Μάζα κβάζαρ. Το πιο καταστροφικό αντικείμενο στο σύμπαν

Ένα κβάζαρ είναι ένας γαλαξίας στο αρχικό στάδιο της ανάπτυξής του, στο κέντρο του οποίου υπάρχει μια τεράστια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, η μάζα της οποίας είναι δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ήλιου μας. Τα κβάζαρ εκπέμπουν τόση πολλή ακτινοβολία που ξεπερνούν όλα τα άλλα αντικείμενα στο Σύμπαν. Για το λόγο αυτό, τα κβάζαρ είναι πολύ δύσκολο να μελετηθούν - η εκπεμπόμενη ακτινοβολία δεν επιτρέπει σε αυτά τα αντικείμενα να φαίνονται λεπτομερώς.

Κατά μέσο όρο, ένα κβάζαρ παράγει περίπου 10 τρισεκατομμύρια φορές περισσότερη ενέργεια ανά δευτερόλεπτο από τον Ήλιο μας. Η μαύρη τρύπα μέσα στο κβάζαρ ρουφάει απολύτως ό,τι έχει πρόσβαση. Κοσμική σκόνη, αστεροειδείς, κομήτες, πλανήτες ακόμα και τεράστια αστέρια - όλα αυτά γίνονται καύσιμο για αυτόν τον γίγαντα.

Σήμερα είναι πολύ δύσκολο να προσδιοριστεί ο ακριβής αριθμός των κβάζαρ που ανακαλύφθηκαν, γεγονός που εξηγείται, αφενός, από τη συνεχή ανακάλυψη νέων κβάζαρ και, αφετέρου, από την έλλειψη σαφούς ορίου μεταξύ των κβάζαρ και άλλων τύπων ενεργούς γαλαξίες. Το 1987, ήταν γνωστά 3.594 κβάζαρ. Μέχρι το 2005, ο αριθμός αυτός είχε αυξηθεί στις 195.000. Τα πιο μακρινά κβάζαρ, λόγω της απίστευτης φωτεινότητάς τους, εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από τη φωτεινότητα των συνηθισμένων γαλαξιών, καταγράφονται με χρήση ραδιοτηλεσκόπιων σε απόσταση μεγαλύτερη από 12 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Πρόσφατες παρατηρήσεις έχουν δείξει ότι τα περισσότερα κβάζαρ βρίσκονται κοντά στα κέντρα τεράστιων ελλειπτικών γαλαξιών.

Τα κβάζαρ συγκρίνονται με τους φάρους του Σύμπαντος. Είναι ορατά από τεράστιες αποστάσεις και εξερευνούν τη δομή και την εξέλιξη του Σύμπαντος. Το φάσμα ακτινοβολίας του κβάζαρ αντιπροσωπεύει όλα τα μήκη κύματος που μετρώνται από σύγχρονους ανιχνευτές, από ραδιοκύματα έως σκληρή ακτινοβολία γάμμα με κβαντική ενέργεια πολλών τεραηλεκτρονβολτ. Τα κβάζαρ συνήθως περιβάλλονται από έναν δακτύλιο κοσμικής σκόνης και ανάλογα με τη θέση του, υπάρχουν δύο τύποι κβάζαρ. Ο πρώτος τύπος είναι όταν ο δακτύλιος βρίσκεται έτσι ώστε να μην εμποδίζει το κβάζαρ από τον παρατηρητή. Τα κβάζαρ του δεύτερου τύπου προστατεύονται από τους φακούς των τηλεσκοπίων μέσω του "τοίχου" του δακτυλίου.

Πριν από λίγο καιρό, χρησιμοποιώντας ένα τεράστιο τηλεσκόπιο στη Χιλή, οι επιστήμονες κατάφεραν να μελετήσουν ένα από τα κβάζαρ, το οποίο ανήκει στον δεύτερο τύπο. Ανακάλυψαν ότι αυτό το κβάζαρ περιβάλλεται από ένα νεφέλωμα ιονισμένου αερίου που εκτείνεται σε 590.000 έτη φωτός, περίπου έξι φορές τη διάμετρο του Γαλαξία. Το νεφέλωμα χρησιμεύει ως γέφυρα που συνδέει το κβάζαρ με έναν γειτονικό γαλαξία και αυτό το γεγονός μπορεί να θεωρηθεί ως υποστήριξη για την υπόθεση ότι τα κβάζαρ χρησιμοποιούν κοντινά αστρικά σμήνη ως «καύσιμο».

Οι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι η δραστηριότητα κβάζαρ προκαλείται από συγκρούσεις γαλαξιών. Πρώτον, οι γαλαξίες συγκρούονται και οι μαύρες τρύπες τους συγχωνεύονται στο σύμπαν. Σε αυτή την περίπτωση, η μαύρη τρύπα βρίσκεται στο κέντρο του κουκούλι σκόνης που σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα της σύγκρουσης και αρχίζει να απορροφά εντατικά την ύλη. Μετά από περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια, η λάμψη από το περιβάλλον της τρύπας γίνεται τόσο δυνατή που οι εκπομπές ακτινοβολίας αρχίζουν να διαπερνούν το κουκούλι. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται ένα κβάζαρ. Μετά από άλλα 100 εκατομμύρια χρόνια, η διαδικασία σταματά και η κεντρική μαύρη τρύπα αρχίζει να συμπεριφέρεται ξανά ήρεμα.
Μόλις πρόσφατα, οι επιστήμονες μπόρεσαν να φωτογραφίσουν για πρώτη φορά κβάζαρ που συγκρούονται. Στο πλαίσιο της εργασίας, οι επιστήμονες ενδιαφέρθηκαν για ένα διπλό κβάζαρ, το οποίο βρίσκεται σε απόσταση 4,6 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη στον αστερισμό της Παρθένου.

Οι γαλαξίες Seyfertop είναι σχετικά κοντά μας, ενώ οι περισσότεροι ραδιογαλαξίες βρίσκονται σε ενδιάμεσες αποστάσεις. Πολύ πιο μακριά στο διάστημα υπάρχουν κβάζαρ - οι πιο ισχυρές πηγές ενέργειας. Η ανακάλυψη των κβάζαρ απαιτούσε προσεκτική, σχεδόν αστυνομική έρευνα.

Αυτή η ιστορία ξεκινά το 1960. Οι αστρονόμοι του ραδιοφώνου βελτίωναν τις μεθόδους τους για τον εντοπισμό της θέσης των πηγών ραδιοφώνου. Η ραδιοφωνική πηγή 3S48 φαινόταν να συμπίπτει με ένα αστέρι, σε αντίθεση με κανένα άλλο: όλο το φάσμα περιείχε φωτεινές γραμμές που δεν μπορούσαν να συσχετιστούν με κανένα από τα γνωστά άτομα. Στη συνέχεια, το 1962, ένα άλλο μυστηριώδες αστέρι προφανώς συνέπεσε με μια άλλη ραδιοφωνική πηγή, το 3S 273.

Η λέξη "κβάζαρ" επινοήθηκε ως συντομογραφία του "quasi-stellar radio source." Το "Quasi-stellar" σημαίνει "σαν ένα αστέρι, αλλά όχι ένα αστέρι". Οι αστρονόμοι πιστεύουν τώρα ότι τα κβάζαρ είναι ο λαμπρότερος τύπος ενεργών γαλαξιακών πυρήνων. Έχουν ήδη ανακαλυφθεί χιλιάδες κβάζαρ.

Αν και τα πρώτα από αυτά βρέθηκαν από αστρονόμους ραδιοφώνου, μόνο το ένα δέκατο των γνωστών κβάζαρ εκπέμπουν ραδιοκύματα. Στις φωτογραφίες μοιάζουν με αστέρια (που σημαίνει ότι είναι μικροί σε σύγκριση με τους γαλαξίες), αλλά όλα έχουν υψηλή μετατόπιση προς το κόκκινο. Η μεγαλύτερη μετατόπιση προς το κόκκινο είναι σχεδόν 5. Σε αυτή την περίπτωση, το μήκος κύματος του φωτός που στέλνει το κβάζαρ τεντώνεται κατά περίπου 6 φορές. Αυτή η παραμόρφωση είναι πολύ ισχυρότερη από ό,τι για τους περισσότερους γαλαξίες, αν και έχουν ανακαλυφθεί αρκετοί εξαιρετικά αμυδροί γαλαξίες υψηλής μετατόπισης ερυθρού χρησιμοποιώντας τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια.

Το φως από μακρινά κβάζαρ φτάνει δισεκατομμύρια μίλια μακριά, έτσι τα κβάζαρ μας λένε για συνθήκες που υπήρχαν στο Σύμπαν πριν από πολύ καιρό.

Πού βρίσκονται τα κβάζαρ;

Τα περισσότερα κβάζαρ έχουν πολύ υψηλές μετατοπίσεις στο κόκκινο. Ο Edwin Hubble έδειξε πώς να χρησιμοποιήσετε την ερυθρή μετατόπιση ενός γαλαξία για να προσδιορίσετε την απόστασή του. Μπορούμε να εφαρμόσουμε την ίδια μέθοδο στα κβάζαρ; Με άλλα λόγια, η μετατόπιση προς το κόκκινο ενός κβάζαρ δείχνει την απόστασή του από εμάς; Σύμφωνα με πολλούς αστρονόμους, αυτό είναι αλήθεια: πιστεύουν ότι οι κβάζαρ ακολουθούν το νόμο του Hubble.

Οι μεγάλες μετατοπίσεις στο κόκκινο των κβάζαρ σημαίνουν ότι βρίσκονται πολύ μακριά, σε αποστάσεις δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Τα κβάζαρ είναι σημαντικά για την αστρονομία για δύο λόγους. Πρώτον, για να τα δούμε αυτά και τα τηλεσκόπια μας από τόσο τεράστια απόσταση, πρέπει να απελευθερώσουν απίστευτα μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Δεύτερον, επειδή το φως τους χρειάζεται δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς, τα κβάζαρ μπορούν να μας πουν για συνθήκες που υπήρχαν σε όλο το σύμπαν πριν από πολύ καιρό. Οι αστρονόμοι θέλουν να μάθουν τι κάνει τα κβάζαρ να λάμπουν τόσο έντονα, και παρατηρώντας τα πιο μακρινά κβάζαρ, μπορούν να δουν πώς ήταν το Σύμπαν πολύ πριν από τη γέννηση του Ήλιου.

Παρατήρηση ενεργών κέντρων

Οι ενεργοί γαλαξίες και τα κβάζαρ παράγουν πολύ περισσότερη ενέργεια από τους κανονικούς γαλαξίες - γι' αυτό μπορούμε να τους δούμε σε τόσο τεράστιες αποστάσεις. Στους κανονικούς γαλαξίες, σχεδόν όλο το φως εκπέμπεται από κανονικά αστέρια. Στους γαλαξίες υψηλής ενέργειας, η συνολική ποσότητα ενέργειας που εκπέμπεται υπερβαίνει κατά πολύ την παραγωγή των αστεριών. Πολύ λεπτομερείς χάρτες που συντάχθηκαν από αστρονόμους ραδιοφώνου δείχνουν ότι η συντριπτική πλειονότητα της περίσσειας ενέργειας προέρχεται από τις κεντρικές περιοχές των γαλαξιών.

Μαύρες τρύπες στους γαλαξίες

Τώρα πολλοί είναι βέβαιοι ότι οι πυρήνες των ενεργειακά ενεργών γαλαξιών φιλοξενούν γιγάντιες μαύρες τρύπες. Πιθανώς οι μάζες τους κυμαίνονται από αρκετές χιλιάδες έως αρκετά δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble έχει ανιχνεύσει δίνες ύλης σε τροχιά γύρω από μαύρες τρύπες. Μόλις σχηματιστεί μια τρύπα, συνεχίζει να μεγαλώνει αντλώντας ύλη από τις γύρω περιοχές. Σε γιγάντιους γαλαξίες όπως ο M87, η κεντρική μαύρη τρύπα μπορεί να καταναλώσει το ισοδύναμο πολλών αστεριών σε μια μέρα.

Η μαύρη τρύπα και ο γύρω δίσκος γεμίζουν συνεχώς με νέα μέρη ύλης. Οι κεντρικές περιοχές των γαλαξιών είναι πυκνά γεμάτες με αστέρια. Τα πολύ πυκνά αστρικά σμήνη μπορούν να αναπληρώσουν τα αποθέματα καυσίμου. Αυτό θα μπορούσε να είναι αέριο που εκτοξεύεται από την επιφάνεια των κανονικών άστρων κατά την εξέλιξή τους ή θα μπορούσε να είναι συντρίμμια από έναν πολύ μεγάλο αριθμό εκρήξεων σουπερνόβα. Καθώς μια μαύρη τρύπα γίνεται πιο μαζική, η αυξανόμενη ισχύς του βαρυτικού της πεδίου της επιτρέπει να συλλαμβάνει πιο εύκολα αστέρια και να τα σχίζει σε κομμάτια.

Στα κανονικά αστέρια, η ενέργεια απελευθερώνεται όταν το υδρογόνο μετατρέπεται σε ήλιο μέσω της πυρηνικής σύντηξης. Αυτή η διαδικασία μετατρέπει την ενέργεια σε λιγότερο από το 1 τοις εκατό της μάζας. Μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα είναι πολύ πιο αποτελεσματική. Για τους περισσότερους γαλαξίες υψηλής ενέργειας στο Σύμπαν, η κύρια πηγή ενέργειας δεν είναι προφανώς η πυρηνική καύση μέσα σε κανονικά αστέρια, αλλά η δράση μιας περιστρεφόμενης μαύρης τρύπας.

Κβάζαρ

Τα κβάζαρ είναι τα πιο μακρινά αντικείμενα που μπορεί κανείς να δει με τηλεσκόπιο. Μερικά κβάζαρ απέχουν 15 δισεκατομμύρια έτη φωτός από εμάς. Όταν το φως από ένα πολύ μακρινό κβάζαρ περνά μέσα από ένα σμήνος γαλαξιών, η διαδρομή της φωτεινής δέσμης κάμπτεται.

Χιλιάδες και χιλιάδες κβάζαρ είναι πλέον γνωστά και σχεδόν όλα απέχουν αρκετά δισεκατομμύρια έτη φωτός από τον Γαλαξία μας. Τα πιο μακρινά κβάζαρ πετούν μακριά μας με ταχύτητες που φτάνουν τα εννέα δέκατα της ταχύτητας της εκτίμησης. Για να ανιχνεύσουν πολύ μακρινά αντικείμενα, οι αστρονόμοι ερευνούν πολλά, πολλά αμυδρά αντικείμενα. Χρησιμοποιώντας μεγάλα οπτικά τηλεσκόπια, είναι δυνατό να ληφθούν φάσματα εκατοντάδων τέτοιων αντικειμένων ανά νύχτα, γεγονός που επιταχύνει την αναζήτηση κβάζαρ σε μεγάλες μετατοπίσεις στο κόκκινο.

Τα πολύ μακρινά αντικείμενα δίνουν στους αστρονόμους την ευκαιρία να ταξιδέψουν στο χρόνο. Όταν βλέπουμε ένα αστέρι ή γαλαξία 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας, παρατηρούμε κάτι που είναι 10 δισεκατομμύρια χρόνια νεότερο από ό,τι είναι τώρα ο Γαλαξίας μας, τη στιγμή της παρατήρησης. Αυτό συμβαίνει επειδή χρειάζεται φως 10 δισεκατομμύρια χρόνια για να ταξιδέψει σε εμάς. Αναμφίβολα, με τα δισεκατομμύρια χρόνια, οι μακρινοί γαλαξίες έχουν αλλάξει πολύ.

Παρατηρώντας μακρινούς γαλαξίες, οι αστρονόμοι κάνουν κάτι που οι ιστορικοί δεν μπορούν: οι αστρονόμοι μπορούν πραγματικά να κοιτάξουν πίσω στο παρελθόν του σύμπαντος και να δουν άμεσα ποιες συνθήκες υπήρχαν πριν, ενώ οι ιστορικοί χρησιμοποιούν λιγότερα από πλήρη στοιχεία από περασμένες εποχές.

Ένας λόγος για τον οποίο χρειάζονται ολοένα μεγαλύτερα και πιο αποτελεσματικά τηλεσκόπια είναι ότι παρατηρώντας τα πιο απομακρυσμένα μέρη του Σύμπαντος μπορούμε να μάθουμε πώς ήταν στο παρελθόν. Βλέπουμε αυτά τα αντικείμενα σε μια εποχή που οι γαλαξίες μόλις έχουν αρχίσει να σχηματίζονται.

Η βαρύτητα δημιουργεί φακούς

Η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν δηλώνει ότι το φως, περνώντας μέσα από ένα ισχυρό βαρυτικό πεδίο, κάμπτει την τροχιά του. Μια περίφημη δοκιμή αυτής της θεωρίας πραγματοποιήθηκε κατά τη διάρκεια μιας έκλειψης ηλίου το 1919. Οι θέσεις των αστεριών που παρατηρήθηκαν κοντά στον ηλιακό δίσκο άλλαξαν ελαφρώς λόγω του γεγονότος ότι οι ακτίνες του φωτός, που περνούσαν πολύ κοντά στον Ήλιο, παρέκκλιναν κάπως από μια ευθεία γραμμή .

Τα κβάζαρ παρουσιάζουν επίσης αυτό το αποτέλεσμα, αλλά με πολύ πιο δραματικό τρόπο. Τα κβάζαρ σπάνια εμφανίζονται στον ουρανό το ένα δίπλα στο άλλο. Αλλά το 1979, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ένα ζευγάρι πανομοιότυπων κβάζαρ που βρίσκονταν πολύ κοντά το ένα στο άλλο. Στην πραγματικότητα, αυτές αποδείχθηκαν δύο εικόνες του ίδιου αντικειμένου, το φως από το οποίο παραμορφώθηκε από έναν βαρυτικό φακό. Κάπου κατά μήκος της διαδρομής της δέσμης φωτός που προέρχεται από αυτό το κβάζαρ, υπάρχει κάτι πολύ πυκνό και ογκώδες. Η βαρύτητα αυτού του αντικειμένου χωρίζει το φως σε διπλή εικόνα.

Πολλοί βαρυτικοί φακοί είναι πλέον γνωστοί. Μερικά από αυτά δημιουργούν πολλαπλές εικόνες μακρινών κβάζαρ. Άλλες φορές, ένα μακρινό κβάζαρ θολώνει σε ένα όμορφο λιβάδι φωτός. Η οπτική ψευδαίσθηση συμβαίνει επειδή το φως από μακρινά κβάζαρ περνά μέσα από ένα σύμπλεγμα γαλαξιών στο δρόμο του προς τη Γη. Εάν ένα τέτοιο σμήνος περιέχει πυκνά συγκεντρωμένη μάζα - όπως μια γιγάντια μαύρη τρύπα ή ένας τεράστιος ελλειπτικός γαλαξίας - τότε εμφανίζεται μια παραμορφωμένη εικόνα.

Από το σπίτι μας είναι το πιο ισχυρό και θανατηφόρο αντικείμενο σε ολόκληρο το Σύμπαν μας. Ένα κβάζαρ είναι μια εκθαμβωτική δέσμη ενέργειας που εκτείνεται σε αρκετά δισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Οι επιστήμονες δεν μπορούν να μελετήσουν πλήρως αυτό το αντικείμενο.

Τι είναι ένα κβάζαρ

Σήμερα, οι αστρονόμοι σε όλο τον κόσμο προσπαθούν να μελετήσουν τα κβάζαρ, την προέλευση και την αρχή λειτουργίας τους. Πολυάριθμες μελέτες αποδεικνύουν ότι ένα κβάζαρ είναι ένα τεράστιο, ατελείωτα κινούμενο καζάνι θανατηφόρου αερίου. Η πιο ισχυρή πηγή ενέργειας του αντικειμένου βρίσκεται μέσα, στην ίδια την καρδιά του κβάζαρ. Αυτή είναι μια τεράστια μαύρη τρύπα. Ένα κβάζαρ ζυγίζει όσο δισεκατομμύρια ήλιοι.

Ο Κβάζαρ απορροφά ό,τι μπαίνει στο δρόμο του. συνθλίβει ολόκληρα αστέρια και γαλαξίες, ρουφώντας τα μέσα του μέχρι να διαγραφούν εντελώς και να διαλυθούν σε αυτό. Σήμερα, ένα κβάζαρ είναι ό,τι χειρότερο μπορεί να υπάρξει στο Σύμπαν.

Αντικείμενα στο βαθύ διάστημα

Τα κβάζαρ είναι τα πιο μακρινά και φωτεινότερα αντικείμενα στο Σύμπαν που μελετήθηκαν από την ανθρωπότητα. Στη δεκαετία του '60 του περασμένου αιώνα, οι επιστήμονες τους θεωρούσαν αστέρια ραδιοφώνου, επειδή ανακαλύφθηκαν χρησιμοποιώντας την ισχυρότερη πηγή ραδιοκυμάτων. Ο όρος «κβάζαρ» προέρχεται από τη φράση «οιονεί αστρική ραδιοφωνική πηγή». Μπορείτε επίσης να βρείτε το όνομα QSOs σε πολυάριθμες εργασίες επιστημόνων για το διάστημα. Καθώς η δύναμη των οπτικών ραδιοτηλεσκοπίων έγινε πολύ μεγαλύτερη, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι ένα κβάζαρ δεν είναι αστέρι, αλλά ένα αντικείμενο σε σχήμα αστεριού άγνωστο στην επιστήμη.

Υποτίθεται ότι η ραδιοεκπομπή δεν προέρχεται από το ίδιο το κβάζαρ, αλλά από τις ακτίνες που το περιβάλλουν. Τα κβάζαρ εξακολουθούν να είναι ένα από τα πιο μυστηριώδη αντικείμενα που βρίσκονται πολύ πέρα ​​από τα όρια του Γαλαξία. Σήμερα, λίγοι άνθρωποι μπορούν να μιλήσουν για κβάζαρ. Τι είναι και πώς λειτουργούν μπορούν να απαντηθούν μόνο από τους πιο έμπειρους αστρονόμους και επιστήμονες. Το μόνο πράγμα που έχει σίγουρα αποδειχθεί είναι ότι τα κβάζαρ εκπέμπουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Είναι ίσο με αυτό που εκπέμπουν 3 εκατομμύρια ήλιοι! Μερικά κβάζαρ εκπέμπουν 100 φορές περισσότερη ενέργεια από όλα τα αστέρια του Γαλαξία μας μαζί. Είναι ενδιαφέρον ότι το κβάζαρ παράγει όλα τα παραπάνω σε μια περιοχή περίπου στο μέγεθος του ηλιακού συστήματος.

Ακτινοβολία και μέγεθος κβάζαρ

Ίχνη προηγούμενων γαλαξιών έχουν βρεθεί γύρω από κβάζαρ. Αναγνωρίστηκαν ως μετατοπισμένα προς το κόκκινο αντικείμενα που εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μαζί με ραδιοκύματα και αόρατο φως και έχουν πολύ μικρές γωνιακές διαστάσεις. Πριν από την ανακάλυψη των κβάζαρ, αυτοί οι παράγοντες δεν καθιστούσαν δυνατή τη διάκριση των αστεριών τους - σημειακών πηγών. Αντίθετα, οι εκτεταμένες πηγές είναι πιο πιθανό να αντιστοιχούν στο σχήμα των γαλαξιών. Για σύγκριση, ο μέσος λόγος μεγέθους του λαμπρότερου κβάζαρ είναι 12,6 και ο μέσος όρος του λαμπρότερου αστέρα είναι 1,45.

Πού βρίσκονται τα μυστηριώδη ουράνια αντικείμενα;

Οι μαύρες τρύπες, τα πάλσαρ και τα κβάζαρ είναι αρκετά μακριά από εμάς. Είναι τα πιο μακρινά ουράνια σώματα στο Σύμπαν. Τα κβάζαρ έχουν τη μεγαλύτερη υπέρυθρη ακτινοβολία. Οι αστρονόμοι έχουν την ευκαιρία να προσδιορίσουν την ταχύτητα κίνησης διαφόρων αντικειμένων, την απόσταση μεταξύ τους και σε αυτά από τη Γη.

Εάν η ακτινοβολία του κβάζαρ γίνει κόκκινη, σημαίνει ότι απομακρύνεται από τη Γη. Όσο μεγαλύτερη είναι η ερυθρότητα, τόσο πιο μακριά είναι το κβάζαρ από εμάς και η ταχύτητά του αυξάνεται. Όλοι οι τύποι κβάζαρ κινούνται με πολύ υψηλές ταχύτητες, οι οποίες με τη σειρά τους αλλάζουν ατελείωτα. Έχει αποδειχθεί ότι η ταχύτητα των κβάζαρ φτάνει τα 240 χιλιάδες km/sec, δηλαδή σχεδόν το 80%

Δεν θα δούμε σύγχρονα κβάζαρ

Δεδομένου ότι αυτά είναι τα πιο απομακρυσμένα αντικείμενα από εμάς, σήμερα παρατηρούμε τις κινήσεις τους που συνέβησαν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Αφού το φως κατάφερε μόνο να φτάσει στη Γη μας. Πιθανότατα, τα πιο μακρινά, και επομένως τα πιο αρχαία, είναι τα κβάζαρ. Το διάστημα μας επιτρέπει να τα δούμε καθώς εμφανίστηκαν μόλις πριν από περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια. Μπορεί να υποτεθεί ότι μερικά από αυτά έχουν πάψει να υπάρχουν σήμερα.

Τι είναι τα κβάζαρ

Αν και αυτό το φαινόμενο δεν έχει μελετηθεί αρκετά, σύμφωνα με προκαταρκτικά στοιχεία, ένα κβάζαρ είναι μια τεράστια μαύρη τρύπα. Η ύλη του επιταχύνεται καθώς η δίνη της τρύπας ρουφάει την ύλη, προκαλώντας αυτά τα σωματίδια να θερμαίνονται, να τρίβονται μεταξύ τους και να προκαλούν τη συνολική μάζα της ύλης να κινείται ατελείωτα. Η ταχύτητα των μορίων κβάζαρ γίνεται γρηγορότερη κάθε δευτερόλεπτο και η θερμοκρασία αυξάνεται. Η ισχυρή τριβή των σωματιδίων προκαλεί την απελευθέρωση τεράστιας ποσότητας φωτός και άλλων, όπως οι ακτίνες Χ. Κάθε χρόνο, οι μαύρες τρύπες μπορούν να απορροφήσουν τη μάζα ενός Ήλιου μας. Μόλις απορροφηθεί η μάζα που σύρεται στη χοάνη θανάτου, η απελευθερωμένη ενέργεια θα εξαπλωθεί ως ακτινοβολία προς δύο κατευθύνσεις: κατά μήκος του νότιου και του βόρειου πόλου του κβάζαρ. Οι αστρονόμοι αποκαλούν αυτό το ασυνήθιστο φαινόμενο «διαστημικό αεροπλάνο».

Πρόσφατες παρατηρήσεις από αστρονόμους δείχνουν ότι αυτά τα ουράνια αντικείμενα βρίσκονται κυρίως στο κέντρο των ελλειπτικών γαλαξιών. Σύμφωνα με μια θεωρία για την προέλευση των κβάζαρ, αντιπροσωπεύουν έναν νεαρό γαλαξία στον οποίο μια τεράστια μαύρη τρύπα απορροφά την ύλη που τον περιβάλλει. Οι ιδρυτές της θεωρίας λένε ότι η πηγή της ακτινοβολίας είναι ο δίσκος προσαύξησης αυτής της τρύπας. Βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία και από αυτό προκύπτει ότι η φασματική ερυθρή μετατόπιση των κβάζαρ είναι μεγαλύτερη από την κοσμολογική ακριβώς κατά την ποσότητα της βαρυτικής μετατόπισης. Αυτό είχε προβλεφθεί προηγουμένως από τον Αϊνστάιν στη γενική θεωρία της σχετικότητας.

Συχνά τα κβάζαρ συγκρίνονται με τους φάρους του Σύμπαντος. Είναι ορατά από τις μεγαλύτερες αποστάσεις, χάρη σε αυτά μελετάται η εξέλιξη και η δομή τους. Χρησιμοποιώντας έναν «ουράνιο φάρο», μελετάται η κατανομή οποιασδήποτε ουσίας κατά μήκος της οπτικής γραμμής. Δηλαδή: οι ισχυρότερες φασματικές γραμμές απορρόφησης του υδρογόνου μετατρέπονται σε γραμμές κατά μήκος της κόκκινης μετατόπισης απορρόφησης.

Εκδόσεις επιστημόνων για κβάζαρ

Υπάρχει ένα άλλο σχέδιο. Ένα κβάζαρ, σύμφωνα με ορισμένους επιστήμονες, είναι ένας νεαρός γαλαξίας υπό κατασκευή. Η εξέλιξη των γαλαξιών είναι ελάχιστα μελετημένη, αφού η ανθρωπότητα είναι πολύ νεότερη από αυτούς. Ίσως τα κβάζαρ είναι μια πρώιμη κατάσταση σχηματισμού γαλαξιών. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι η απελευθέρωση της ενέργειάς τους προέρχεται από τους νεότερους πυρήνες των ενεργών νέων γαλαξιών.

Άλλοι αστρονόμοι θεωρούν ακόμη και τα κβάζαρ ως σημεία στο διάστημα από όπου προέρχεται η νέα ύλη στο Σύμπαν. Η υπόθεσή τους αποδεικνύει το ακριβώς αντίθετο από μια μαύρη τρύπα. Η ανθρωπότητα θα χρειαστεί πολύ χρόνο για να μελετήσει τα στίγματα των κβάζαρ.

Διάσημα κβάζαρ

Το πρώτο κβάζαρ που ανακαλύφθηκε ανακαλύφθηκε από τους Matthews και Sandage το 1960. Βρισκόταν στον αστερισμό της Παρθένου. Πιθανότατα, σχετίζεται με 16 αστέρια αυτού του αστερισμού. Μετά από τρία χρόνια, ο Μάθιους παρατήρησε ότι το αντικείμενο είχε μια τεράστια φασματική μετατόπιση προς το κόκκινο. Ο μόνος παράγοντας που αποδεικνύει ότι δεν ήταν αστέρι ήταν η απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας ενέργειας σε μια σχετικά μικρή περιοχή του διαστήματος.

Παρατηρήσεις της ανθρωπότητας

Η ιστορία των κβάζαρ ξεκίνησε με τη μελέτη και τη μέτρηση των ορατών γωνιακών μεγεθών των ραδιενεργών πηγών χρησιμοποιώντας ένα ειδικό πρόγραμμα.

Το 1963 υπήρχαν ήδη περίπου 5 κβάζαρ.Την ίδια χρονιά, Ολλανδοί αστρονόμοι απέδειξαν τη φασματική μετατόπιση των γραμμών προς το κόκκινο φάσμα. Απέδειξαν ότι αυτό οφειλόταν στην κοσμολογική μετατόπιση ως αποτέλεσμα της απομάκρυνσής τους, οπότε η απόσταση μπορούσε να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας το νόμο του Hubble. Σχεδόν αμέσως, δύο ακόμη επιστήμονες, ο Yu. Efremov, ανακάλυψαν τη μεταβλητότητα της φωτεινότητας των κβάζαρ που ανακαλύφθηκαν. Χάρη στις φωτομετρικές εικόνες, διαπίστωσαν ότι η μεταβλητότητα έχει περιοδικότητα μόνο λίγων ημερών.

Ένα από τα πλησιέστερα σε εμάς κβάζαρ (3C 273) έχει μετατόπιση προς το κόκκινο και φωτεινότητα που αντιστοιχεί σε απόσταση περίπου 3 δισεκατομμυρίων. έτη φωτός. Τα πιο μακρινά ουράνια αντικείμενα είναι εκατοντάδες φορές φωτεινότερα από τους συνηθισμένους γαλαξίες. Μπορούν εύκολα να ανιχνευθούν χρησιμοποιώντας σύγχρονα ραδιοτηλεσκόπια σε απόσταση 12 δισεκατομμυρίων ετών φωτός ή περισσότερο. Ένα νέο κβάζαρ εντοπίστηκε πρόσφατα σε απόσταση 13,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.

Είναι δύσκολο να υπολογίσουμε ακριβώς πόσα κβάζαρ έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα. Αυτό οφείλεται τόσο στη συνεχή ανακάλυψη νέων αντικειμένων όσο και στην έλλειψη σαφούς ορίου μεταξύ ενεργών γαλαξιών και κβάζαρ. Το 1987, δημοσιεύθηκε ένας κατάλογος καταχωρημένων κβάζαρ με ποσό 3594, το 2005 ήταν περισσότεροι από 195 χιλιάδες και σήμερα ο αριθμός τους έχει ξεπεράσει τις 200 χιλιάδες.

Αρχικά, ο όρος «κβάζαρ» υποδήλωνε μια συγκεκριμένη κατηγορία αντικειμένων που, στο ορατό (οπτικό) εύρος, μοιάζουν πολύ με ένα αστέρι. Αλλά έχουν μια σειρά από διαφορές: πολύ ισχυρή εκπομπή ραδιοφώνου και μικρές γωνιακές διαστάσεις (< 10 0).

Αυτή η αρχική ιδέα αυτών των σωμάτων αναπτύχθηκε τη στιγμή των ανακαλύψεών τους. Και εξακολουθεί να είναι αλήθεια, αλλά ακόμα οι επιστήμονες έχουν αναγνωρίσει ραδιο-ήσυχα κβάζαρ. Δεν δημιουργούν τόση ακτινοβολία. Από το 2015, καταγράφηκε περίπου το 90% όλων των γνωστών αντικειμένων.

Σήμερα, τα στίγματα των κβάζαρ καθορίζονται από την κόκκινη μετατόπιση του φάσματος. Εάν ένα σώμα ανακαλυφθεί στο διάστημα που έχει παρόμοια μετατόπιση και εκπέμπει μια ισχυρή ροή ενέργειας, τότε έχει κάθε πιθανότητα να ονομαστεί «κβάζαρ».

συμπέρασμα

Σήμερα, οι αστρονόμοι μετρούν περίπου δύο χιλιάδες τέτοια ουράνια σώματα. Το κύριο όργανο για τη μελέτη των κβάζαρ είναι το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Δεδομένου ότι η τεχνολογική πρόοδος της ανθρωπότητας δεν μπορεί παρά να μας ευχαριστήσει με τις επιτυχίες της, μπορούμε να υποθέσουμε ότι στο μέλλον θα λύσουμε το αίνιγμα του τι είναι ένα κβάζαρ και μια μαύρη τρύπα. Ίσως είναι ένα είδος «κουτιού σκουπιδιών» που απορροφά όλα τα περιττά αντικείμενα ή ίσως είναι τα κέντρα και η ενέργεια του Σύμπαντος.

Το 1963, έγινε μια ανακάλυψη εξαιρετικής σημασίας: ανακαλύφθηκαν κβάζαρ - αντικείμενα των οποίων το φως (και τα ραδιοκύματα) χρειάστηκαν έως και 15 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσουν σε εμάς. Αυτό σημαίνει ότι τώρα τα βλέπουμε όπως ήταν λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, με αποτέλεσμα να ξεκινήσει η ιστορία του Σύμπαντος μας.

Τι είναι τα κβάζαρ; Πρώτα απ 'όλα, αυτές είναι πηγές ραδιοκυμάτων. Εξ ου και το όνομά τους: οιονεί (δηλαδή σχεδόν) αστρικές ραδιοφωνικές πηγές. Τα κβάζαρ εξέπληξαν τους πάντες, πρώτα απ 'όλα, με την κολοσσιαία δύναμή τους: όντας στην ίδια την «άκρη» του Σύμπαντος, εξέπεμψαν τόσο έντονη ακτινοβολία που όχι μόνο έφτασε σε εμάς, αν και ήταν σε διέλευση για περισσότερα από 10 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά το έφτασε πολύ έντονο. Άλλωστε, ένα κβάζαρ μπορεί να παρατηρηθεί με το απλούστερο τηλεσκόπιο των 20 εκατοστών, ενώ για να παρατηρηθούν αντικείμενα που βρίσκονται χιλιάδες φορές πιο κοντά χρειάζονται τηλεσκόπια πέντε μέτρων! Ένα κβάζαρ εκπέμπει τόσο τεράστια ποσότητα ενέργειας που τίθεται ένα εύλογο ερώτημα από πού προέρχεται. Η ενέργεια που εκπέμπει σε μισή ώρα είναι ίση με όλη την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης Supernova! Η φωτεινότητα κάθε κβάζαρ είναι χίλιες φορές μεγαλύτερη από τη φωτεινότητα μεγάλων γαλαξιών, που περιλαμβάνουν δισεκατομμύρια αστέρια! Ένα άλλο εντυπωσιακό πράγμα σχετικά με το κβάζαρ είναι η συμπαγής ποσότητα αυτού του εργοστασίου ενέργειας. Ένα κβάζαρ είναι πιο συγκρίσιμο σε μέγεθος με ένα αστέρι παρά με έναν γαλαξία. (Γι' αυτό ονομάστηκε «οιονεί» αστρική πηγή. Φυσικά, το κύριο ερώτημα είναι πώς λειτουργεί το κβάζαρ, πώς λειτουργεί το ενεργειακό του εργοστάσιο ή, όπως λένε οι φυσικοί, ποια είναι η φυσική του φύση. Δεν είναι λιγότερο εκπληκτικό το γεγονός ότι εργοστάσιο ενέργειας λειτουργεί ακανόνιστα. Η ενέργεια που εκπέμπεται από ένα κβάζαρ (εκπέμπει ορατό φως, υπεριώδη ακτινοβολία, υπέρυθρες και ακτίνες Χ, ραδιοκύματα) αλλάζει όχι μόνο σε αρκετά χρόνια, αλλά και σε αρκετούς μήνες ή και εβδομάδες. Αυτό συμβαίνει με μια μέση ηλικία 10 εκατομμυρίων ετών! τότε εξηγήστε τέτοιες σημαντικές διαταραχές στο έργο της ενέργειας του κβάζαρ. Για παράδειγμα, το κβάζαρ 345 άλλαξε τη φωτεινότητά του σε τρεις εβδομάδες κατά το ήμισυ και ο αριθμός κβάζαρ 466 στον ίδιο τρίτο κατάλογο του Κέμπριτζ (CS) άλλαξε τη φωτεινότητά του κατά το ήμισυ ακόμη και μέσα σε λίγες μέρες (σε διάστημα αρκετών μηνών, η φωτεινότητά του άλλαξε 20 φορές!) Τέτοιες αλλαγές είναι χαρακτηριστικές όχι μόνο της ορατής φωτεινότητας, αλλά και της έντασης της ραδιοεκπομπής του κβάζαρ.

Λάβετε υπόψη ότι τώρα λαμβάνουμε πληροφορίες για εκείνα τα κβάζαρ που υπήρχαν πριν από περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια. Έχοντας υπάρξει μόνο για 10 εκατομμύρια χρόνια, έπαψαν να είναι κβάζαρ. Έτσι, μιλάμε για αντικείμενα που υπήρχαν στο Σύμπαν πριν σχηματιστεί η Γη. Αυτή η χρονική μετατόπιση (η ικανότητα να ταξιδεύεις στο παρελθόν και η αδυναμία να δεις τι συμβαίνει τώρα στις μακρινές γωνιές του) συμβαίνει επειδή μπορεί να χρειαστούν δισεκατομμύρια χρόνια για να μεταδοθούν πληροφορίες χρησιμοποιώντας το φως στο Σύμπαν! Επομένως, αυτά τα κβάζαρ που εκπέμπουν τώρα μπορούν να παρατηρηθούν σε 10 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν η ακτινοβολία τους έρθει σε εμάς.

Οι μετρήσεις έχουν δείξει ότι τα κβάζαρ κινούνται (ή μάλλον, κινούνται) με ταχύτητες που είναι το 87% της ταχύτητας του φωτός. Οι ταχύτητες των κβάζαρ κατευθύνονται μακριά από εμάς, δηλαδή πετούν μακριά προς όλες τις κατευθύνσεις με τεράστιες ταχύτητες. Δεν ήταν οι ταχύτητες που μετρήθηκαν, αλλά η μετατόπιση συχνότητας της ακτινοβολίας κβάζαρ λόγω του φαινομένου Doppler. Αποδείχθηκε ότι η μετατόπιση των γραμμών εκπομπής των ατόμων υδρογόνου συμβαίνει προς το κόκκινο άκρο του φάσματος, δηλαδή, η συχνότητα εκπομπής αυξάνεται, κάτι που συμβαίνει καθώς η πηγή απομακρύνεται. Τα κβάζαρ κινούνται με ταχύτητες που ξεπερνούν τα 250.000 km/s! Τέτοιες ταχύτητες απαγορεύονται για άλλα αντικείμενα. Έτσι, αν το αστέρι είχε ταχύτητα μεγαλύτερη από 1000 km/s, τότε θα έφευγε από τον γαλαξία του. Επιπλέον, τα αστέρια απομακρύνονται τόσο από εμάς όσο και προς εμάς. Τα κβάζαρ απομακρύνονται αποκλειστικά από εμάς.

Πώς λειτουργεί ένα κβάζαρ9

Οι αστροφυσικοί έχουν μελετήσει αυτό το ερώτημα εδώ και πολύ καιρό. Το πιο δύσκολο ήταν να καταλάβουμε από πού αντλεί το κβάζαρ τόσο μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, προτάθηκαν πολλές υποθέσεις για να εξηγήσουν τη δομή του κβάζαρ. Αλλά αποδείχτηκαν αβάσταχτα. Επομένως, δεν έχει νόημα να τα εξετάζουμε.

Αποδείχθηκε ότι το πρόβλημα των κβάζαρ σχετίζεται με το πρόβλημα των ενεργών γαλαξιακών πυρήνων. Ανακαλύφθηκαν το 1943 από τον Αμερικανό αστρονόμο K. Seyfert. Στα φάσματα της ακτινοβολίας που προέρχεται από διαστημικά αντικείμενα, ανακαλύφθηκαν ευρείες («θολές») και πολύ έντονες γραμμές υδρογόνου, αζώτου, οξυγόνου και άλλων χημικών στοιχείων. Η θέση της γραμμής ακτινοβολίας, η οποία αντιστοιχεί σε μια ορισμένη συχνότητα (και επομένως μήκος κύματος), εξαρτάται από την ταχύτητα του σωματιδίου που εκπέμπει και από το πού κατευθύνεται αυτή η ταχύτητα. Εάν η ταχύτητα του πομπού κατευθύνεται προς εμάς, τότε η γραμμή μετατοπίζεται προς μία κατεύθυνση και εάν είναι μακριά από εμάς, τότε προς την αντίθετη κατεύθυνση. Η κίνηση του πομπού κατά μήκος της οπτικής γραμμής δεν οδηγεί σε μετατόπιση της γραμμής στο φάσμα εκπομπής. Εάν μετρηθεί ταυτόχρονα η ακτινοβολία από σωματίδια, μερικά από τα οποία κινούνται προς το μέρος μας και το άλλο μέρος απομακρύνεται από εμάς, τότε η γραμμή ακτινοβολίας διαστέλλεται και προς τις δύο κατευθύνσεις. Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα των σωματιδίων, τόσο ευρύτερες γίνονται οι γραμμές εκπομπής. Με βάση το μέγεθος αυτής της διεύρυνσης, μπορεί να υπολογιστεί η ταχύτητα κίνησης των σωματιδίων. Αυτό το έκανε ο Κ. Σάιφερτ. Διαπίστωσε ότι στους ενεργούς πυρήνες των γαλαξιών, τα σωματίδια αερίου κινούνται με τεράστιες ταχύτητες, φτάνοντας τα δεκάδες χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Οι ταχύτητες του αερίου στους συνηθισμένους γαλαξίες δεν υπερβαίνουν τα 300 km/s. Οι ταχύτητες κίνησης των σωματιδίων αερίου στους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες είναι συγκρίσιμες σε μέγεθος με τις ταχύτητες διαστολής των σωματιδίων κατά τις εκρήξεις σουπερνόβα. Ο Seyfert εξέτασε τους ενεργούς πυρήνες 12 από αυτούς τους ασυνήθιστους γαλαξίες. Αυτοί οι γαλαξίες ονομάστηκαν στη συνέχεια γαλαξίες Seyfert.

Οι πυρήνες των γαλαξιών Seyfert μοιάζουν με κβάζαρ στην ακτινοβολία τους, αλλά η ισχύς ακτινοβολίας τους είναι μικρότερη. Ονομάζονται επίσης μίνι-κβάζαρ. Η ακτινοβολία από τους ενεργούς πυρήνες των γαλαξιών Seyfert, όπως και η ακτινοβολία από τα κβάζαρ, είναι μεταβλητή. Βγήκε το συμπέρασμα ότι τα κβάζαρ είναι κεντρικά αντικείμενα (πυρήνες) μέσα στους γαλαξίες. Περαιτέρω μελέτες των κβάζαρ έδειξαν ότι οι διαδικασίες που είναι υπεύθυνες για την απελευθέρωση ενέργειας δεν περιορίζονται στον γαλαξιακό πυρήνα, αλλά είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του γαλαξία με αυτόν τον πυρήνα.

ΠΗΓΕΣ ΚΟΥΑΣΙΣΤΕΡΙΚΟΥ ΡΑΔΙΟΦΩΝΟΥ

Όταν η ραδιοαστρονομία έκανε ακόμη τα πρώτα της βήματα, ο όρος «αστερίες του ραδιοφώνου» έγινε ευρέως διαδεδομένος. Έτσι ονομάζονταν κάποιες «σημειακές» πηγές κοσμικής ραδιοεκπομπής. Σταδιακά, πολλά από αυτά ταυτίστηκαν με νεφελώματα και γαλαξίες που είχαν ήδη ανακαλυφθεί από αστρονόμους. Σχεδόν τα πάντα, αλλά και πάλι όχι τα πάντα.

Μέχρι το 1963, πέντε αντικείμενα σε σχήμα αστεριού παρέμειναν μυστηριώδη, τα οποία αργότερα ονομάστηκαν οιονεί αστρικές ραδιοπηγές ή κβάζαρ.

Κρίνοντας από τη δύναμη της ραδιοεκπομπής, τα κβάζαρ δεν μπορούν να είναι αστέρια με τη συνήθη, γενικά αποδεκτή έννοια της λέξης. Πέντε αντικείμενα που περιλαμβάνονται στους καταλόγους αστεριών του 1963 (περιλαμβάνονται στον 3ο Κατάλογο του Κέιμπριτζ (3C) κοσμικών ραδιοπηγών) κάτω από τα σύμβολα 3C48 (που ταυτίζονται με το αστέρι 16ου μεγέθους στον αστερισμό Τρίγωνο), 3C147, 3C196 (3C193, 3C27 με το αστέρι). 13ο μέγεθος στον αστερισμό της Παρθένου) και 3C286.

Τα κβάζαρ μπορεί να είναι είτε τα πιο μακρινά αντικείμενα που είναι γνωστά σε εμάς και οι πιο ισχυρές πηγές ακτινοβολίας, είτε δορυφόροι αρκετά συνηθισμένων γαλαξιών και τότε η ακτινοβολία τους δεν μπορεί να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας γνωστούς μηχανισμούς.

Δεν είναι όλα τα κβάζαρ ραδιοφωνικές πηγές

Αν και οφείλουμε την ανακάλυψη των κβάζαρ στη ραδιοαστρονομία, σύντομα έγινε σαφές ότι δεν είναι όλα ραδιοφωνικές πηγές. Ανακαλύφθηκε μεγάλος αριθμός αντικειμένων που δεν εκπέμπουν ραδιόφωνα, τα οποία από όλες τις άλλες απόψεις ήταν παρόμοια με τα πρώτα κβάζαρ 3C273 και 3C48. Από τα περισσότερα από 1.300 γνωστά κβάζαρ, μόνο λίγα τοις εκατό είναι ραδιοφωνικές πηγές. Έτσι, τα περισσότερα κβάζαρ είναι «ήσυχα» στο εύρος του ραδιοφώνου.

ΚΒΑΣΑΡ – ΤΟ ΠΙΟ ΚΑΤΑΠΛΗΚΤΙΚΟ ΜΥΣΤΗΡΙΟ ΤΗΣ ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗΣ

Το όνομα «κβάζαρ» είναι συντομογραφία του όρου «οιονεί αστρικές ραδιοφωνικές πηγές». Αλλά επειδή πολλά κβάζαρ αποδείχθηκε ότι δεν είχαν αξιοσημείωτη ραδιοεκπομπή, άρχισαν να αποκαλούνται «οιονεί αστρικά αντικείμενα». Ωστόσο, η σύντομη ονομασία «κβάζαρ» χρησιμοποιείται πλέον ευρέως.

Στην αρχή φαινόταν ότι αυτά τα ουράνια σώματα δεν έμοιαζαν με τίποτα άλλο και συνδύαζαν ασυμβίβαστες ιδιότητες. Χρειάστηκε πολλή προσπάθεια πριν γίνει αντιληπτό ότι τα κβάζαρ σχετίζονται με ραδιογαλαξίες και άλλους γαλαξίες στους πυρήνες των οποίων συμβαίνουν ισχυρές διαδικασίες απελευθέρωσης ενέργειας. Στα κβάζαρ αυτές οι διεργασίες φτάνουν τη μέγιστη κλίμακα και την έντασή τους. Η ισχύς ακτινοβολίας ενός κβάζαρ είναι εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από αυτή του Γαλαξία και αυτή η ακτινοβολία παράγεται σε όγκο συγκρίσιμο σε μέγεθος με τον όγκο του Ηλιακού Συστήματος. Ένα κβάζαρ είναι ένα πολύ συμπαγές αντικείμενο.

Η ανακάλυψη των κβάζαρ και οι δύο πρώτες δεκαετίες της μελέτης τους είναι, προφανώς, μόνο η αρχή της μακροχρόνιας έρευνας, σκοπός της οποίας είναι να εξηγήσει τον φυσικό μηχανισμό της δραστηριότητας των γαλαξιακών πυρήνων και των κβάζαρ. Παραμένουν ακόμα το πιο εκπληκτικό μυστήριο της σύγχρονης αστροφυσικής.

Απόσταση από κβάζαρ

Καθώς τα δεδομένα παρατήρησης συσσωρεύονται, οι περισσότεροι αστρονόμοι έχουν καταλήξει στο συμπέρασμα ότι τα κβάζαρ είναι πιο μακριά από εμάς από οποιοδήποτε άλλο παρατηρήσιμο αντικείμενο. Ωστόσο, ένας μικρός αριθμός αστρονόμων υποστήριξε ότι τα πιο πειστικά παρατηρητικά στοιχεία υποδηλώνουν τη χωρική εγγύτητα κβάζαρ και όχι πολύ μακρινών γαλαξιών.

ΚΟΚΚΙΝΗ ΒΑΡΔΙΑ

Τα περισσότερα κβάζαρ εκπέμπουν έντονα ραδιοκύματα. Όταν οι αστρονόμοι εντόπισαν με ακρίβεια τις θέσεις αυτών των ραδιοπηγών σε φωτογραφίες ορατού φωτός, ανακάλυψαν αντικείμενα σε σχήμα αστεριού.

Για να διαπιστωθεί η φύση των παράξενων ουράνιων σωμάτων, φωτογραφήθηκε το φάσμα τους. Και είδαμε κάτι εντελώς απροσδόκητο! Αυτά τα «άστρα» είχαν ένα φάσμα που ήταν πολύ διαφορετικό από όλα τα άλλα αστέρια. Τα φάσματα ήταν εντελώς άγνωστα. Για τα περισσότερα κβάζαρ, όχι μόνο δεν περιείχαν τις γνωστές γραμμές υδρογόνου που είναι χαρακτηριστικές των συνηθισμένων άστρων, αλλά με την πρώτη ματιά ήταν αδύνατο να ανιχνευθεί έστω και μία γραμμή οποιουδήποτε άλλου χημικού στοιχείου σε αυτά. Ο νεαρός Ολλανδός αστροφυσικός M. Schmidt, ο οποίος εργάστηκε στις ΗΠΑ, ανακάλυψε ότι οι γραμμές στα φάσματα των παράξενων πηγών είναι αγνώριστες μόνο επειδή μετατοπίζονται έντονα στην κόκκινη περιοχή του φάσματος, αλλά στην πραγματικότητα πρόκειται για γραμμές καλού γνωστά χημικά στοιχεία (κυρίως υδρογόνο).

Ο λόγος για τη μετατόπιση των φασματικών γραμμών των κβάζαρ έχει αποτελέσει αντικείμενο μεγάλης επιστημονικής συζήτησης, ως αποτέλεσμα της οποίας η συντριπτική πλειοψηφία των αστροφυσικών έχει καταλήξει στο συμπέρασμα ότι η κόκκινη μετατόπιση των φασματικών γραμμών σχετίζεται με τη γενική επέκταση του Μεταγαλαξία .

Στο φάσμα των αντικειμένων 3C273 και 3C48, η μετατόπιση προς το κόκκινο φτάνει σε μια άνευ προηγουμένου τιμή. Μια μετατόπιση γραμμών προς το κόκκινο άκρο του φάσματος μπορεί να είναι σημάδι ότι η πηγή απομακρύνεται από τον παρατηρητή. Όσο πιο γρήγορα απομακρύνεται μια πηγή φωτός, τόσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση του κόκκινου στο φάσμα της.

Είναι χαρακτηριστικό ότι στο φάσμα σχεδόν όλων των γαλαξιών (και για τους μακρινούς γαλαξίες αυτός ο κανόνας δεν έχει ούτε μία εξαίρεση) οι γραμμές στο φάσμα μετατοπίζονται πάντα προς το κόκκινο άκρο του. Σε γενικές γραμμές, η μετατόπιση προς το κόκκινο είναι ανάλογη της απόστασης από τον γαλαξία. Αυτό ακριβώς εκφράζει τον ΝΟΜΟ ΤΗΣ ΚΟΚΚΙΝΗΣ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗΣ, που τώρα εξηγείται ως το αποτέλεσμα της ταχείας διαστολής ολόκληρου του παρατηρήσιμου συνόλου των γαλαξιών.

Ταχύτητα αφαίρεσης

Οι πιο μακρινοί γαλαξίες που είναι γνωστοί μέχρι στιγμής έχουν μια πολύ μεγάλη μετατόπιση προς το κόκκινο. Οι αντίστοιχες ταχύτητες αφαίρεσης μετρώνται σε δεκάδες χιλιάδες χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Αλλά η μετατόπιση προς το κόκκινο του αντικειμένου 3C48 ξεπέρασε όλα τα αρχεία. Αποδείχθηκε ότι απομακρύνεται από τη Γη με ταχύτητα μόνο περίπου τη μισή ταχύτητα του φωτός! Αν υποθέσουμε ότι αυτό το αντικείμενο υπακούει στο γενικό νόμο της ερυθρής μετατόπισης, είναι εύκολο να υπολογίσουμε ότι η απόσταση από τη Γη στο αντικείμενο 3C48 είναι 3,78 δισεκατομμύρια έτη φωτός! Για παράδειγμα, σε 8 1/3 λεπτά μια ακτίνα φωτός θα φτάσει στον Ήλιο και σε 4 χρόνια θα φτάσει στο κοντινότερο αστέρι. Και εδώ υπάρχουν σχεδόν 4 δισεκατομμύρια χρόνια συνεχούς υπερ-γρήγορης πτήσης - χρόνος συγκρίσιμος με τη διάρκεια ζωής του πλανήτη μας.

Για το αντικείμενο 3C196, η απόσταση, που βρέθηκε επίσης από την ερυθρή μετατόπιση, αποδείχθηκε ότι είναι ίση με 12 δισεκατομμύρια έτη φωτός, δηλ. πιάσαμε μια ακτίνα φωτός που μας έστειλε ακόμα κι όταν δεν υπήρχε ούτε η Γη ούτε ο Ήλιος! Το αντικείμενο 3S196 είναι πολύ γρήγορο - η ταχύτητά του που υποχωρεί κατά μήκος της οπτικής γραμμής φτάνει τα 200 χιλιάδες χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.

Η εποχή των κβάζαρ

Σύμφωνα με σύγχρονες εκτιμήσεις, οι ηλικίες των κβάζαρ μετρώνται σε δισεκατομμύρια χρόνια. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, κάθε κβάζαρ εκπέμπει τεράστια ενέργεια. Δεν γνωρίζουμε τις διαδικασίες που θα μπορούσαν να προκαλέσουν τέτοια απελευθέρωση ενέργειας. Αν υποθέσουμε ότι έχουμε μπροστά μας έναν σούπερ σταρ, στον οποίο «καίγεται» το υδρογόνο, τότε η μάζα του θα πρέπει να είναι ένα δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου. Εν τω μεταξύ, η σύγχρονη θεωρητική αστροφυσική αποδεικνύει ότι με μάζα μεγαλύτερη από 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή του ήλιου, ένα αστέρι χάνει αναπόφευκτα τη σταθερότητά του και διασπάται σε διάφορα θραύσματα.

Από τα επί του παρόντος γνωστά κβάζαρ, ο συνολικός αριθμός των οποίων είναι πάνω από 10.000, το πλησιέστερο απέχει 260.000.000 έτη φωτός μακριά, το πιο μακρινό είναι 15 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Τα κβάζαρ είναι ίσως τα παλαιότερα από τα αντικείμενα που έχουμε παρατηρήσει, γιατί. Από απόσταση δισεκατομμυρίων ετών φωτός, οι συνηθισμένοι γαλαξίες δεν είναι ορατοί σε κανένα τηλεσκόπιο. Ωστόσο, αυτό το «ζωντανό παρελθόν» εξακολουθεί να είναι εντελώς ακατανόητο για εμάς. Η φύση των κβάζαρ δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητή.

ΕΚΤΑΚΤΗ ΦΩΤΕΙΝΟΤΗΤΑ

Με την επιφύλαξη του ίδιου νόμου της κοσμολογικής απόστασης με τους γαλαξίες, οι πηγές 3C273 και 3C48 είναι πολύ διαφορετικές από τους συνηθισμένους γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας μας. Αυτό που είναι πιο εντυπωσιακό είναι η εξαιρετική τους φωτεινότητα, εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από τη φωτεινότητα του Γαλαξία μας.

Φαίνεται ότι τα αντικείμενα τόσο μακριά από τη Γη θα πρέπει να είναι προσβάσιμα μόνο σε έναν παρατηρητή οπλισμένο με τα πιο ισχυρά σύγχρονα τηλεσκόπια. Στην πραγματικότητα, για παράδειγμα, το αντικείμενο 3C273 μπορεί να βρεθεί στον αστερισμό της Βερενίκης Κώμα ως αστέρι μεγέθους 12,6. Τέτοια αστέρια είναι προσβάσιμα ακόμη και σε ερασιτεχνικά τηλεσκόπια.

Ένα άλλο μυστήριο γεγονός είναι ότι τα κβάζαρ είναι σαφώς μικρότερα σε μέγεθος από τους γαλαξίες: τελικά, μοιάζουν με σημειακές πηγές φωτός, ενώ ακόμη και οι πιο μακρινοί γαλαξίες μοιάζουν με θολές φωτεινές κηλίδες.

ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Πόσο τερατώδεις σε ισχύ ακτινοβολίας πρέπει να είναι αυτές οι πηγές φωτός αν από απόσταση δισεκατομμυρίων ετών φωτός φαίνονται τόσο φωτεινές!

Το πιο δύσκολο ερώτημα που σχετίζεται με τα κβάζαρ είναι να εξηγήσουμε τη γιγάντια απελευθέρωση ενέργειας. Εάν τα κβάζαρ βρίσκονται πράγματι σε κοσμολογικά μεγάλες αποστάσεις από εμάς (δηλαδή, η μετατόπιση του κόκκινου συνδέεται πραγματικά με τη διαστολή του Σύμπαντος), τότε είναι απαραίτητο να εξηγήσουμε πώς προκύπτει αυτή η ισχυρότερη φωτεινότητα. Παραμένει μυστήριο το είδος της πηγής ενέργειας που κρατά το κβάζαρ να λάμπει. Ένα πράγμα είναι ξεκάθαρο ότι όποια και αν είναι αυτή η πηγή, συγκεντρώνεται σε μια σχετικά μικρή περιοχή του χώρου, δηλαδή είναι αρκετά συμπαγής. Και αυτό από μόνο του υποδηλώνει ήδη ότι ο μηχανισμός απελευθέρωσης ενέργειας σε ένα κβάζαρ είναι πολύ ασυνήθιστος.

Πολλοί αστροφυσικοί πιστεύουν ότι τα κβάζαρ συνδέονται με τους πυρήνες των γαλαξιών που βρίσκονται σε ένα ορισμένο στάδιο εξέλιξης. Για παράδειγμα, ο πυρήνας του γαλαξία M87 είναι πολύ πιο φωτεινός από τα εξωτερικά του μέρη. Υπάρχουν όμως γαλαξίες άλλων τύπων, οι λεγόμενοι γαλαξίες Seyfert, στους οποίους η αντίθεση του φωτεινού πυρήνα με την αμυδρά φωτεινή ανάπαυση είναι ακόμη πιο έντονη. Ίσως τα κβάζαρ είναι το επόμενο βήμα σε αυτήν την ακολουθία. Αν βρίσκονται πολύ μακριά, τότε βλέπουμε μόνο τον φωτεινό πυρήνα τους, ενώ το αδύναμο κέλυφος (αν υπάρχει καθόλου) απλά δεν φαίνεται καθόλου.

Προτείνεται επίσης ότι, όπως και στον γαλαξία M87, η απελευθέρωση ενέργειας στα κβάζαρ μπορεί να σχετίζεται με την παρουσία υπερμεγέθων μαύρων τρυπών. Από τα μέσα της δεκαετίας του 1970, η ιδέα ότι η τεράστια απελευθέρωση ενέργειας στα κβάζαρ εξηγείται από τις μαύρες τρύπες έχει αποκτήσει μεγάλη δημοτικότητα.

Η διαδικασία της απελευθέρωσης ενέργειας συνδέεται επίσης με το έργο των βαρυτικών δυνάμεων και η ραδιοεκπομπή ενός κβάζαρ είναι η ακτινοβολία σύγχροτρον φορτισμένων σωματιδίων σε ένα μαγνητικό πεδίο.

Μερικοί αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι ροές ενέργειας από τα κβάζαρ είναι πολύ χαμηλότερες επειδή οι αποστάσεις από αυτά είναι πολύ υπερβολικές. Εάν τα κβάζαρ είναι, ας πούμε, 100 φορές πιο κοντά σε εμάς από ό,τι νομίζουμε, τότε υπερεκτιμούμε τη φωτεινότητά τους κατά 10.000 φορές όταν υπολογίζουμε την ισχύ εκπομπής από την παρατηρούμενη φωτεινότητά τους. Οι αστρονόμοι που έχουν αυτή την άποψη βασίζονται στο γεγονός ότι τα κβάζαρ είναι συχνά ορατά στον ουρανό κοντά σε περίεργους γαλαξίες. Αυτοί οι γαλαξίες, αν και κάπως ασυνήθιστοι στη δομή τους, έχουν κανονικές μετατοπίσεις στο κόκκινο που αντιστοιχούν σε ταχύτητες υποχώρησης μερικού τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός. Και τα κβάζαρ που βρίσκονται στον ουρανό κοντά τους έχουν κόκκινες μετατοπίσεις 10 - 20 φορές μεγαλύτερες!

Εάν τα κβάζαρ βρίσκονται κοντά σε αρκετά κοντινούς γαλαξίες, πώς μπορούμε να εξηγήσουμε τις τεράστιες μετατοπίσεις τους στο κόκκινο; Η μόνη λογική εξήγηση είναι το φαινόμενο Doppler, αλλά γιατί βλέπουμε πάντα μόνο μια μετατόπιση προς το κόκκινο (απομακρυνόμενη) και ποτέ μια ιώδη μετατόπιση (πλησιάζοντας); Και πώς θα μπορούσε η ύλη να εκτινάσσεται (πάντα μακριά μας!) με τόσο τεράστιες ταχύτητες και να διατηρεί ακόμα το σχήμα ενός και μόνο αντικειμένου;

Η απάντηση είναι: κανείς δεν ξέρει. Για 15 χρόνια, δεν ήταν δυνατό να προσδιοριστεί ούτε η απόσταση από τα κβάζαρ, ούτε η φύση τους και οι πηγές της κολοσσιαίας ενέργειάς τους. Ίσως το μυστήριο των κβάζαρ περιέχει το κλειδί για κάποιο νέο πεδίο της αστροφυσικής, μερικές νέες δυνατότητες για την εμφάνιση μεγάλων μετατοπίσεων στο κόκκινο σε καταστάσεις άγνωστες σε εμάς ή νέους τρόπους παραγωγής γιγάντων ενεργειών εάν τα κβάζαρ είναι πολύ μακριά. Ας ελπίσουμε ότι τα επόμενα χρόνια θα μπορέσουμε να ξεπεράσουμε αυτές τις δυσκολίες στην εξήγηση της φύσης των μακρινών περιοχών του Σύμπαντος στις οποίες βρίσκονται οιονεί αστρικά αντικείμενα. Και τώρα μπορούμε μόνο να πούμε: προφανώς, αυτά είναι φυσικά και όχι τεχνητά αστρονομικά αντικείμενα, αφού δεν είναι ακόμη σαφές πώς ο πολιτισμός θα μπορούσε να «κάνει» ένα κβάζαρ.

ΜΕΤΑΒΛΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΜΕΓΕΘΟΣ

Ένα άλλο μυστήριο των κβάζαρ είναι ότι μερικά από αυτά αλλάζουν τη φωτεινότητά τους σε περιόδους αρκετών ημερών, εβδομάδων ή ετών, ενώ οι συνηθισμένοι γαλαξίες δεν παρουσιάζουν τέτοιες παραλλαγές.

Οι αστρονόμοι της Μόσχας A.S. Sharov και Yu.N. Efremov αποφάσισαν να ανακαλύψουν πώς συμπεριφέρονταν τα «παράξενα αστέρια» στο παρελθόν. Εξέτασαν προσεκτικά 73 αρνητικά που έδειχναν το αντικείμενο 3C273 από το 1896 έως το 1963. Το συμπέρασμα στο οποίο κατέληξαν οι Σοβιετικοί επιστήμονες μπορεί να θεωρηθεί αρκετά αξιόπιστο. Και είναι καταπληκτικός. Αποδείχθηκε ότι το 3C273 άλλαξε τη φωτεινότητά του! Και όχι μόνο λίγο, αλλά πολύ αισθητά - από 12,0 έως 12,7 μεγέθους, δηλ. σχεδόν δύο φορές. Υπήρξαν περιπτώσεις (για παράδειγμα, την περίοδο από το 1927 έως το 1929) όπου, σε σύντομο χρονικό διάστημα, η ροή ακτινοβολίας από το 3C273 αυξήθηκε κατά 3–4 φορές! Μερικές φορές σε λίγες μέρες το αντικείμενο άλλαζε κατά 0,2 - 0,3 μέγεθος. Ταυτόχρονα, εξωτερικά, οπτικά, δεν συνέβησαν άλλες σημαντικές αλλαγές - το "παράξενο αστέρι" φαινόταν πάντα να είναι ένα αστέρι, αν και μεταβλητό. Ένα παρόμοιο φαινόμενο ανακαλύφθηκε αργότερα στο αντικείμενο 3S48.

Χιλιάδες μεταβλητά αστέρια είναι γνωστά, που αλλάζουν για διάφορους λόγους. Αλλά μεταξύ των συνηθισμένων γαλαξιών, δεν καταγράφηκε ούτε μία μεταβλητή. Αν και πολλά από αυτά περιέχουν χιλιάδες και εκατομμύρια μεταβλητά αστέρια, οι διακυμάνσεις της φωτεινότητάς τους συμβαίνουν ευρέως και είναι τόσο ασήμαντες για το σύνολο του γαλαξία που η συνολική ακτινοβολία των γαλαξιών παραμένει πάντα σχεδόν αμετάβλητη. Κανένα οπτικό όργανο στον κόσμο δεν μπορεί να ανιχνεύσει ακόμη και τις παραμικρές διακυμάνσεις στη φωτεινότητα οποιουδήποτε γαλαξία.

Τρεις πιθανότητες απομένουν. Το πρώτο από αυτά είναι παράλογο: τα αστέρια του γαλαξία αλλάζουν αμέσως και με τον ίδιο τρόπο, σαν κατόπιν εντολής, στον ίδιο ρυθμό. Από τη φυσική πλευρά, μια τέτοια εξήγηση είναι τόσο παράλογη, τόσο αντίθετη με όλες τις γνώσεις μας για τον κόσμο, που δεν αξίζει σοβαρής εξέτασης. Η δεύτερη πιθανότητα είναι ότι τα περίεργα αντικείμενα, παρόμοια με τους γαλαξίες στη φύση της ερυθρής μετατόπισής τους, έχουν μια φυσική φύση εντελώς διαφορετική από τους γαλαξίες. Ωστόσο, οι περισσότεροι αστρονόμοι υποθέτουν ότι τα κβάζαρ είναι οι ενεργοί πυρήνες των εξαιρετικά μακρινών γαλαξιών.

Είναι αδιαμφισβήτητο ότι τα κβάζαρ δεν είναι εκτεταμένα αστρικά συστήματα διασκορπισμένα σε δεκάδες χιλιάδες έτη φωτός, αλλά μερικά πολύ συμπαγή σώματα σχετικά μικρού μεγέθους και κολοσσιαίας μάζας (δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες). Τα σχετικά μικρά μεγέθη μπορούν να εξηγήσουν την ταχύτητα των διακυμάνσεων στη φωτεινότητα ολόκληρου του αντικειμένου ως σύνολο, και η τεράστια μάζα είναι ο μόνος πιθανός λόγος για την εξαιρετική φωτεινότητα, ή ακριβέστερα, τη φωτεινότητα του ουράνιου σώματος. Όσο πιο μαζικό είναι το αστέρι, τόσο πιο λαμπερό λάμπει. Αυτό το μοτίβο προκύπτει τόσο από παρατηρήσεις όσο και από θεωρητικές εκτιμήσεις.

Όχι μόνο σε μάζα, αλλά και σε ισχύ ακτινοβολίας, τα κβάζαρ διαφέρουν έντονα από όλα τα γνωστά ουράνια σώματα. Ακόμη και τα σουπερνόβα είναι χλωμά σε σύγκριση. Οι σουπερνόβα εκπέμπουν αρκετά δισεκατομμύρια φορές περισσότερο φως από τον Ήλιο ακριβώς τη στιγμή της ισχυρής έκρηξής τους. Ένα συνηθισμένο κβάζαρ εκπέμπει πάντα δεκάδες χιλιάδες φορές περισσότερο

Εκπομπές υπέρυθρων και ακτίνων Χ από κβάζαρ

Τα τελευταία χρόνια, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να ανιχνεύσουν εκπομπές υπέρυθρων και ακτίνων Χ από κβάζαρ. Ανακάλυψαν ότι η ισχύς εκπομπής ορισμένων αντικειμένων σε αυτές τις περιοχές του φάσματος είναι ακόμη μεγαλύτερη από ό,τι στην ορατή περιοχή και το εύρος του ραδιοφώνου. Αν αθροίσουμε τις ενέργειες ακτινοβολίας σε όλες τις περιοχές του φάσματος, αποδεικνύεται ότι ορισμένα κβάζαρ παράγουν 100.000 φορές περισσότερη ενέργεια ανά δευτερόλεπτο από τους γιγάντιους γαλαξίες, υπό την προϋπόθεση ότι οι εκτιμήσεις μας για τις αποστάσεις από τα κβάζαρ είναι σωστές.

Η ανάπτυξη της αστρονομίας ακτίνων Χ βοήθησε να διαπιστωθεί ότι τα περισσότερα κβάζαρ αποδείχτηκαν ισχυρές πηγές ακτίνων Χ. Κάποια υπαινιγμός αυτού μπορούσε να φανεί ως αποτέλεσμα των πρώτων παρατηρήσεων ακτίνων Χ του κβάζαρ 3C273, και στις τελευταίες μελέτες του Αστεροσκοπείου Αϊνστάιν (NEAO-B), ανακαλύφθηκαν περισσότερα από 100 κβάζαρ με ισχυρή εκπομπή ακτίνων Χ. .

Με βάση αυτές τις παρατηρήσεις, πιστεύεται ότι, σε αντίθεση με την εκπομπή ραδιοφώνου, η εκπομπή ακτίνων Χ είναι μια χαρακτηριστική ιδιότητα των κβάζαρ.

ΓΑΛΑΞΙΕΣ ΚΑΙ ΚΒΑΣΑΡ

Πρόσφατα, έχουν συσσωρευτεί πολλά στοιχεία ότι τα κβάζαρ σχετίζονται με γαλαξίες και είναι τεράστια αστρικά συστήματα με συμπαγείς κεντρικές περιοχές - πυρήνες, από όπου προέρχεται το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας τους. Τα μεγέθη των πυρήνων είναι μικρά, η φωτεινότητά τους είναι πολύ μεγαλύτερη από τη φωτεινότητα των αστεριών, έτσι τα κβάζαρ μοιάζουν με σημειακές πηγές σε αστρονομικές φωτογραφίες.

Ίσως το πρώτο από τα γεγονότα που κατέστησαν δυνατή την εύρεση της θέσης των κβάζαρ στη γενική οικογένεια των αστρονομικών συστημάτων ήταν η χημική σύνθεση των περιοχών εκπομπής τους: εκπέμπουν γραμμές των ίδιων χημικών στοιχείων με τον Ήλιο ή σύννεφα αερίου στο δίσκο του Γαλαξία μας. Η «κανονική» χημική σύνθεση των κβάζαρ υποδηλώνει άμεσα τη σχέση τους με τα «συνηθισμένα» αστρικά συστήματα.

Είναι πολύ σημαντικό ότι παράλληλα με τη μελέτη των κβάζαρ συνεχίστηκε μια σε βάθος μελέτη των γαλαξιών. Αυτό κατέστησε δυνατό να διαπιστωθεί ότι μια μεγάλη μετατόπιση προς το κόκκινο δεν είναι αποκλειστικό προνόμιο των κβάζαρ. Ανακαλύφθηκε επίσης στον γαλαξία 3C295, ο οποίος επίσης εμφανίζει αυξημένη ραδιοεκπομπή και περιλαμβάνεται στον 3ο κατάλογο του Κέμπριτζ. Αυτή η μετατόπιση προς το κόκκινο είναι ακόμη μεγαλύτερη από αυτή των δύο πρώτων κβάζαρ, 3C273 και 3C48. Η μεγαλύτερη μετατόπιση προς το κόκκινο που έχει καταγραφεί για γαλαξίες ανήκει στον γαλαξία 3C324 από τον ίδιο κατάλογο. Οι μέθοδοι παρατήρησης γαλαξιών σε τόσο υψηλές μετατοπίσεις στο κόκκινο, που εφαρμόζονται στα κβάζαρ, κατέστησαν δυνατή την άμεση ανίχνευση εκτεταμένων φωτεινών σχηματισμών γύρω από τους πλησιέστερους, οι οποίοι αποδείχθηκαν αστρικά συστήματα παρόμοια με τους συνηθισμένους γαλαξίες. Το 1982, ήταν δυνατό να παρατηρηθεί ένα αστρικό σύστημα γύρω από τον πυρήνα του κβάζαρ 3C273.

Υπάρχει επίσης μια βαθιά σχέση στις εκδηλώσεις δραστηριότητας των γαλαξιακών πυρήνων και των κβάζαρ. Αποκαλύπτονται σημαντικές ομοιότητες μεταξύ των κβάζαρ που εκπέμπουν ραδιόφωνο και των ραδιογαλαξιών, δηλ. γαλαξίες με αυξημένη ραδιοεκπομπή.

Πυρήνες κβάζαρ και πυρήνες γαλαξιών

Οι ενεργές διεργασίες στους γαλαξιακούς πυρήνες έγιναν αντικείμενο εκτενούς μελέτης λίγο πριν την ανακάλυψη των κβάζαρ, από το 1955, όταν ο I.S. Shklovsky εξήγησε το φαινόμενο της εκτίναξης από τον πυρήνα του γαλαξία της Παρθένου. Ο A.V.A. Ambartsumyan πρότεινε μια γενική ιδέα της δραστηριότητας των γαλαξιακών πυρήνων και προσέλκυσε το φαινόμενο έλαβε ευρεία προσοχή από τους αστρονόμους. Διάφορες εκδηλώσεις πυρηνικής δραστηριότητας - μεταβλητότητα, εκροές και εκτοξεύσεις ύλης, συστατικά που εκπέμπουν ραδιόφωνα - φτάνουν σε μέγιστες κλίμακες σε ενέργεια και χωρικές διαστάσεις σε κβάζαρ. Η δεξαμενή και η γεννήτρια ενέργειας για αυτά τα φαινόμενα είναι ο πυρήνας κβάζαρ, ο οποίος θα πρέπει να είναι πιο μαζικός και πολύ πιο συμπαγής από τους πιο ισχυρούς γαλαξιακούς πυρήνες.

Πίσω στη δεκαετία του '60, ο Σοβιετικός αστροφυσικός B.V. Comberg υπέθεσε ότι τα κβάζαρ (όπως οι πυρήνες των ενεργών γαλαξιών) είναι υπερμεγέθη δυαδικά συστήματα. Αυτή η υπόθεση, η οποία έχει λάβει αρκετές επιβεβαιώσεις τα τελευταία χρόνια, απαιτεί νέες παρατηρήσεις. Πιθανότατα, οι πυρήνες των κβάζαρ δεν είναι αστέρια, ούτε απλά σμήνη τους, αλλά συμπαγή και πολύ ογκώδη αντικείμενα, που είναι οι πυρήνες εξαιρετικά ενεργών γαλαξιών, δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από εμάς και επομένως αόρατα από μεγάλες αποστάσεις. Αυτό επιβεβαιώνεται, για παράδειγμα, από την ανακάλυψη ενός φωτεινού φωτοστέφανου γύρω από το κβάζαρ 3C273, το οποίο συνήθως θεωρείται ως απόδειξη ότι αυτός ο κβάζαρ είναι ένας μακρινός γαλαξίας.

Η ομοιότητα των εκπομπών από το κβάζαρ 3C273 και τον γαλαξία Virgo A είναι μια σημαντική ένδειξη της γενικής φύσης των φαινομένων δραστηριότητας σε κβάζαρ και γαλαξιακούς πυρήνες. Εξίσου σημαντικό, πολλοί τεράστιοι ελλειπτικοί γαλαξίες είναι πηγές έντονης ραδιοεκπομπής. Τέτοιος, για παράδειγμα, είναι ο γαλαξίας Cygnus A. Η ραδιοεκπομπή του ανακαλύφθηκε τυχαία το 1946. Όσον αφορά την ισχύ ακτινοβολίας, ο ραδιογαλαξίας Cygnus A είναι συγκρίσιμος με τους κβάζαρ 3C273 και 3C48, αν και είναι κατώτερος από τα πιο ισχυρά κβάζαρ , του οποίου η φωτεινότητα είναι ακόμα 100 - 1000 φορές μεγαλύτερη.

Κβάζαρ και γαλαξίες Seyfert

Οι γαλαξίες Seyfert, που πήραν το όνομά τους από τον Αμερικανό αστρονόμο K. Seyfert που τους ανακάλυψε στη δεκαετία του '40, έχουν επίσης σημαντική ομοιότητα με τα κβάζαρ. Ανήκουν στην κατηγορία των σπειροειδών γαλαξιών και αποτελούν περίπου το ένα εκατοστό του συνολικού αριθμού τους. Οι γαλαξίες Seyfert έχουν συμπαγείς, φωτεινούς πυρήνες που εκπέμπουν ακτινοβολία σε γραμμές υδρογόνου και ηλίου με μεγάλη διαστολή. Οι πυρήνες είναι μερικές φορές μια ισχυρή πηγή ραδιοκυμάτων και ακτίνων Χ. Η ακτινοβολία τους είναι μεταβλητή, η οποία, όπως στην περίπτωση των κβάζαρ, υποδεικνύει βίαιες διεργασίες που συμβαίνουν στους πυρήνες αυτών των γαλαξιών.

Κβάζαρ και Λακέρτιδες

Τα λεγόμενα lacertids σχετίζονται επίσης με τα κβάζαρ (από το Lacerta - το λατινικό όνομα για τον αστερισμό Lizard, όπου βρέθηκε το πρώτο αντικείμενο αυτού του τύπου - ο γαλαξίας BL Lizard). Πρόκειται για ισχυρές πηγές οπτικής, υπέρυθρης και ραδιοακτινοβολίας. Όπως οι πυρήνες κβάζαρ, εμφανίζονται στις φωτογραφίες ως σημειακές πηγές που περιβάλλονται από μερικές φορές ελαφρώς λαμπερά φωτοστέφανα που είναι στην πραγματικότητα αστρικά συστήματα. Τα Lacertids παρουσιάζουν επίσης έντονη μεταβλητότητα. Οι αποστάσεις από αυτά είναι συγκρίσιμες με τις αποστάσεις από μακρινά κβάζαρ.

Από κανονικούς γαλαξίες μέχρι κβάζαρ

Έτσι, υπάρχει μια πολύ προφανής συνέχεια ιδιοτήτων από κανονικούς γαλαξίες -μέσω ραδιογαλαξιών, ελλειπτικών γαλαξιών με ενεργούς πυρήνες, γαλαξιών Seyfert και λακερτιδίων- έως κβάζαρ. Η αποσαφήνιση αυτού του γεγονότος ήταν ένα αποφασιστικό βήμα προς την κατανόηση της φύσης των κβάζαρ.

Τα κβάζαρ και ο γαλαξίας μας

Ο πυρήνας του Γαλαξία μας δεν είναι ενεργός. Η κεντρική του περιοχή δεν μπορεί να παρατηρηθεί με οπτικές μεθόδους λόγω της απορρόφησης του φωτός από τα σύννεφα αερίου και σκόνης που βρίσκονται στη γραμμή όρασης. Στοιχεία σχετικά με αυτό λαμβάνονται από παρατηρήσεις στο υπέρυθρο και ραδιόφωνο φάσμα ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, για τα οποία τα σύννεφα είναι διαφανή. Στο κέντρο της περιστροφής του Γαλαξία βρίσκεται μια αρκετά φωτεινή ραδιοφωνική πηγή, το Sagittarius A. η ραδιοφωτεινότητά του είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή των κβάζαρ και των ενεργών πυρήνων.

ΠΟΛΛΑΠΛΑ ΚΒΑΣΑΡ

Ιδιαίτερη προσοχή αστροφυσικών και φυσικών προσέλκυσαν πολλαπλά (διπλά, τριπλά) κβάζαρ: ένα διπλό κβάζαρ στον αστερισμό της Μεγάλης Άρκτου (1978), ένα τριπλό κβάζαρ στον αστερισμό του Λέοντα (1980) και το ίδιο κβάζαρ στον αστερισμό των Ιχθύων (1981) . Καθένα από τα αντικείμενα ήταν δίδυμα κβάζαρ που βρίσκονταν σε απόσταση αρκετών δευτερολέπτων τόξου το ένα από το άλλο, με πολύ παρόμοια φάσματα και μετατοπίσεις στο κόκκινο. Ωστόσο, κατά πάσα πιθανότητα, τα αναφερόμενα κβάζαρ δεν είναι «αληθινά» πολλαπλά κβάζαρ, αλλά μόνο εικόνες της αντίστοιχης πηγής. Η διάσπαση μιας εικόνας σε πολλές συμβαίνει υπό την επίδραση του βαρυτικού πεδίου ενός τεράστιου γαλαξία που βρίσκεται στο μονοπάτι μεταξύ του κβάζαρ και εμάς. Οι ακτίνες φωτός από τα κβάζαρ μπορούν να κάμπτονται από τη βαρύτητα των γαλαξιών που λειτουργούν ως πηγές βαρυτικής εστίασης. Τέτοιοι βαρυτικοί φακοί μπορούν να παραμορφώσουν τα σχήματα των μακρινών γαλαξιών, γεγονός που, σύμφωνα με ορισμένους επιστήμονες, ανοίγει νέες ευκαιρίες για τη μελέτη μεγάλης κλίμακας ανομοιογένειας στην κατανομή της ύλης στο Σύμπαν.

Είναι πιθανό ότι το φαινόμενο του βαρυτικού φακού σε ορισμένες περιπτώσεις δεν δημιουργείται από μακρινούς γαλαξίες, αλλά από τεράστιες μαύρες τρύπες. Οι Ινδοί αστροφυσικοί G. Padmanabhan και S. Chitre επέστησαν την προσοχή σε περιπτώσεις όπου είναι ορατή μια διπλή εικόνα ενός κβάζαρ, αλλά ο γαλαξίας που προκάλεσε αυτό το φαινόμενο δεν βρέθηκε κοντά. Προέκυψε λοιπόν μια υπόθεση ότι το φαινόμενο δημιουργείται από σχεδόν σημειακές μαύρες τρύπες με μάζα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου. Δεδομένου ότι μέχρι στιγμής δεν έχει ανακαλυφθεί πουθενά ούτε μία μαύρη τρύπα, είναι δύσκολο να πούμε πόσο κοντά στην αλήθεια είναι μια τέτοια υπόθεση.

Το ερώτημα εάν υπάρχουν στη φύση «αληθινά» διπλά κβάζαρ παραμένει αντικείμενο έρευνας και συζήτησης.

Κβάζαρ(Αγγλικά) κβάζαρ) είναι ένας ιδιαίτερα ισχυρός και μακρινός ενεργός γαλαξιακός πυρήνας. Τα κβάζαρ είναι από τα φωτεινότερα αντικείμενα στο Σύμπαν. Η ισχύς ακτινοβολίας ενός κβάζαρ είναι μερικές φορές δεκάδες και εκατοντάδες φορές υψηλότερη από τη συνολική ισχύ όλων των αστεριών σε γαλαξίες όπως ο δικός μας.

Τα κβάζαρ αρχικά αναγνωρίστηκαν ως αντικείμενα υψηλής μετατόπισης προς το κόκκινο ( μετατόπιση στο κόκκινο- μετατόπιση των φασματικών γραμμών των χημικών στοιχείων στην κόκκινη πλευρά (μεγάλου κύματος) και ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, με πολύ μικρές γωνιακές διαστάσεις. Για το λόγο αυτό, δεν μπορούσαν να διακριθούν από τα αστέρια για πολύ καιρό, γιατί Οι εκτεταμένες πηγές είναι πιο συνεπείς με τους γαλαξίες. Μόνο αργότερα ανακαλύφθηκαν ίχνη μητρικών γαλαξιών γύρω από τα κβάζαρ.

Ορος κβάζαρ σημαίνει "αστεροειδής". Σύμφωνα με μια θεωρία, τα κβάζαρ είναι γαλαξίες στο αρχικό στάδιο ανάπτυξης, στους οποίους μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα απορροφά την περιβάλλουσα ύλη.

Το πρώτο κβάζαρ, 3C 48, ανακαλύφθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1950 από τους Alan Sandage και Thomas Matthews κατά τη διάρκεια μιας ραδιοφωνικής έρευνας στον ουρανό. Το 1963, 5 κβάζαρ ήταν ήδη γνωστά. Την ίδια χρονιά, ο Ολλανδός αστρονόμος Martin Schmidt απέδειξε ότι οι γραμμές στα φάσματα των κβάζαρ είναι έντονα μετατοπισμένες στο κόκκινο.

Πρόσφατα, έγινε αποδεκτό ότι η πηγή της ακτινοβολίας είναι ο δίσκος προσαύξησης μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία και, ως εκ τούτου, η μετατόπιση του κόκκινου των κβάζαρ είναι μεγαλύτερη από την κοσμολογική κατά την ποσότητα της βαρυτικής μετατόπισης που προβλέπεται από Α. Αϊνστάιν στη γενική θεωρία της σχετικότητας (GTR). Μέχρι σήμερα, έχουν ανακαλυφθεί περισσότερα από 200.000 κβάζαρ. Η απόσταση από αυτό καθορίζεται από την ερυθρή μετατόπιση και τη φωτεινότητα του κβάζαρ. Για παράδειγμα, ένα από τα πλησιέστερα κβάζαρ και το φωτεινότερο, το 3C 273, βρίσκεται σε απόσταση περίπου 3 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Πρόσφατες παρατηρήσεις δείχνουν ότι τα περισσότερα κβάζαρ βρίσκονται κοντά στα κέντρα τεράστιων ελλειπτικών γαλαξιών και η ακανόνιστη μεταβλητότητα της φωτεινότητας του κβάζαρ σε χρονικές κλίμακες μικρότερης της ημέρας δείχνει ότι περιοχή παραγωγής της ακτινοβολίας τουςέχει μικρό μέγεθος συγκρίσιμο με το μέγεθος του ηλιακού συστήματος.

Κατά μέσο όρο, ένα κβάζαρ παράγει περίπου 10 τρισεκατομμύρια φορές περισσότερη ενέργεια ανά δευτερόλεπτο από τον Ήλιο μας (και ένα εκατομμύριο φορές περισσότερη ενέργεια από το πιο ισχυρό γνωστό αστέρι) και παρουσιάζει μεταβλητότητα εκπομπής σε όλες τις περιοχές μηκών κύματος.

Ο φυσικός μηχανισμός που είναι υπεύθυνος για τη δημιουργία τόσο ισχυρής ακτινοβολίας σε σχετικά μικρό όγκο δεν είναι ακόμη αξιόπιστα γνωστός. Οι διεργασίες που συμβαίνουν στα κβάζαρ αποτελούν αντικείμενο εντατικής θεωρητικής έρευνας.

Στενές γραμμές απορρόφησης υδρογόνου και ιόντων βαρέων στοιχείων ανακαλύφθηκαν στα φάσματα μακρινών κβάζαρ. Η φύση των στενών γραμμών απορρόφησης παραμένει ασαφής. Το απορροφητικό μέσο μπορεί να είναι εκτεταμένες κορώνες γαλαξιών ή μεμονωμένα νέφη ψυχρού αερίου στον διαγαλαξιακό χώρο. Είναι πιθανό ότι τέτοια σύννεφα μπορεί να είναι υπολείμματα του διάχυτου μέσου από το οποίο σχηματίστηκαν οι γαλαξίες.