Большая часть наблюдаемого излучения Центавра А обусловлена тремя физическими процессами и связана с потерями энергии электронами. Однако механизмы потерь энергии и характеристики излучения во всех трех случаях различны. В первом процессе облака межзвездного газа приобретают энергию за счет падающего на них извне излучения. Атомы газа поглощают излучение и ионизируются. Вблизи таких ионов траектория электрона искривляется и он испытывает ускорение. Большинство ионов — это протоны (ядра атомов водорода, потерявших единственный электрон). Электрон, отклонившийся от своего пути, испускает фотон, или квант электромагнитного излучения. Возникающее в результате такого процесса излучение называют тепловым, поскольку его спектр сильно зависит от температуры газа.
Электромагнитное излучение можно описывать либо как поток фотонов, либо как волновой пакет. В первом случае его можно характеризовать энергией фотонов, во втором — частотой, которая обратно пропорциональна длине волны. Чем выше энергия фотона, тем больше его частота и тем короче длина волны. В тепловом излучении распределение фотонов по энергиям, или частотам, непрерывное, т.е. на графике оно представляется гладкой кривой. Однако интенсивность излучения максимальна в довольно узкой полосе частот. Излучение не поляризовано, т.е. плоскости электромагнитных колебаний ориентированы произвольно.
Во втором процессе электрон движется по винтовой траектории вдоль силовой линии магнитного поля. При этом он тормозится и испускает электромагнитное излучение по касательной к витку траектории. Такое излучение называют синхротронным. Подобно тепловому излучению, оно имеет непрерывный спектр, но охватывает более широкую область частот. Кроме того, синхротронное излучение поляризовано. Компоненты электрического поля всех волн лежат в плоскости, перпендикулярной магнитной силовой линии, вдоль которой движется электрон.
В третьем процессе фотон излучается при переходе электрона в атоме с более высокого энергетического уровня на низкий. Если атом в облаке газа поглощает энергию, то электрон может перейти на более высокий уровень; такой электрон стремится вернуться на исходный уровень. При переходе на более низкий уровень испускается фотон с энергией, равной энергии поглощенного фотона. Испускаемые фотоны характеризуются набором дискретных частот, каждой из которых соответствует определенный переход в атоме. Такое излучение приводит к появлении, серии ярких линий (атомных эмиссионных линий) на фоне непрерывного спектра, представляющего полный электромагнитный спектр источника; оно не поляризовано.
Как будет показано ниже, обнаружение синхротронного излучения очень важно для понимания физических процессов, протекающих в Центавре А. Однако первые наблюдения этой галактики были выполнены в оптической области. Это и не удивительно, так как NGC 5128 — седьмой по яркости внегалактический объект на небе. Из большого числа оптических наблюдений, которые производились с начала XIX в., стало ясно, что галактика имеет весьма необычную структуру: ей присущи черты как эллиптической, так и спиральной галактики.
Оптическое изображение галактики NGC 5128 представляет собой яркий эллипс с угловыми размерами около 7’. На расстоянии 15 млн. световых лет 1' соответствует 5000 световых лет. Значит наибольшая протяженность эллипса 35000 световых лет. Согласно оценкам, масса галактики равна 3*10 в 11 степени солнечных масс. Такие массы и размеры типичны для эллиптических галактик.
Эллипс пересечен широкой полосой пыли, проходящей через центр. На фотографии эта темная полоса совпадает с меньшей осью эллипса. Пылевая полоса имеет форму «покоробленного» диска, края которого изогнуты в противоположных направлениях подобно полям шляпы.
Темная полоса содержит пыль, скопления звезд и области, заполненные ионизованными атомами водорода. Нейтральные, не ионизованные, атомы водорода принято обозначать НI, а ионизованные — НII. Поэтому области ионизованного водорода называют областями НИ. В пылевой полосе в областях HII газ имеет температуру порядка 10000 К. Газ нагревается излучением молодых горячих голубых звезд, недавно родившихся в газовом облаке. Областям НII соответствует характерный набор атомных эмиссионных линий.
Оптическая галактика NGC 5128, подобно большинству эллиптических систем, если и вращается, то очень медленно. Зато пылевой слой вращается, причем картина его вращения типична для спиральных галактик. Центры пылевой полосы и эллипса совпадают, и в этой системе, состоящей из двух компонентов, преобладает гравитационный потенциал эллиптического компонента. Такая конфигурация встречается крайне редко. Не исключено, что именно этой особенностью галактики связана бурная активность ее центрального источника.
Продолжение ЗДЕСЬ.