Юрий Шахбазян - Амбарцумян

• Название: Амбарцумян
• Автор: Юрий Шахбазян
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-235-03437-2

Астрофизик Виктор Амазаспович Амбарцумян (1908–1996) относится к числу тех выдающихся умов, кому оказалось под силу изменить мировоззрение человечества. Его научные концепции совершили революцию в астрономии XX века и признаны учеными всей планеты. Он — основоположник отечественной теоретической астрофизики и национальный герой Армении.

Автор — член Международного астрономического союза, кандидат физико-математических наук Юрий Левонович Шахбазян, долго проработавший в Пулковской астрономической и Бюраканской астрофизической обсерваториях и тесно общавшийся с Амбарцумяном, сделал попытку вникнуть в уникальный творческий мир ученого и, по мере возможности, доступно рассказать о жизни и научных достижениях Амбарцумяна и его научной школы.

---

К идее о фундаментальной роли ядер галактик в их эволюции В. А. Амбарцумян пришёл не сразу. Этому предшествовали некоторые важнейшие открытия, полученные известными астрономами-наблюдателями. Важную роль в обосновании концепции активных ядер галактик сыграла работа американского астронома Карла Сейферта[181]. В середине 1940-х годов он опубликовал замечательное исследование, выполненное в 1940–1942 годах в обсерватории Маунт-Вильсон. Он был учеником Харлоу Шепли[182], открытия которого коренным образом изменили наши представления о Галактике и о месте в ней Солнечной системы. Прекрасны научно-популярные книги «Галактики» и «Звёзды и люди», написанные Шепли.

Сейферт работал в обсерваториях Гарварда, Макдональда и Маунт-Вильсон. Ему удалось обнаружить и исследовать серию из десяти спиральных галактик, в которых происходят мощные процессы выделения энергии. Эти галактики внешне не отличались от обычных спиральных галактик. Галактики Сейферта обладают яркими компактными ядрами, в спектрах которых имеются широкие эмиссионные линии. Эти линии свидетельствуют о мощных турбулентных движениях газа в центральной части галактик со скоростями, достигающими нескольких тысяч километров в секунду. Была установлена молодость сейфертовских галактик. Однако на исследования Сейферта астрономы практически не обратили внимания.

Начиная с середины прошлого века внегалактические исследования сильно расширились благодаря вторжению в практику астрономических наблюдений всеволновых технических средств. Радиоастрономические и внеатмосферные наблюдения обнаружили новые потоки радиоизлучения ошеломляющей мощности. Однако оставалась большая проблема — отождествить поток наблюдаемого радиоизлучения с его источником.

В 1951 году известные американские астрофизики В. Бааде и Р. Минковский[183] отождествили мощный радиоисточник в созвездии Лебедь с далёкой галактикой. Вскоре были отождествлены и другие радиоисточники, и началось всестороннее исследование галактик.

Были обнаружены такие сверхмощные радиогалактики, что ни одна теоретическая концепция не могла и близко подойти к объяснению столь гигантских энергий излучения. Все астрофизики по мере своих возможностей начали изобретать различные механизмы образования сверхмощного излучения, не поддающегося объяснению. Началось своеобразное соревнование — кто может предложить, пусть даже умозрительную, концепцию высвобождения таких неправдоподобно сильных излучений.

Так, Бааде и Минковским была предложена гипотеза столкновения галактик.

Для разгадки этих уникальных явлений Амбарцумян начал с досконального изучения публикаций мирового наблюдательного материала, целенаправленного поиска активных галактик в Паломарском атласе и проведения дополнительных наблюдений с помощью своих учеников и коллег.

Гипотеза Бааде и Минковского была вскоре опровергнута Виктором Амазасповичем. Он рассчитал, что вероятность столкновения галактик во Вселенной меньше чем 10-11. Это означало, что среди ста миллиардов галактик могут столкнуться только две: событие настолько маловероятное, что теория столкновений галактик была отвергнута[184]. До этого против гипотезы столкновения выступили Шкловский и Миллс. Более того, позднее Дж. Бербидж рассчитал, что энергия, выделяемая при столкновении двух галактик, на несколько порядков меньше, чем действительное излучение радиогалактик. Полезно провести аналогию между столкновением галактик, в которых звёзды расположены далеко друг от друга, и столкновением двух роёв пчел низкой плотности. Станет ясным, что столкновения фактически не произойдет, разве что столкнутся несколько звёзд (пчел).

Все накопившиеся у Амбарцумяна общие представления об эволюции галактик и многочисленные наблюдения свидетельствовали о бурных процессах, происходящих в ядрах галактик. А ведь всего 50 лет назад о галактиках было представление как о давно сформировавшихся и застывших звёздных системах. Астрономы, беря в основу медленную эволюцию галактик, создавали морфологические классификации, не замечая бурных динамических активных процессов, в особенности в центральных околоядерных областях. И не случайно, что Амбарцумян первый обратил серьёзное внимание на исследования Сейферта и высоко оценил обнаруженные им активные ядра.

К этому времени относится опубликованный Амбарцумяном анализ многих интересных галактик, который послужил в дальнейшем основой для разработки фундаментальной концепции активности ядер галактик. Выдвинутая Амбарцумяном концепция главенствующей роли ядра в жизни галактики гласила:

«Галактики образуются в результате выбросов вещества из их ядер, представляющих собой новый вид "активной материи" не звёздного типа. Галактики, спиральные рукава, газопылевые туманности, звёздное население и др. образуются из активного ядра галактики».

Бюраканские астрономы хорошо помнят, когда ранней весной 1957 года Амбарцумян впервые рассказал о явлении активности ядер галактик. На учёном совете, почему-то на бумаге, а не на доске, как обычно, он долго рисовал карандашом что-то очень похожее на недоэкспонированную галактику М87 (NGC 4486) и со словами, что таких галактик с мощными выбросами из ядра можно обнаружить очень много, пустил рисунок по рукам.

Эту галактику Амбарцумян давно заметил. Отчётливый, гигантский выброс из ядра огромной галактики в своё время произвёл на Амбарцумяна неизгладимое впечатление масштабностью процесса. Эта гигантская радиогалактика имеет в оптических лучах особенность, которая её выделяет среди других эллиптических галактик: из неё исходит голубая струя со сгущениями, которые испускают поляризованное излучение. Тот факт, что струя исходит из центра, не оставляет сомнения в том, что здесь имеет место выброс из ядра галактики. С другой стороны, наличие поляризации излучения сгущений, измеренной Бааде, указывает на то, что механизм свечения если не полностью, то частично аналогичен механизму свечения Крабовидной туманности. Это означает, что излучение выброса имеет нетепловое происхождение, а спектр сгущений является непрерывным. Отсюда следует, что в сгущениях струи источником излучения являются не только звёзды, но и диффузное вещество, находящееся в том же состоянии, что и вещество Крабовидной туманности. Иными словами, в этих сгущениях можно предполагать значительное количество электронов высокой энергии. Вскоре стало понятно, что источники радиоизлучения расположены по всему объему самой галактики. Возможны два предположения:

1) релятивистские электроны были непосредственно выброшены из ядра галактики;

2) из ядра выброшены объекты, которые являются источниками релятивистских электронов столь высокой энергии, что их синхротронное излучение сосредоточено в оптической области.

Ограничиться первой гипотезой невозможно, поскольку в этом случае нельзя будет понять сосредоточение оптического излучения в малом объёме сгущений. Поэтому надо думать, что источники, испускающие электроны высокой энергии, сосредоточены в самих этих сгущениях. Таким образом, Амбарцумян ещё в 1950-х годах приходит к пониманию природы рассматриваемых сгущений на джете. Они являются конгломератами облаков релятивистских электронов, газовых облаков и нестационарных звёзд. Причём нужно заметить, что выброшенная из ядра материя в короткий срок превращалась в подобные конгломераты. Эмиссионная линия λ=3727, наблюдаемая в области ядра М87, даёт, по-видимому, представление о скорости выбросов из ядра. Амбарцумян оценивает порядок сроков, в течение которых могут происходить подобные превращения. Они оказываются порядка 3·106 лет. Отсюда Амбарцумян делает важный вывод: наряду с делением ядер галактик в природе могут происходить процессы выбросов из ядер галактик относительно небольших масс. Эти выброшенные массы могут в короткие сроки превращаться в конгломераты, состоящие из молодых нестационарных звёзд, межзвёздного газа и облаков частиц высокой энергии.

Галактика М87 с отчётливым выбросом из ядра, и особенно со сгущениями на джете, представляла блестящую демонстрацию нестабильности и активности её ядра. Возможность выброса масс из ядер, предсказанная Амбарцумяном, удивительным образом подтвердилась спустя 50 лет: на космическом телескопе «Хаббл» в 2002–2006 годах был зарегистрирован колоссальный взрыв сгущения, ближайшего к ядру галактики М87. За шесть лет светимость на этом сгущении возросла в 90 раз! К сожалению, Амбарцумяна уже не было в живых, и он не смог обрадоваться воплощению своего предвидения.

Особое место в исследованиях Амбарцумяна занимали голубые выбросы из ядер эллиптических галактик. Рассмотренная нами галактика М87 не является единственной галактикой, в которой мы наблюдаем выброс вещества из ядра.