Активные галактики и квазары

Обычная галактика светит суммой света миллиардов звёзд. Но у некоторых галактик в самом центре есть источник, способный затмить всю эту сумму — притом занимающий пространство куда меньше одной звезды.

В 1943 году астроном Карл Сейферт обратил внимание на несколько спиральных галактик с необычно ярким, почти звездообразным ядром и очень широкими линиями в спектре — знаком того, что газ рядом с центром движется с огромными скоростями. Такие галактики позже назвали его именем: сейфертовские галактики. Это было первое системное указание: у части галактик в самом центре происходит что-то, чего не объяснить простой суммой света обычных звёзд.

Точка ярче своей галактики

В 1963 году Мартен Шмидт разбирал спектр объекта 3C 273 — казалось бы, обычной звезды, случайно совпадающей с источником радиоизлучения. Линии в его спектре не совпадали ни с одним известным веществом, пока Шмидт не понял: это самые обычные линии водорода, только сдвинутые в красную сторону намного сильнее, чем что-либо виденное прежде. Такое красное смещение означало, что объект удаляется вместе с расширением Вселенной с огромной скоростью, а значит, находится на расстоянии около двух с половиной миллиардов световых лет. На таком расстоянии его видимый блеск означал светимость в триллионы солнечных — свет более чем миллиарда обычных звёзд из одной точки, которая на фотографии не отличима от одиночной звезды. Так был открыт первый квазар: квазизвёздный источник радиоизлучения.

Скорость смены яркости выдаёт размер источника

Ни один прибор не может напрямую сфотографировать эту точку крупным планом — расстояния слишком велики. Но яркость активных ядер меняется заметно за считанные дни или недели, и в этом уже спрятано измерение размера. Никакой сигнал не может согласованно изменить яркость всей области быстрее, чем свет успевает пересечь эту область. Если блеск меняется целиком за несколько дней, сама светящаяся область не может быть больше нескольких световых дней в поперечнике — это меньше Солнечной системы, хотя светит она ярче целой галактики.

Одна и та же машина, разные ракурсы

Разные названия — сейфертовская галактика, квазар, радиогалактика, блазар — на самом деле часто описывают одно и то же устройство, увиденное под разным углом: сверхмассивную чёрную дыру, окружённую диском падающего на неё вещества, и толстый пылевой тор вокруг всего этого. Если тор закрывает диск с нашей стороны, мы видим только более спокойное внешнее свечение; если смотреть почти вдоль оси, где у некоторых таких систем вырывается узкая быстрая струя частиц — джет, — источник кажется особенно ярким и переменчивым.

Джеты можно проследить не только по переменности, но и напрямую. Ещё в 1918 году астроном Хебер Кёртис, разглядывая фотографии галактики M87, отметил странный прямой луч, тянущийся от её ядра, — тогда необъяснимую особенность снимка. Сегодня это один из самых изученных джетов: узкий поток вещества, разогнанный почти до скорости света вблизи центральной чёрной дыры массой в несколько миллиардов солнечных.

Не каждая массивная галактика активна прямо сейчас

Ближайшая к нам по-настоящему активная галактика, Центавр А, находится всего в 12 миллионах световых лет и показывает и характерную тёмную полосу пыли, и протяжённые радиоструи, видимые за пределами самой галактики на десятки тысяч световых лет. Но большинство массивных галактик, включая собственный Млечный Путь, сегодня выглядят спокойно: центральная чёрная дыра, судя по всему, есть почти у каждой массивной галактики — на это указывает устойчивая связь между массой центрального объекта и свойствами окружающего его звёздного балджа, — но лишь изредка получает достаточно вещества, чтобы разгореться. У самого центра Млечного Пути недавние рентгеновские наблюдения нашли следы вспышки активности около двухсот лет назад — по земным меркам мгновение назад.