Номер 2, страница 398 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Почему радиоизлучение от обычных галактик мало?

Радиоизлучение от обычных, или «спокойных», галактик, таких как наш Млечный Путь, значительно слабее по сравнению с излучением активных галактик (радиогалактик, квазаров). Это объясняется природой и масштабом физических процессов, генерирующих радиоволны.

В обычной галактике существует два основных источника радиоизлучения.

Первый источник — тепловое излучение. Оно исходит от областей ионизированного водорода (зон HII), где горячий газ и плазма окружают молодые массивные звезды. Эти области излучают, но их температура (около $10^4$ К) слишком низка для генерации мощного радиоизлучения. Основная энергия излучается в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах, а на долю радиодиапазона приходится лишь незначительная часть. К тому же, общий объем таких зон невелик.

Второй и основной источник — нетепловое (синхротронное) излучение. Оно возникает, когда электроны, разогнанные до околосветовых скоростей (релятивистские электроны), движутся по спиральным траекториям в магнитных полях галактики. Главными «ускорителями» таких электронов в спокойных галактиках служат остатки вспышек сверхновых. Однако мощность этого излучения напрямую зависит от энергии электронов и напряженности магнитного поля. В обычных галактиках и магнитные поля относительно слабы (порядка нескольких микрогаусс), и концентрация высокоэнергетических электронов невелика. Поэтому и синхротронное излучение оказывается слабым.

В отличие от этого, в активных галактиках радиоизлучение генерируется принципиально иным, гораздо более мощным механизмом. В их центрах находятся сверхмассивные черные дыры, активно поглощающие вещество (аккрецирующие). Этот процесс питает энергией гигантские релятивистские джеты — струи плазмы, которые выбрасываются из центра на сотни тысяч световых лет. В этих джетах и магнитные поля, и энергия частиц на много порядков выше, чем в диске обычной галактики. Именно они производят чрезвычайно интенсивное синхротронное радиоизлучение, делая галактику «радиогромкой».

Таким образом, слабость радиоизлучения обычных галактик обусловлена отсутствием у них центрального «мотора» в виде активно аккрецирующей сверхмассивной черной дыры, которая порождает мощные джеты. Радиосветимость обычных галактик определяется гораздо менее масштабными локальными процессами, связанными со жизненным циклом звезд.

Ответ: Радиоизлучение от обычных галактик мало, так как в них отсутствуют сверхмощные источники, характерные для активных галактик. Его генерируют два относительно слабых механизма: 1) тепловое излучение от небольших по объему областей горячего ионизированного газа и 2) преобладающее синхротронное излучение, которое возникает из-за движения релятивистских электронов в слабых магнитных полях галактики. В отличие от них, в радиогромких активных галактиках мощнейшее радиоизлучение создается гигантскими плазменными джетами, питаемыми энергией сверхмассивной черной дыры в центре.