Просторы Вселенной не прекращают удивлять земных наблюдателей разнообразием загадочных объектов, а одним из невероятных открытий космологии ушедшего столетия стали квазары.
Эти сверкающие объекты излучают самое значительное количество энергии, обнаруженное во Вселенной. Находясь на колоссальном расстоянии от Земли, они демонстрируют большую яркость, чем космические тела, расположенные в 1000 раз ближе. Согласно современному определению, квазар – это активное ядро галактики, где протекают процессы, освобождающие огромную массу энергии. Сам термин означает «похожий на звезду радиоисточник». Именно по причине электромагнитного излучения и значительного красного смещения, открытые объекты были определены как новые, находящиеся на границах вселенной.
Инфракрасный снимок Квазара в тандеме с зарождающейся галактикой со вспышкой звездообразования
Квазары выделяют в 100 раз больше энергии, чем совокупность всех светил в нашей галактике. Большинство квазаров и нас разделяют 10 млрд. световых лет, а дошедший до Земли их свет послан еще до процесса его формирования. Первоначально предполагалось, что все псевдозвезды являются мощными источниками радиоизлучения, но к 2004 году стало известно, что, оказывается, таких совсем немного – порядка 10%, остальные же – считаются радиоспокойными.
История открытия
3C 273 — квазар в созвездии Дева. Считается первым астрономическим объектом идентифицированным в качестве квазара.
Первый квазар был замечен американскими астрономами А. Сендиджем и Т. Метьюзом, проводившими наблюдение за звездами в калифорнийской обсерватории. В 1963 году М. Шмидт с помощью рефлекторного телескопа, собирающего в одну точку электромагнитное излучение, обнаружил отклонение в спектре наблюдаемого объекта в красную сторону, определяющее, что его источник удаляется от нашей системы. Последующие исследования показали, что небесное тело, записанное как 3C 273, находится на отдалении в 3 млрд. св. лет и отдаляется с огромной скоростью – 240 000 км/с. Московские ученые Шаров и Ефремов изучили имевшиеся ранние фотографии объекта и выяснили, что он неоднократно менял свою яркость. Нерегулярная смена интенсивности блеска предполагает маленький размер источника.
Строение и теория происхождения
Квазары и процесс возникновения их мощного излучения все еще не разгаданы до конца. Рассматривается несколько версий, объясняющих чем они являются по сути.
Большинство ученых-астрофизиков склонны предполагать, что это черная дыра гигантского масштаба, поглощающая окружающее вещество. Под воздействием притяжения частицы набирают огромную скорость, натыкаются друг на друга и ударяются, их температура от этого повышается, появляется видимое свечение. Непреодолимое притяжение энергии черной дыры заставляет вещество двигаться к центру по спирали и превращаться в аккреционный диск – структуры, возникающей при падении обращающихся частиц на массивное космическое тело. Магнитная индукция черной дыры посылает часть вещества к полюсам, где создаются джеты – узкие пучки, излучающие радиоволны. На краях аккреционного диска температура понижается, и длина волн возрастает до инфракрасного спектра.
Другая гипотеза считает квазары юными галактиками в период их формирования. Существует вариант, объединяющий две версии, согласно которому, черная дыра поглощает зарождающиеся вещество галактики. Количество найденных квазаров к 2005 году равнялось 195 000, но этот процесс непрерывен, постоянно открываются новые объекты.
Необычные свойства
Изображение с космического телескопа Хаббла показывает самый отдаленный квазар (обведен белым), появившийся менее чем через 1 млрд. лет после Большого Взрыва.
Активность квазара изменяется во всех диапазонах: инфракрасных и ультрафиолетовых волн, видимого света, рентгеновских лучей, радиоволн. Величина его энергии в 1 млн. раз больше, чем у любой открытой звезды. Вариации светимости объекта происходят в разные промежутки времени – от года до недели. Такие колебания характерны для космических тел, размер которых находится в границах светового года.
Квазар QSO-160 913 + 653 228 расположенный в этом скоплении галактик, снятых телескопом Хаббл, удален от нас на расстоянии 9 млрд. св. лет!
Для обозначения степени «покраснения» света квазаров, используется буква z (красное смещение). В начале 80-х годов были найдены несколько исключительно удаленных небесных объектов, у которых значение z = 4,0. Их радиосигнал стартовал до начала зарождения нашей галактики. Недавно замечен квазар, имеющий смещение z = 6,42, т. е. расстояние до него составляет более 13 млрд. световых лет. Энергия, излучаемая небольшой псевдозвездой, может дать Земле запас электричества на несколько миллиардов лет вперед. Это опасные соседи, а их яркий свет, который мы наблюдаем, это отблески от пропавшей в черной дыре вещества молодой галактики. К счастью, об угрозе для нашей планеты речь не идет – такие явления не замечены в ближайших галактиках. Наблюдение за древнейшими объектами, ставшими ровесниками Вселенной, показало, что она не просто увеличивается, а разлетается с огромной скоростью.
На расстоянии 2 млрд световых лет от нашего дома находится самый мощный и смертоносный объект во всей нашей Вселенной. Квазар - это ослепительный луч энергии, протяженность которого составляет несколько миллиардов километров. Ученые не могут до конца изучить этот объект.
Что такое квазар
Сегодня астрономы всего мира пытаются изучить квазары, их происхождение и принцип действия. Многочисленные исследования доказывают, что квазар – это огромный, бесконечно движущийся котел смертоносного газа. Мощнейший источник энергии объекта находится внутри, в самом сердце квазара. Это огромная черная дыра. Квазар весит столько же, сколько весят миллиарды солнц.Квазар поглощает все, что попадается на его пути. Черная дыра разбивает целые звезды и галактики, засасывая их внутрь себя до тех пор, пока они полностью не сотрутся и не растворятся в ней. На сегодняшний день квазар – это самое худшее, что только может быть во Вселенной.
Объекты далекого космоса
Квазары – самые отдаленные и яркие объекты в изученной человечеством Вселенной. В 60-е года прошлого века ученые считали их радио-звездами, ведь они были обнаружены при помощи сильнейшего источника радиоволн. Термин «квазар» произошел от словосочетания «квазизвездный радиоисточник». Также можно встретить название QSOs в многочисленных трудах ученых о космосе. Поле того как мощность оптических радиотелескопов стала намного больше, астрономы обнаружили, что квазар – это не звезда, а неизвестный науке звездообразный объект.
Предполагается, что радиоизлучение исходит не из самого квазара, а от лучей, которыми он окружен. Квазары до сих пор являются одними из самых загадочных объектов, которые расположены далеко за пределами Галактики. На сегодняшний день мало кто может рассказать про квазары. Что это такое и как устроены эти небесные тела, смогут ответить только самые опытные астрономы и ученые. Единственное, что точно доказано, что квазары выделяют огромнейшее количество энергии. Она равна той, что выделяют 3 млн солнц! Некоторые квазары выделяют в 100 раз больше энергии, чем все вместе взятые звезды нашей Галактики. Интересно, что все вышеперечисленное квазар производит на участке, приблизительно равному Солнечной системе.
Излучение и величина квазаров
Следы предшествующих галактик были обнаружены вокруг квазаров. Их распознавали как объекты с красным смещением, которые имеют электромагнитное излучение вместе с радиоволнами и невидимым светом, и имеющие очень маленькие угловые размеры. Эти факторы до открытия квазаров не давали возможности отличить их звезд – точечных источников. Наоборот, протяженные источники скорее соответствуют форме галактик. Для сравнения: коэффициент средней величины самого яркого квазара составляет 12,6, а самой яркой звезды – 1,45.
Где находятся загадочные небесные объекты
Черные дыры, пульсары и квазары находятся достаточно далеко от нас. Они являются самыми отдаленными небесными телами во Вселенной. Квазары имеют самое большое инфракрасное излучение. По спектральному анализу астрономы имеют возможность определять скорость движения различных объектов, расстояние между ними и до них от Земли.
Если излучение квазара краснеет, значит, он движется по направлению от Земли. Чем больше покраснение - тем дальше от нас квазар и его скорость возрастает. Все виды квазаров движутся на очень высоких скоростях, которые, в свою очередь, бесконечно меняются. Доказано, что скорость движения квазаров доходит до отметки 240 тыс. км/сек., а это почти 80% скорости света!
Мы не увидим современные квазары
Так как это самые отдаленные от нас объекты, то сегодня мы наблюдаем их движения, происходившие миллиарды лет назад. Поскольку свет только успел добраться до нашей Земли. Скорее всего, самыми отдаленными, а поэтому и самыми древними являются именно квазары. Космос позволяет нам увидеть их такими, какими они только появились около 10 млрд лет назад. Можно предположить, что некоторые из них сегодня уже перестали существовать.
Что представляют собой квазары
Хоть это явление изучено и недостаточно, но, по предварительным данным, квазар – это огромная черная дыра. Ее материя ускоряет свое движение, когда воронка дыры затягивает материю, что приводит к нагреванию этих частиц, их трению друг о друга и бесконечному движению общей массы материи. Скорость молекул квазара становится с каждой секундной все больше, а температура все выше. Сильнейшее трение частиц обусловливает выделение огромного количества света и других видов излучений, например таких, как рентген. Ежегодно черные дыры могут поглощать массу, равную одному нашему Солнцу. Как только затянутая в смертельную воронку масса поглотится, выделенная энергия разольется излучениями в две стороны: вдоль южного и северного полюсов квазара. Астрономы называют это необычное явление «космический самолет».
Последние наблюдения астрономов показывают, что в основном эти небесные объекты находятся в центре эллиптических галактик. По одной из теорий происхождения квазаров, они представляют собой молодую галактику, в которой массивнейшая черная дыра поглощает окружающее ее вещество. Основоположники теории говорят о том, что источником излучения выступает аккреционный диск этой дыры. Он находится в центре галактики, а из этого следует, что красное спектральное смещение квазаров больше космологического ровно на величину гравитационного смещения. Это ранее предсказывал Эйнштейн в своей общей теории относительности.
Квазары часто сравнивают с маяками Вселенной. Их видно с самых дальних расстояний, благодаря им изучают ее эволюцию и структуру. С помощью «небесного маяка» изучают распределение любого вещества на луче зрения. А именно: самые сильные спектральные линии поглощения водорода трансформируются в линии по красному смещению поглощения.
Версии ученых о квазарах
Существует и другая схема. Квазар, по мнению некоторых ученых, - это формирующаяся молодая галактика. Эволюция галактик мало изучена, так как человечество намного моложе, чем они. Возможно, квазары – это раннее состояние образования галактик. Можно предположить, что выброс их энергии происходит из самых молодых ядер активных новых галактик.
Другие астрономы и вовсе считают квазары точками пространства, в которых новая материя Вселенной берет свое начало. Их гипотеза доказывает полную противоположность черной дыре. Человечеству понадобится немало времени, чтобы изучить стигматы квазаров.
Известные квазары
Первый из обнаруженных квазаров был открыт Мэтьюзом и Сендиджем в 1960 году. Он располагался в созвездии Девы. Скорее всего, он связан с 16-ю звездами этого созвездия. По истечении трех лет Мэтьюз заметил, что этот объект имеет огромное красное спектральное смещение. Единственным доказывающим фактором, что это не звезда, стало его выделение большого количества энергии на относительно небольшом участке пространства.
Наблюдения человечества
История квазаров началась с изучения и измерения по специальной программе видимых угловых размеров радиоактивных источников.
В 1963 году квазаров уже насчитывали около 5. В этом же году голландские астрономы доказали спектральное смещение линий к красному спектру. Они доказали, что это происходит из-за космологического смещения в результате их удаления, поэтому расстояние можно было высчитывать по закону Хаббла. Практически сразу еще два ученых Ю. Ефремов и А. Шаров открыли переменность блеска обнаруженных квазаров. Благодаря фотометрическим снимкам, они установили, что переменность имеет периодичность всего в несколько дней.
Один из ближайших к нам квазаров (3С 273) имеет красное смещение и блеск, соответствующий расстоянию приблизительно в 3 млдр. световых лет. Самые отдаленные небесные объекты в сотни раз превосходят свечение обычных галактик. Их легко зарегистрировать при помощи современных радиотелескопов на расстоянии 12 млрд световых лет и более. Недавно был зарегистрирован новый квазар на расстоянии 13,5 млрд световых лет от Земли.
Сложно точно подсчитать, сколько квазаров обнаружено на сегодняшний день. Это происходит как из-за постоянных открытий новых объектов, так и из-за отсутствия четкой границы между активными галактиками и квазарами. В 1987 году был опубликован список зарегистрированных квазаров в размере 3594, в 2005 их было более 195 тыс., а сегодня их число перевалило за 200 тыс.
Изначально термин «квазар» обозначал некий класс объектов, которые в видимом (оптическом) диапазоне очень похожи на звезду. Но они имеют ряд отличий: сильнейшее радиоизлучение и малые угловые размеры (< 10).
Такое первоначальное представление об этих телах сложилось во времена их открытий. И оно верно и сейчас, но все же ученые распознали и радиоспокойные квазары. Они не создают такого сильного излучения. По состоянию на 2015 год, таких объектов зарегистрировано около 90% от всех известных.
Сегодня стигматы квазаров определяют по красному перемещению спектра. Если в космосе обнаружено тело, имеющее подобное смещение и выделяющее мощный поток энергии, то у него есть все шансы носить название «квазар».
Заключение
На сегодняшний день астрономы насчитывают около двух тысяч таких небесных тел. Главным инструментом для изучения квазаров является космический телескоп Хаббл. Так как технические прогрессы человечества не могут не радовать своими успехами, то можно предположить, что в будущем мы разгадаем загадку о том, что такое квазар и черная дыра. Возможно, они являются своеобразным «мусорным ящиком», который поглощает все ненужные объекты, а может, они и есть центры и энергия Вселенной.
|
КВАЗАРЫ
- квазизвездные (сокращенно - QSO, звездообразные) источники радиоизлучения. Около 1960г небольшое количество радиоисточников было очень надежно отождествлено со звездами, что было полной неожиданностью. Ведь до сих пор космические радиоисточники отождествлялись либо с галактиками, либо с туманностями (например, образовавшимися при вспышках сверхновых звезд). Ожидаемые потоки радиоизлучении даже от самых близких звезд должны быть крайне незначительны. А между тем отождествленные со звездами радиоисточники были довольно интенсивны. Вполне естественно, что астрономы-оптики сразу же заинтересовались этими звездами. М. Шмидт
получил и исследовал спектр такой довольно яркой звезды 13-й величины, отождествленной с интенсивным радиоисточником 3С 273. Таким образом первый квазар был открыт астрофизиком Маартен ШМИДТ
5 августа 1962 года в обсерватории Маунт - Паломар - звездообразный объект 3С 273 (созв. Девы, 12,5 m , на расстоянии 590 Мпк (1,92 млрд.св.лет), скорость удаления 47400 км/с, красное смещение z=0,16, масса в 10 8 солнечных), являющегося источником мощного радиоизлучения отождествленные с линиями бальмеровской серии в спектре Н и линией ионизированного магния сильно смещенные к красному концу спектра. Звездные координаты квазара ЗС 273 были определены путем наблюдения его покрытия Луной на обсерватории «Паркском» в Австралии. Светимость 3С 273 приблизительно в сто раз превышает светимость нашей Галактики, считающейся гигантской звездной системой. С объектами такой высокой светимости астрономы тогда еще не встречались. Следует заметить, что удивительные свойства объекта 3С 273 были открыты только благодаря тому, что он оказался радиоисточником. На небе имеется много тысяч звездочек 13-й величины, и среди них объект 3С 273, многократно попадавший в поле зрения оптических телескопов и долгие годы решительно ничем не привлекавший к себе внимания. |
|
.jpg) |
|
| На этом телескопе впервые были отождествлены радиоисточник 3С 273 и слабая звездочка с удивительно большим красным смещением. Размер основного зеркала телескопа "Паркском" - 64 м, общий вес - 300 т. | Купол 5-метрового телескопа "Паломар", находящегося на высоте 1706 м над уровнем моря. Главное зеркало весит 13 т и имеет фокусное расстояние 16,5 м. Изучение спектрального состава. Построен в 1947 году. |
 |
 |
| Фотография квазара PG 1012+008 (яркое пятно в центре), взаимодействующего с галактикой, пролетавшей по соседству. И если между ними всего 35 тыс. световых лет, то от Земли они удалены на 1,5 млрд. световых лет. Гравитационные силы переместили звезды с их прежних орбит, и теперь многие из них упадут в черную дыру в центре квазара | Квазар 3C273 |
 |
 |
| Серия последовательных радиоизображений квазара 3C 273 - кажущаяся скорость перемещения яркой области джета существенно превышает скорость света. Однако это обстоятельство не опровергает СТО Эйнштейна, поскольку реальная скорость движения яркой области меньше скорости света, а видимое сверхсветовое движение обусловлено направленностью джета в сторону Земли. | Часть заряженных частиц направляется магнитным полем к полюсам черной дыры и вылетает оттуда с огромной скоростью. Так образуются наблюдаемые учеными джеты, длина которых достигает 1 млн. световых лет. Частицы в джете сталкиваются с межзвездным газом, излучая радиоволны. |
 |
 |
| На оптическом изображении квазара 3С 273 хорошо виден джет, испускаемый черной дырой. | Сверхмассивная черная дыра втягивает в себя окружающее вещество (аккреция вещества) пролетающей звезды. Супермассивная "черная дыра" в галактике RX J1242-11 коснулась неосторожной звезды и проглотила её. Этот уникальный процесс наблюдали американский космический телескоп "Чандра" и европейский телескоп "Ньютон" в рентгеновском диапазоне. Зафиксированная катастрофа произошла на расстоянии 25 тысяч световых лет от Земли. |
 |
 |
| Изображение квазара HE 1013-2136 (в центре) и его соседей. Яркий дугообразный приливной хвост простирается к левому нижнему углу на расстояние более 150 000 световых лет. Второй, более короткий и слабый хвост виден в направлении правого верхнего угла. | Та же область, как и на предыдущем изображении, но обработанное на компьютере. Чётко видны два приливных хвоста, а также точечные структуры. В частности, видна очень близкая (20000 световых лет) галактика компаньон (в положении 5 часов), которая может находиться в гравитационном взаимодействии с родительской галактикой квазара. |
Нужно заметить, что вскоре после открытия квазаров были обнаружены такой же природы оптические объекты без признаков радиоизлучения. Они получили название "радиоспокойные" квазары. Оказалось, что таких квазаров во много десятков раз больше, чем радиоизлучающих.
Были обнаружены квазары, у которых период переменности составляет 200 сек, а в основном изменения в оптической и радиодиапазоне от нескольких дней до года. У некоторых обнаружено рентгеновское излучение. Впервые рентгеновское излучение от внегалактического объекта было обнаружено еще в 1971 г. на первом специализированном рентгеновском спутнике "Ухуру", заложившем основы современной рентгеновской астрономии. Этим объектом сказалась одна из ближайших радиогалактик NGC 4486. Другим метагалактическим рентгеновским источником оказалась яркая сейфертовская галактика NGC 4151. Не подлежит сомнению, что излучает активное ядро этой галактики. Вскоре был обнаружен слабый поток рентгеновского излучения и от первого открытого квазара 3С 273, а также от радиогалактики Лебедь-А. Новый этап в изучении внегалактических рентгеновских источников наступил в 1979 г., после запуска космической лаборатории имени Эйнштейна. На этой обсерватории чувствительность приемной рентгеновской аппаратуры была в 1000 раз выше, чем на "Ухуру", при очень хорошей угловой разрешающей способности. В результате оказалось возможным осуществить массовое определение рентгеновского излучения большого количества квазаров, а также сейфертовских галактик. Кроме того, был получен большой наблюдательный материал по рентгеновскому излучению скоплений галактик, представляющий особый интерес.
Всего было исследовано рентгеновское излучение более чем 100 квазаров и большого количества сейфертовских галактик и скоплений. Практически все квазары являются источниками рентгеновского излучения, мощность которого меняется в широких пределах, от сотых долей полного излучения нашей Галактики (10 44 эрг/с) до значений, в тысячу раз превосходящих полную мощность Галактики. Как правило, рентгеновское излучение квазаров переменно; это указывает (как в случае радиоизлучения), что оно возникает в малой области. Наличие мощного рентгеновского излучения квазаров и активных ядер галактик свидетельствует о происходящих там грандиозных процессах, связанных с нагревом газа до температуры порядка сотни миллионов градусов. По-видимому, часть рентгеновского излучения не связана с горячей плазмой, а создается релятивистскими электронами, взаимодействующими с полем излучения большой плотности (явление Комптона).
Радиоструктура квазаров во многом напоминает радиогалактики, так что обычно по одной лишь этой структуре отличить квазары невозможно. Так же, как и у радиогалактик, очень часто наблюдаются двойные радиоисточники, между которыми находится компактный, иногда переменный, радиоисточник, совпадающий по своим координатам со звездообразным оптическим объектом - квазаром. В очень редких случаях у самых близких квазаров около звездообразного объекта наблюдаются очень слабые протяженные образования. От квазара 3С 273 исходит слабая струя - выброс протяженностью около 20". На таком огромном расстоянии этим угловым размерам соответствует линейная протяженность около 100 тысяч световых лет. Эта струя, помимо оптического излучения, излучает также радиоволны, так что квазар 3С 273 можно рассматривать как двойной радиоисточник. В 1963г Э.Сэндидж
завершил работу по изучению движения газа в сравнительно близкой к нам галактике М82 и пришел к выводу, что характер этого движения указывает на то, что приблизительно 1,5 млрд. лет назад из ядра М 82 произошел выброс газовых масс, более чем в миллион раз превосходящих массу Солнца. Эти и другие подобные им факты и привели академика Амбарцумяна к мысли, что в состав галактических ядер входят сверхплотные тела из незвезднои материи. Следует заметить, что аналогичные выбросы наблюдаются также и у некоторых радиогалактик. Оптическое излучение квазаров имеет нетепловую природу и связано с очень мощным выделением энергии (до 10 41 Вт) в небольшом объеме пространства. Невероятно высокая светимость квазаров позволяет уверенно наблюдать их с расстояний в миллиарды св.лет.
Важным вопросом является принадлежность квазаров к скоплениям галактик. Долгое время нельзя было решить вопрос в положительном смысле. Это и понятно, ведь квазары (в оптическом диапазоне спектра видны как слабые объекты, похожие на голубоватые звездочки) излучают в сотни раз интенсивнее "нормальных" галактик, поэтому последние, находящиеся в том же скоплении, будут слишком слабы, чтобы изучаться спектроскопически. Ведь критерием принадлежности к одному скоплению является одинаковое красное смещение у галактик и квазаров. Только для немногих, сравнительно близких квазаров, удалось обнаружить скопления галактик, в которых они находятся.
В 1982 году австралийскими астрономами был открыт новый квазар, получивший название PKS 200-330, у которого обнаружилось рекордное для того времени красное смещение Z==3,78. Это означает, что спектральные линии отдаляющегося от нас астрономического объекта в результате эффекта Доплера имеют длину волны, в 3,78 раза превышающую значение неподвижного источника светоизлучения. Расстояние до этого квазара, видимого в оптический телескоп как звезда девятнадцатой величины, составляет 12,8 млрд световых лет.
Во второй половине 80-х годов было зафиксировано еще несколько наиболее отдаленных квазаров, величина красного смещения которых уже превышает 4,0. Таким образом, радиосигналы, посланные этими квазарами тогда, когда еще не была сформирована наша Галактика, в том числе Солнечная система, можно только сегодня зарегистрировать на земле. А преодолевают эти лучи огромное расстояние - более 13 млрд световых лет. Эти следующие друг за другом астрономические открытия были сделаны в ходе конкурентной научной гонки австралийских астрономов из обсерватории Сайдинг-Спринг и их американских коллег из обсерватории Маунт-Паломар в Калифорнии. Сегодня самый удаленный от нас объект - квазар PC 1158+4635 с красным смещением, равным 4,733. Расстояние до него составляет 13,2 млрд световых лет..
Но вот в той же обсерватории Маунт-Паломар посредством 5-метрового телескопа американские звездные исследователи во главе с отважным охотником за квазарами М. Шмидтом в сентябре 1991 года окончательно подтвердили слухи о существовании более далекого от нас астрономического объекта. Величина красного смещения рекордно далекого квазара под номером PC 1247+3406 составляет 4,897. Кажется, дальше уже некуда. Излучение этого квазара доходит до нашей планеты за время, почти равное возрасту Вселенной. Так что новый рекордсмен располагается, если можно так выразиться, на самом краю необъятного и бесконечного в своем расширении мироздания.
Сейчас известно тысячи квазаров и почти все они отстают от нас на миллиарды св.лет, т.е. имеют сильное красное смещение. Самый удаленный из известных 4С 41.17 с красным смещением z=0,91, удаленными на 13 млрд.св.лет. Максимальное красное смещение может быть равно 5, то есть это для объекта в момент, когда Вселенная была вдвое моложе, чем сегодня. Квазары имеют диаметр в 1 св.год и по светимости в100 раз превосходят светимость нормальных галактик. Их переменность в оптическом и радиодиапазоне составляет от нескольких дней до многих лет. Статистическая отчётность показывает, что относительное количество квазаров убывает по мере роста мощности их излучения. Важнейшим результатом таких статистических исследований является вывод о том, что на более ранних этапах эволюции Вселенной, когда ее размеры были в 3-5 раз меньше нынешних, квазаров было гораздо больше, чем сейчас. В ту отдаленную эпоху квазаров было почти столько же, сколько и "нормальных" галактик. Нельзя исключить гипотезу, что тогда все галактики были квазарами!
Обращает на себя внимание то обстоятельство, что количество квазаров, начиная со значения красного смещения, превосходящего некоторый предел (соответствующий увеличению длины волны в 4,5 - 5 раз), резко падает. Т.е. среди галактик, большинство которых наблюдается на расстоянии до 4 млрд.св.лет мало квазаров, большинство их удалено на расстояние до 14 млрд.св.лет, что указывает на то, что раньше активных ядер галактик было значительно больше (10млрд.св.лет назад в 1000 раз больше). Эпоха расцвета квазаров 3-7 млрд.св.лет после Большого Взрыва по предположению Г.Марк Войт
(Институт Космического телескопа им. Хаббла, США). Практически все звездообразные объекты звездной величины ниже 23 m это квазары.
На сегодняшний день наиболее распространена точка зрения, согласно которой квазар - это сверхмассивная черная дыра, втягивающая в себя окружающее вещество (аккреция вещества). По мере приближения к черной дыре заряженные частицы разгоняются, сталкиваются, и это приводит к сильному излучению света. Если черная дыра при этом имеет мощное магнитное поле, то оно дополнительно закручивает падающие частицы и собирает их в тонкие пучки, джеты, разлетающиеся от полюсов.
Под действием мощных гравитационных сил, создаваемых черной дырой, вещество устремляется к центру, но движется при этом не по радиусу, а по сужающимся окружностям - спиралям. При этом закон сохранения момента импульса заставляет вращающиеся частицы двигаться все быстрее по мере приближения к центру черной дыры, одновременно собирая их в аккреционный диск, так что вся «конструкция» квазара чем-то напоминает Сатурн с его кольцами. В аккреционном диске скорости частиц очень велики, и их столкновения порождают не только энергичные фотоны (рентгеновское излучение), но и другие длины волн электромагнитного излучения. При столкновениях энергия частиц и скорость кругового движения уменьшаются, они потихоньку приближаются к черной дыре и поглощаются ею. Другая часть заряженных частиц направляется магнитным полем к полюсам черной дыры и вылетает оттуда с огромной скоростью. Так образуются наблюдаемые учеными джеты, длина которых достигает 1 млн. световых лет. Частицы в джете сталкиваются с межзвездным газом, излучая радиоволны. В центре аккреционного диска температура относительно невысокая, она достигает 100 000 К. Эта область излучает рентгеновские лучи. Чуть дальше от центра температура еще немного ниже - примерно 50 000 К, там излучается ультрафиолет. С приближением же к границе аккреционного диска температура падает и в этой области происходит излучение электромагнитных волн все большей длины, вплоть до инфракрасного диапазона.
Ядра обычных галактик внутри которых находятся черная дыра с массой до 1 млрд. масс Солнца (обычно в 100 млн. масс Солнца и радиусом до 5а.е. в центре обычных галактик. Так для 3С273 черная дыра должна иметь размер Солнечной системы - 10 8 км, чтобы удержать массу 10 8 солнечной, для нашего Солнца черная дыра составляла бы размер порядка 6км). Так или иначе, но предположение о сверхмассивной черной дыре в центре галактики оказалось плодотворным и способным объяснить многие свойства квазаров.
Так, например, масса черной дыры, находящейся в центре типичной галактики, составляет 10 6 -10 10 солнечных масс и, следовательно, ее гравитационный радиус варьируется в пределах Зх10 6 -Зх10 10 км, что согласуется с предыдущей оценкой размеров квазаров.
Новейшие данные также подтверждают компактность тех областей, из которых исходит свечение. Например, 5-летние наблюдения позволили определить орбиты шести звезд, вращающихся около похожего центра излучения, находящегося в нашей галактике. Одна из них недавно пролетела от черной дыры на расстоянии, составляющем всего 8 световых часов, двигаясь со скоростью 9 000 км/с.
Как только вокруг черной дыры появляется материя в любой форме, черная дыра начинает излучать энергию, поглощая вещество. На начальной стадии, когда формировались первые галактики, вокруг черных дыр было много вещества, являющегося для них своеобразной «пищей», и черные дыры светились очень ярко - вот они, квазары! Кстати, энергии, которую средний квазар излучает за секунду, хватило бы для обеспечения Земли электричеством на миллиарды лет. А один рекордсмен с номером 550014+81 излучает свет в 60 тысяч раз интенсивнее всего на шего Млечного пути с его сотней миллиардов звезд!
Когда вещества в окрестности центра становится меньше, свечение ослабевает, но тем не менее ядро галактики продолжает оставаться самой яркой ее областью (это явление, называемое «Активное галактическое ядро», астрономам известно давно). Наконец, настает момент, когда черная дыра поглощает из окружающего пространства основную часть ве щества, после чего излучение почти прекращается и черная дыра становится тусклым объектом. Но она ждет своего часа! Как только в окрестностях появится новое вещество (например, при столкновении двух галактик), черная дыра засияет с новой силой, с жадностью поглощая звезды и частицы окружающего межзвездного газа. Так что, стать заметным квазару удается только за счет своего окружения. Современная техника уже позволяет различить вокруг далеких квазаров отдельные звездные структуры, являющиеся питательной средой для ненасытных черных дыр.
Впрочем, в наше время, когда столкновения галактик редки, квазары возникать не могут. И судя по всему, это действительно так - почти все наблюдаемые квазары находятся на очень существенном удалении, а значит, прилетающий от них свет был испущен очень давно, еще в те времена, когда рождались первые галактики.
Эта галерея портретов квазаров, полученных Космическим телескопом Хаббла, позволяет увидеть их ближайшие окрестности: сами квазары выглядят как яркие звездообразные объекты с дифракционными крестами. Изображения в центральной и правой колонках показывают квазары, связанные с разрушенными сталкивающимися и сливающимися галактиками, в которых должно быть достаточно вещества, чтобы подпитывать голодную черную дыру.
Сам термин «квазар» образовался от слов quas istella r и r adiosource, буквально означая: , похожий на звезду. Это самые яркие объекты нашей Вселенной, имеющие очень сильное . Их относят к активным галактическим ядрам – это не укладывающиеся в традиционную классификацию.
Многие считают их огромными , интенсивно всасывающими в себя всё, что их окружает. Вещество, приближаясь к ним, разгоняется и очень сильно разогревается. Под воздействием магнитного поля чёрной дыры частицы собираются в пучки, которые разлетаются от её полюсов. Этот процесс сопровождается очень ярким свечением. Есть версия, что квазары – это галактики в начале своей жизни, и фактически, мы видим их появление.
Если предположить, что квазар – некая сверхзвезда, сжигающая составляющий её водород, то массу она должна иметь до миллиарда солнечной!
Но это противоречит современной науке, считающей, что звезда, массой больше 100 солнечных, обязательно будет неустойчивой и, вследствие этого, распадётся. Источник их гигантской энергии тоже пока остается загадкой.
Яркость
Квазары имеют громадную мощность излучения. Она может превышать мощность излучения всех звёзд целой галактики в сотни раз. Мощь так велика, что объект, отдалённый от нас на миллиарды световых лет, мы можем увидеть в обычный телескоп.
Получасовая мощность излучения квазара может быть сопоставима с энергией, выделившейся при взрыве сверхновой.
Светимость может превышать светимость галактик в тысячи раз, а ведь последние состоят из миллиардов звёзд! Если сравнивать количество энергии, произведённое в единицу времени квазаром и то разница получится в 10 триллионов раз! А размер такого объекта может быть вполне сравним с объёмом .
Возраст
Возраст этих суперобъектов определяется десятками миллиардов лет. Ученые вычислили: если сегодня соотношение квазаров и галактик 1: 100000, то 10 млрд. лет назад оно было 1: 100.
Расстояния до квазаров
Расстояния до удалённых объектов Вселенной определяются с помощью . Для всех наблюдаемых квазаров характерно сильное красное смещение, то есть, они удаляются. И скорость их удаления просто фантастическая. Например, для объекта 3С196 была вычислена скорость 200000 км/сек (две трети скорости света)! А до него около 12 млрд. световых лет. Для сравнения, галактики летят с максимальными скоростями «всего» в десятки тысяч км/сек.
Некоторые астрономы считают, что и потоки энергии от квазаров, и расстояния до них несколько преувеличены. Дело в том, что нет уверенности в методах изучения сверхдалёких объектов, за всё время интенсивных наблюдений не удалось достаточно определённо установить расстояния до квазаров.
Переменность
Настоящая загадка – переменность квазаров. Они изменяют свою светимость с необычайной частотой, у галактик таких изменений не бывает. Период изменений может исчисляться годами, неделями и сутками. Рекордом считается изменение блеска в 25 раз за один час. Эта переменность характерна для всех излучений квазара. Исходя из последних наблюдений, выясняется, что бо льшая часть квазаров расположена возле центров громадных эллиптических галактик.
Изучая их, нам становится более понятной структура Вселенной и её эволюция.
Иногда встречается обозначение с префиксом QSR .
Все квазары видны лишь в весьма крупные телескопы, и лишь наиболее яркий квазар - 3C 273 при благоприятных условиях наблюдения можно найти в крупный любительский телескоп.
Общий список
Таблица заполнена в соответствии с вики-статьями соответствующих квазаров, где и указываются ссылки на авторитетные источники. Если в таблице значение параметра указано как «? », значит его значение отсутствует на вики-странице данного квазара. Отметка «-» означает, что значение параметра неизвестно науке.
| Общеизвестное название |
Название (J2000) |
Созвездие | Координаты (J2000.0) |
m v | Примечание | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 3C 273 | QSO J1229+0203 | Дева | 12,86 | 0,1584 | ||
| 3C 48 | QSO J0137+3309 | Треугольник | 16,06 | 0,367000 | ||
| Крест Эйнштейна | QSO J2237+0305 | Пегас | 16,78 | ? | ||
| J0159+0033 | J0159+0033 | |||||
| Бездомный | QSO J0452-2953 | Резец | 16,0 | 0,2860 | ||
| ULAS J1120+0641 | ULAS J1120+0641 | Лев | ? | 7,085 |
Список квазаров с собственными именами
Ниже приводится список квазаров, имеющих собственные имена, не относящиеся к каким-либо обзорам, каталогам или спискам.
| Название | Происхождение названия | Примечание |
|---|---|---|
| Крест Эйнштейна | По учетверённому, гравитационным линзированием , виду этого квазара, образующего практически совершенный крест, а также в честь Эйнштейна , чья теория позволила предсказать и объяснить явление гравитационных линз . |
См. также
Напишите отзыв о статье "Список квазаров"
Примечания
Ссылки
Группы исследования квазаров и других АЯГ
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Список квазаров
– Она приехала гостить ко мне, – сказала княжна Марья. – Граф и графиня будут на днях. Графиня в ужасном положении. Но Наташе самой нужно было видеть доктора. Ее насильно отослали со мной.
– Да, есть ли семья без своего горя? – сказал Пьер, обращаясь к Наташе. – Вы знаете, что это было в тот самый день, как нас освободили. Я видел его. Какой был прелестный мальчик.
Наташа смотрела на него, и в ответ на его слова только больше открылись и засветились ее глаза.
– Что можно сказать или подумать в утешенье? – сказал Пьер. – Ничего. Зачем было умирать такому славному, полному жизни мальчику?
– Да, в наше время трудно жить бы было без веры… – сказала княжна Марья.
– Да, да. Вот это истинная правда, – поспешно перебил Пьер.
– Отчего? – спросила Наташа, внимательно глядя в глаза Пьеру.
– Как отчего? – сказала княжна Марья. – Одна мысль о том, что ждет там…
Наташа, не дослушав княжны Марьи, опять вопросительно поглядела на Пьера.
– И оттого, – продолжал Пьер, – что только тот человек, который верит в то, что есть бог, управляющий нами, может перенести такую потерю, как ее и… ваша, – сказал Пьер.
Наташа раскрыла уже рот, желая сказать что то, но вдруг остановилась. Пьер поспешил отвернуться от нее и обратился опять к княжне Марье с вопросом о последних днях жизни своего друга. Смущение Пьера теперь почти исчезло; но вместе с тем он чувствовал, что исчезла вся его прежняя свобода. Он чувствовал, что над каждым его словом, действием теперь есть судья, суд, который дороже ему суда всех людей в мире. Он говорил теперь и вместе с своими словами соображал то впечатление, которое производили его слова на Наташу. Он не говорил нарочно того, что бы могло понравиться ей; но, что бы он ни говорил, он с ее точки зрения судил себя.
Княжна Марья неохотно, как это всегда бывает, начала рассказывать про то положение, в котором она застала князя Андрея. Но вопросы Пьера, его оживленно беспокойный взгляд, его дрожащее от волнения лицо понемногу заставили ее вдаться в подробности, которые она боялась для самой себя возобновлять в воображенье.
– Да, да, так, так… – говорил Пьер, нагнувшись вперед всем телом над княжной Марьей и жадно вслушиваясь в ее рассказ. – Да, да; так он успокоился? смягчился? Он так всеми силами души всегда искал одного; быть вполне хорошим, что он не мог бояться смерти. Недостатки, которые были в нем, – если они были, – происходили не от него. Так он смягчился? – говорил Пьер. – Какое счастье, что он свиделся с вами, – сказал он Наташе, вдруг обращаясь к ней и глядя на нее полными слез глазами.
Лицо Наташи вздрогнуло. Она нахмурилась и на мгновенье опустила глаза. С минуту она колебалась: говорить или не говорить?
– Да, это было счастье, – сказала она тихим грудным голосом, – для меня наверное это было счастье. – Она помолчала. – И он… он… он говорил, что он желал этого, в ту минуту, как я пришла к нему… – Голос Наташи оборвался. Она покраснела, сжала руки на коленах и вдруг, видимо сделав усилие над собой, подняла голову и быстро начала говорить:
– Мы ничего не знали, когда ехали из Москвы. Я не смела спросить про него. И вдруг Соня сказала мне, что он с нами. Я ничего не думала, не могла представить себе, в каком он положении; мне только надо было видеть его, быть с ним, – говорила она, дрожа и задыхаясь. И, не давая перебивать себя, она рассказала то, чего она еще никогда, никому не рассказывала: все то, что она пережила в те три недели их путешествия и жизни в Ярославль.