому, синхротронную природу. Временами наблюдается быстрая переменность потока радиоизлучения. Др. подобных источников в Галактике нет, но он похож по характеру спектра на ядра др. галактик (напр., М81, М104), излучающих в радиодиапазоне.

Рис. 2. Распределение интенсивности радиоизлучения от центра Галактики на волне 2 см. Угловое разрешение 2''*З''. Цифры указывают значение лучевой скорости в км/с, b и l - галактические координаты. Бар - перемычка, от которой отходят спиральные рукава.

Галактический центр является источником непрерывного рентг. излучения с энергией фотонов

от неск. кэВ до 1 МэВ (рис. 3); наблюдается также спектральная линия с

=511 кэВ, обусловленная аннигиляцией электрон-позитронных пар. Интенсивности линии и непрерывного спектра сильно и нерегулярно меняются со временем.

Рис. 3. Схема расположения уникального скопления рентгеновских источников в центре Галактики (по данным космической обсерватории имени А. Эйнштейна, США. 1978-81).

Эволюционно ядра галактик рассматриваются как центры конденсаций галактик и первонач. звездообразования. Там должны быть сконцентрированы самые старые звёзды. На последующих этапах эволюции ядра галактик захватывают отд. звёзды шаровые звёздные скопления и газопылевые облака, чьи орбиты проходят около ядра. Огромные скопления газа и пыли в ядре приводят к бурному развитию там процессов звездообразования на протяжении всей эволюции. В самых центр. областях ядра возможно существование сверхмассивной чёрной дыры массой ~10⁶

или сверхкомпактного звёздного скопления той же массы. Звёзды около чёрной дыры под действием приливных сил должны разрываться и образовывать сильно излучающую газовую оболочку, постепенно поглощаемую дырой. Наконец, в окружающем чёрную дыру газе должны происходить процессы ускорения частиц до релятивистских энергий.

Литература по Галактическому центру

Знаете ли Вы, что "гравитационное линзирование" якобы наблюдаемое вблизи далеких галактик (но не в масштабе звезд, где оно должно быть по формулам ОТО!), на самом деле является термическим линзированием, связанным с изменениями плотности эфира от нагрева мириадами звезд. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.