АКТИВНАЯ ГАЛАКТИКА NGC 3516
21.05.20
Сейфертовские галактики
Среди множества различных космических объектов, доступных наблюдению, а значит, и изучению, астрономы особенно выделяют так называемые Сейфертовские галактики — спиральные галактики с активными ядрами (АЯГ). Названы так по имени К.Сейферта (С. Seyfert), обнаружившего в 1942 году в спектрах десятка ярких спиральных галактик сильные эмиссионные линии водорода и других элементов.
Сейфертовские галактики являются наиболее ярким, а значит, наиболее доступным для исследований на небольших телескопах типом активных ядер галактик. Причина высокой яркости ядер сейфертовских галактик заключена не в высокой абсолютной мощности излучения, исходящего от них, а в их относительной близости к наблюдателю. Хотя другие типы АЯГ, такие, как квазары, на порядки превосходят по мощности излучения ядра сейфертовских галактик, но из-за удаленности их исследование на малых телескопах затруднено.
Повышенный интерес к АЯГ связан с тем, что к ним относятся ядра галактик, процессы в которых нельзя объяснить свойствами сконцентрированных в них звезд и газа. По мнению большинства исследователей, в центре АЯГ находится чёрная дыра в активной фазе.
Признаками активности галактического ядра считаются:
- нетепловой вид спектра от радио диапазона до гамма лучей;
- переменность, т.е. изменение видимого блеска, с характерными временами от 10 минут (в рентгеновском диапазоне) до 100 лет (в оптическом и радио диапазонах);
- Наличие широких эмиссионных линий в спектре, говорящих о движениях горячего газа с большими скоростями;
- морфологические особенности (выбросы, «горячие пятна»);
- спектральные и поляризационные особенности.
Сложность исследования АЯГ, в том числе и ядер сейфертовских галактик, связана с тем, что они находятся от нас на очень больших расстояниях. Это приводит к тому, что элементы АЯГ, ответственные за их необычные свойства, невозможно разрешить даже при помощи космических телескопов. Поэтому главным методом изучения строения ядерных и околоядерных областей сейфертовских галактик является исследование их фотометрической и спектральной переменности. Изучение характера переменности позволяет получить данные о строении АЯГ, а также о динамических процессах, происходящих в этих объектах. Фотометрические и спектральные изменения могут происходить на самых разных временных шкалах, от нескольких минут до десятков лет. Такие, постоянно происходящие, изменения требуют непрерывного слежения за АЯГ. Поэтому на всех крупных обсерваториях мира, а также на телескопах, работающих за пределами земной атмосферы, значительное количество времени уделяется наблюдениям АЯГ.
Фотометрические исследования в рентгеновском, в далеком ультрафиолетовом (УФ) и инфракрасном (ИК) диапазонах проводятся на космических телескопах, так как земная атмосфера практически непрозрачна в этих областях спектра. Фотометрические же исследования в ближнем УФ, видимой области спектра, а также в ближнем ИК-диапазоне, ведутся на наземных телескопах.
Не менее важными для изучения АЯГ являются спектральные методы исследований во всех упомянутых спектральных диапазонах. Присутствие характерных спектральных линий различных элементов и ионов даёт возможность определить физические параметры в зонах эмиссий. Изучение времени запаздывания изменений эмиссионных линий по отношению к изменению потока ионизующего излучения ядра позволяет получить важные данные о размерах и структуре околоядерных областей.
Международный статус
Необходимость получать данные наблюдений АЯГ непрерывно и в больших интервалах времени привела исследователей АЯГ к идее организации мониторинга на международном уровне. Обсерватории, расположенные на разных долготах, позволяют получать практически непрерывные во времени ряды наблюдений. Обычно срок проведения мониторинга составляет от одного или нескольких месяцев. В этот период десятки обсерваторий и орбитальные телескопы наблюдают одни и те же избранные объекты. Непрерывно проводятся фотометрические и спектральные наблюдения. Большая часть информации получается на наземных телескопах, так как их количество намного превышает количество орбитальных телескопов.
Но даже после проведения длительных мониторинговых исследований конкретного АЯГ и получения на их основе надёжных результатов, процесс исследования нельзя считать завершённым, так как в любой момент может начаться процесс изменения активности ядра, который приведёт к появлению у АЯГ новых свойств. Примером такого поведения может служить ядро сейфертовской галактики NGC 3516, которое в последние десятилетия вело себя крайне непредсказуемо. Несмотря на большое количество данных, полученных во время наблюдений, в том числе неоднократный международный мониторинг, масса черной дыры, находящейся в ядре этой галактики, до сих пор определяется с низкой точностью. Мы также не можем пока предсказать, каким будет уровень активности этой галактики через год или десять лет.
Исследование сейфертовских галактик
в Астрофизическом институте имени В.Г.Фесенкова
В 1968 году ведущим учёным Астрофизического института имени В.Г. Фесенкова (АФИФ) Эдуардом Константиновичем Денисюком был разработан и изготовлен уникальный спектрограф, на котором в качестве приемника использовался трехкаскадный электронно-оптический преобразователь УМ-92, один из самых эффективных в мире усилителей изображения. Этот спектрограф был установлен на 70-см телескопе Обсерватории на Каменском плато и показал высокую эффективность при работе со слабыми эмиссионными объектами.
На этом спектрографе в 70-80-х годах, Э.К. Денисюком проводились регулярные наблюдения спектров из 1-го обзора галактик Маркаряна*. В результате этих наблюдений им были описаны спектры, измерены лучевые скорости и оценены абсолютные величины более 300 галактик из списков Маркаряна, а также открыто 49 новых сейфертовских галактик. В настоящее время исследования галактик в АФИФ активно продолжаются, получено несколько тысяч снимков и спектрограмм сейфертовских галактик.
Сейфертовская галактика NGC 3516 наблюдается в АФИФ с 1976 года. Получено свыше 200 её спектрограмм.
Проведённые в АФИФ исследования сейфертовской галактики NGC 3516 показали, что начиная с минимума в 1988 г. потоки излучения в эмиссионных линиях водорода монотонно увеличивались до своего максимума в 1995 г., а затем началось медленное падение его излучения до уровня первоначального минимума. Увеличение потока в эмиссионных линиях водорода происходило за 7 лет, а возвращение на прежнее минимальное значение – за 8 лет. В общей сложности весь процесс занял около 15 лет, и при этом поток в эмиссионных линиях водорода изменился более чем в два раза.
Современные исследования NGC 3516
Результаты новейших фотометрических и спектральных исследований приводятся в совместной статье «A flare in the optical spotted in the changing-look Seyfert NGC 3516» учёных Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ (Россия) и Белградского университета (Сербия).
В данной статье представлены результаты спектрального и фотометрического мониторинга сейфертовской галактики NGC 3516 за период с сентября 2009 года по январь 2020 года. Авторы статьи указывают, что активное ядро данной галактики обладает сильной оптической переменностью, что приводило к переходу данной АЯГ от одного типа сейфертовских галактик к другому. Они подчёркивают, что СГ NGC 3516 находилась в состоянии низкой активности с 2013 года. Некоторое оживление наблюдалось с конца 2015 года до начала 2016 года, после которого ядро данной галактики опять впало в состояние низкой активности. Авторы статьи изучили фотометрическую и спектральную переменность NGC 3516 по новым наблюдениям в U- и B-диапазонах, исследовали профили оптических широких линий излучения, и установили, что этот объект входит в новое состояние активности. Спектральные наблюдения начались, когда было замечено увеличение её яркости. Авторы указывают, что во время текущей начальной фазы вспышки наблюдаются более сильные линии железа с высокой ионизацией, чем было ранее, а также сложные широкие линии водорода, которые, возможно, имеют двойные пики. Авторы статьи считают, что тенденции изменений кривых блеска в оптическом, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах аналогичны, но амплитуды переменности значительно больше в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне.
Рашит Валиуллин
__________________________________________________________________________
*Галактики Маркаряна — класс галактик, обладающих ядром с избыточным количеством ультрафиолетового излучения. Советский астрофизик В.Е.Маркарян обратил внимание на данные галактики в 1963 году. Ядра подобных галактик имеют голубой цвет, связанный со звёздами спектральных классов от O до A. Цвет ядра не соответствует цвету остальной части галактики. В спектре присутствуют области непрерывного излучения, являющегося, по заключению Маркаряна, нетепловым. Значительная доля таких галактик обладает эмиссионными линиями в спектре, что связано с протеканием процессов с высокой энергией (https://ru.wikipedia.org)
