Kvazaro masė. Labiausiai griaunantis objektas visatoje

Kvazaras – pradiniame savo vystymosi etape esanti galaktika, kurios centre yra didžiulė supermasyvi juodoji skylė, kurios masė milijardus kartų didesnė už mūsų saulės masę. Kvazarai skleidžia tiek daug spinduliuotės, kad pranoksta visus kitus Visatos objektus. Dėl šios priežasties kvazarus labai sunku tirti – skleidžiama spinduliuotė neleidžia šių objektų detaliai pamatyti.

Vidutiniškai kvazaras per sekundę pagamina apie 10 trilijonų kartų daugiau energijos nei mūsų Saulė. Kvazaro viduje esanti juodoji skylė įsiurbia absoliučiai viską, kas yra pasiekiama. Kosminės dulkės, asteroidai, kometos, planetos ir net didžiulės žvaigždės – visa tai tampa šio milžino kuru.

Šiandien labai sunku nustatyti tikslų aptiktų kvazarų skaičių, o tai paaiškinama, viena vertus, nuolatiniais naujų kvazarų atradimais, kita vertus, aiškios ribos tarp kvazarų ir kitų rūšių kvazarų nebuvimu. aktyvios galaktikos. 1987 metais buvo žinomi 3594 kvazarai. Iki 2005 metų šis skaičius išaugo iki 195 000. Tolimiausi kvazarai dėl neįtikėtino šviesumo, šimtus kartų didesnio už įprastų galaktikų šviesumą, radijo teleskopais fiksuojami daugiau nei 12 milijardų šviesmečių atstumu. Naujausi stebėjimai parodė, kad dauguma kvazarų yra netoli didžiulių elipsinių galaktikų centrų.

Kvazarai lyginami su Visatos švyturiais. Jie matomi iš didžiulių atstumų ir tyrinėja Visatos struktūrą bei evoliuciją. Kvazaro spinduliuotės spektras atspindi visus bangų ilgius, išmatuotus šiuolaikiniais detektoriais, nuo radijo bangų iki kietosios gama spinduliuotės, kurios kvantinė energija yra keli teraelektronvoltai. Kvazarus dažniausiai supa kosminių dulkių žiedas, o priklausomai nuo jo buvimo vietos, yra dviejų tipų kvazarai. Pirmasis tipas yra tada, kai žiedas yra išdėstytas taip, kad jis neužblokuotų kvazaro nuo stebėtojo. Antrojo tipo kvazarus nuo teleskopo lęšių apsaugo žiedo „siena“.

Neseniai, naudodamiesi didžiuliu teleskopu Čilėje, mokslininkai sugebėjo ištirti vieną iš kvazarų, kuris priklauso antrajam tipui. Jie atrado, kad šį kvazarą supa jonizuotų dujų ūkas, besitęsiantis daugiau nei 590 000 šviesmečių, maždaug šešis kartus didesnis už Paukščių Tako skersmenį. Ūkas tarnauja kaip tiltas, jungiantis kvazarą su kaimynine galaktika, ir šis faktas gali būti laikomas hipotezės, kad kvazarai naudoja netoliese esančias žvaigždžių spiečius kaip „kurą“, patvirtinimu.

Mokslininkai teigia, kad kvazarų aktyvumą sukelia galaktikų susidūrimai. Pirma, galaktikos susiduria ir jų juodosios skylės susilieja į visatą. Tokiu atveju juodoji skylė atsiduria dėl susidūrimo susidariusio dulkių kokono centre ir pradeda intensyviai sugerti medžiagą. Po maždaug 100 milijonų metų skylės aplinkos švytėjimas tampa toks stiprus, kad pro kokoną pradeda skverbtis spinduliuotė. Dėl to atsiranda kvazaras. Po dar 100 milijonų metų procesas sustoja, o centrinė juodoji skylė vėl pradeda elgtis ramiai.
Visai neseniai mokslininkams pirmą kartą pavyko nufotografuoti susidūrusius kvazarus. Atliekant darbą mokslininkai susidomėjo dvigubu kvazaru, kuris yra 4,6 milijardo šviesmečių atstumu nuo Žemės Mergelės žvaigždyne.

Seyfertop galaktikos yra gana arti mūsų, o dauguma radijo galaktikų yra tarpiniais atstumais. Daug toliau erdvėje yra kvazarai – galingiausi energijos šaltiniai. Kvazarų atradimas reikalavo kruopštaus, beveik detektyvinio tyrimo.

Ši istorija prasideda 1960 m. Radijo astronomai tobulino savo metodus, kaip tiksliai nustatyti radijo šaltinių vietą. Atrodė, kad radijo šaltinis 3S48 sutapo su viena žvaigžde, kitaip nei bet kuri kita: visame spektre buvo ryškių linijų, kurios negalėjo būti koreliuojamos su jokiu žinomu atomu. Tada, 1962 m., kita paslaptinga žvaigždė, matyt, sutapo su kitu radijo šaltiniu – 3S 273.

Žodis „kvazaras“ buvo sukurtas kaip „kvazižvaigždinio radijo šaltinio“ santrumpa. „Kvazižvaigždė“ reiškia „kaip žvaigždė, bet ne žvaigždė“. Astronomai dabar mano, kad kvazarai yra ryškiausias aktyvių galaktikos branduolių tipas. Jau buvo atrasta tūkstančiai kvazarų.

Nors pirmuosius iš jų rado radijo astronomai, radijo bangas skleidžia tik dešimtadalis šiuo metu žinomų kvazarų. Nuotraukose jos atrodo kaip žvaigždės (tai reiškia, kad jos yra mažos, palyginti su galaktikomis), tačiau visos jos turi didelį raudonąjį poslinkį. Didžiausias raudonasis poslinkis yra beveik 5. Tokiu atveju kvazaro siunčiamos šviesos bangos ilgis ištempiamas apie 6 kartus. Šis iškraipymas yra daug stipresnis nei daugumoje galaktikų, nors dabar naudojant didžiausius teleskopus buvo atrastos kelios išskirtinai silpnos didelio raudonojo poslinkio galaktikos.

Šviesa iš tolimų kvazarų pasiekia milijardus mylių, todėl kvazarai pasakoja apie sąlygas, kurios egzistavo Visatoje seniai.

Kur yra kvazarai?

Dauguma kvazarų turi labai didelį raudonąjį poslinkį. Edvinas Hablas parodė, kaip panaudoti galaktikos raudonąjį poslinkį jos atstumui nustatyti. Ar galime tą patį metodą pritaikyti kvazarams? Kitaip tariant, ar kvazaro raudonasis poslinkis rodo jo atstumą nuo mūsų? Daugelio astronomų nuomone, tai tiesa: jie tiki, kad kvazarai laikosi Hablo dėsnio.

Dideli kvazarų raudonieji poslinkiai reiškia, kad jie yra labai toli, milijardų šviesmečių atstumu. Kvazarai svarbūs astronomijai dėl dviejų priežasčių. Pirma, norėdami pamatyti juos ir mūsų teleskopus iš tokio didžiulio atstumo, jie turi išleisti neįtikėtinai daug energijos. Antra, kadangi jų šviesa mus pasiekia per milijardus metų, kvazarai gali papasakoti apie sąlygas, kurios egzistavo visoje visatoje seniai. Astronomai nori išsiaiškinti, kas priverčia kvazarus taip ryškiai švyti, o stebėdami tolimiausius kvazarus gali pamatyti, kokia buvo Visata dar gerokai prieš Saulės gimimą.

Aktyvių centrų stebėjimas

Aktyvios galaktikos ir kvazarai gamina daug daugiau energijos nei įprastos galaktikos, todėl galime juos pamatyti tokiais dideliais atstumais. Įprastose galaktikose beveik visą šviesą skleidžia normalios žvaigždės. Didelės energijos galaktikose bendras skleidžiamos energijos kiekis gerokai viršija žvaigždžių gamybą. Labai detalūs radijo astronomų sudaryti žemėlapiai rodo, kad didžioji dalis energijos pertekliaus gaunama iš centrinių galaktikų regionų.

Juodosios skylės galaktikose

Dabar daugelis įsitikinę, kad energetiškai aktyvių galaktikų branduoliuose yra milžiniškos juodosios skylės. Tikriausiai jų masė svyruoja nuo kelių tūkstančių iki kelių milijardų Saulės masių. Hablo kosminis teleskopas aptiko materijos sūkurius, besisukančius aplink juodąsias skyles. Kai susiformuoja kasimo skylė, ji toliau didėja, traukdama medžiagą iš aplinkinių vietovių. Milžiniškose galaktikose, tokiose kaip M87, centrinė juodoji skylė gali sunaudoti kelių žvaigždžių ekvivalentą per dieną.

Juodoji skylė ir aplinkinis diskas nuolat užpildomi naujomis medžiagos dalimis. Centriniai galaktikų regionai yra tankiai užpildyti žvaigždėmis. Labai tankūs žvaigždžių spiečiai gali papildyti kuro atsargas. Tai gali būti dujos, nupūstos nuo įprastų žvaigždžių paviršiaus jų evoliucijos metu, arba tai gali būti nuolaužos, susidariusios labai daug supernovos sprogimų. Kai juodoji skylė tampa masyvesnė, didėjantis jos gravitacinio lauko stiprumas leidžia jai lengviau užfiksuoti žvaigždes ir jas suplėšyti.

Įprastose žvaigždėse energija išsiskiria, kai per branduolių sintezę vandenilis paverčiamas heliu. Šis procesas paverčia energiją mažiau nei 1 procentu masės. Besisukanti juodoji skylė yra daug efektyvesnė. Daugumos didelės energijos galaktikų Visatoje pagrindinis energijos šaltinis, matyt, yra ne branduolio degimas įprastų žvaigždžių viduje, o besisukančios juodosios skylės veikimas.

Kvazarai

Kvazarai yra labiausiai nutolę objektai, kuriuos galima pamatyti teleskopu. Kai kurie kvazarai yra nutolę nuo mūsų 15 milijardų šviesmečių. Kai šviesa iš labai tolimo kvazaro praeina per galaktikų spiečius, šviesos pluošto kelias išlinksta.

Dabar žinomi tūkstančiai kvazarų ir beveik visi jie yra nutolę nuo mūsų galaktikos kelių milijardų šviesmečių atstumu. Tolimiausi kvazarai atskrenda nuo mūsų greičiu, siekiančiu devynias dešimtąsias įverčio greičio. Norėdami aptikti labai nutolusius objektus, astronomai apžiūri daugybę silpnų objektų. Naudojant didelius optinius teleskopus per naktį galima gauti šimtų tokių objektų spektrus, o tai pagreitina kvazarų paiešką esant dideliems raudoniesiems poslinkiams.

Labai toli esantys objektai suteikia astronomams galimybę keliauti laiku. Kai matome žvaigždę ar galaktiką, esančią už 10 milijardų šviesmečių nuo mūsų, mes stebime kažką, kas yra 10 milijardų metų jaunesnė nei dabar, stebėjimo metu. Taip nutinka todėl, kad šviesai nukeliauti iki mūsų reikia 10 milijardų metų. Be jokios abejonės, per milijardus metų tolimos galaktikos labai pasikeitė.

Stebėdami tolimas galaktikas astronomai daro tai, ko negali istorikai: astronomai iš tikrųjų gali atsigręžti į Visatos praeitį ir tiesiogiai pamatyti, kokios sąlygos egzistavo anksčiau, o istorikai naudojasi ne visais praeities įrodymais.

Viena iš priežasčių, kodėl reikia vis didesnių ir efektyvesnių teleskopų, yra ta, kad stebėdami tolimiausias Visatos dalis galime sužinoti, kokia ji buvo praeityje. Šiuos objektus matome tuo metu, kai galaktikos tik pradėjo formuotis.

Gravitacija sukuria lęšius

Einšteino gravitacijos teorija teigia, kad šviesa, eidama per stiprų gravitacinį lauką, išlenkia savo trajektoriją. Garsusis šios teorijos bandymas buvo atliktas per Saulės užtemimą 1919 m. Netoli Saulės disko stebimų žvaigždžių padėtis šiek tiek pakito dėl to, kad šviesos spinduliai, praskridę labai arti Saulės, šiek tiek nukrypo nuo tiesios linijos. .

Kvazarai taip pat demonstruoja šį efektą, tačiau daug dramatiškesniu būdu. Kvazarai retai pasirodo danguje vienas šalia kito. Tačiau 1979 m. astronomai atrado porą identiškų kvazarų, esančių labai arti vienas kito. Tiesą sakant, tai buvo du to paties objekto vaizdai, kurių šviesa buvo iškraipyta gravitacinio lęšio. Kažkur iš šio kvazaro sklindančio šviesos pluošto kelio yra kažkas labai tankaus ir masyvaus. Šio objekto gravitacija padalija šviesą į dvigubą vaizdą.

Dabar žinoma daug gravitacinių lęšių. Kai kurie iš jų sukuria kelis tolimų kvazarų vaizdus. Kitais atvejais tolimas kvazaras susilieja į gražią šviesos pievą. Vaizdinė iliuzija atsiranda dėl to, kad tolimų kvazarų šviesa, pakeliui į Žemę, pereina per galaktikų spiečius. Jei tokiame spiečiuje yra tankiai koncentruota masė – pavyzdžiui, milžiniška juodoji skylė arba didžiulė elipsės formos galaktika – atsiranda iškreiptas vaizdas.

Iš mūsų namų yra galingiausias ir mirtiniausias objektas visoje mūsų Visatoje. Kvazaras yra akinantis energijos spindulys, besitęsiantis kelis milijardus kilometrų. Mokslininkai negali iki galo ištirti šio objekto.

Kas yra kvazaras

Šiandien viso pasaulio astronomai bando tirti kvazarus, jų kilmę ir veikimo principą. Daugybė tyrimų įrodo, kad kvazaras yra didžiulis, be galo judantis mirtinų dujų katilas. Galingiausias objekto energijos šaltinis yra viduje, pačioje kvazaro širdyje. Tai didžiulė juodoji skylė. Kvazaras sveria milijardus saulių.

Kvazaras sugeria viską, kas jam trukdo. sutriuškina ištisas žvaigždes ir galaktikas, įsiurbdamas jas į save, kol jos visiškai išsitrins ir ištirps joje. Šiandien kvazaras yra blogiausias dalykas, koks tik gali egzistuoti Visatoje.

Gilios erdvės objektai

Kvazarai yra tolimiausi ir ryškiausi žmonijos tyrinėjami objektai Visatoje. Praėjusio amžiaus šeštajame dešimtmetyje mokslininkai laikė jas radijo žvaigždėmis, nes jos buvo atrastos naudojant stipriausią radijo bangų šaltinį. Terminas „kvazaras“ kilęs iš frazės „kvazižvaigždžių radijo šaltinis“. QSO pavadinimą taip pat galite rasti daugelyje mokslininkų darbų apie kosmosą. Kai optinių radijo teleskopų galia tapo daug didesnė, astronomai išsiaiškino, kad kvazaras yra ne žvaigždė, o mokslui nežinomas žvaigždės formos objektas.

Daroma prielaida, kad radijo spinduliuotė kyla ne iš paties kvazaro, o iš jį supančių spindulių. Kvazarai vis dar yra vienas paslaptingiausių objektų, esančių toli už galaktikos ribų. Šiandien mažai kas gali kalbėti apie kvazarus. Kas tai yra ir kaip jie veikia, gali atsakyti tik labiausiai patyrę astronomai ir mokslininkai. Vienintelis neabejotinai įrodytas dalykas yra tai, kad kvazarai išskiria milžiniškus energijos kiekius. Tai prilygsta 3 milijonų saulės spindulių skleidžiamam kiekiui! Kai kurie kvazarai išskiria 100 kartų daugiau energijos nei visos mūsų galaktikos žvaigždės kartu paėmus. Įdomu tai, kad kvazaras gamina visa tai, kas išdėstyta pirmiau, maždaug Saulės sistemos dydžio plote.

Kvazarų spinduliuotė ir dydis

Aplink kvazarus buvo rasta ankstesnių galaktikų pėdsakų. Jie buvo atpažinti kaip raudonai pasislinkę objektai, skleidžiantys elektromagnetinę spinduliuotę kartu su radijo bangomis ir nematoma šviesa, ir turintys labai mažus kampinius matmenis. Iki kvazarų atradimo šie veiksniai neleido atskirti jų žvaigždžių – taškinių šaltinių. Priešingai, išplėstiniai šaltiniai labiau atitinka galaktikų formą. Palyginimui, ryškiausio kvazaro vidutinis dydžių santykis yra 12,6, o ryškiausios žvaigždės – 1,45.

Kur yra paslaptingi dangaus objektai?

Juodosios skylės, pulsarai ir kvazarai yra gana toli nuo mūsų. Jie yra labiausiai nutolę dangaus kūnai Visatoje. Kvazarai turi didžiausią infraraudonąją spinduliuotę. Astronomai turi galimybę nustatyti įvairių objektų judėjimo greitį, atstumą tarp jų ir iki jų nuo Žemės.

Jei kvazaro spinduliuotė pasidaro raudona, tai reiškia, kad jis tolsta nuo Žemės. Kuo didesnis paraudimas, tuo kvazaras yra toliau nuo mūsų ir jo greitis didėja. Visų tipų kvazarai juda labai dideliu greičiu, kuris savo ruožtu keičiasi be galo. Įrodyta, kad kvazarų greitis siekia 240 tūkst km/sek, tai yra beveik 80 proc.

Nematysime šiuolaikinių kvazarų

Kadangi tai yra labiausiai nutolę nuo mūsų objektai, šiandien stebime jų judėjimą, įvykusį prieš milijardus metų. Kadangi šviesa spėjo pasiekti tik mūsų Žemę. Labiausiai tikėtina, kad tolimiausi, taigi ir patys seniausi, yra kvazarai. Kosmosas leidžia mums pamatyti juos tokius, kokie jie pasirodė tik prieš maždaug 10 milijardų metų. Galima daryti prielaidą, kad kai kurie iš jų šiandien nustojo egzistuoti.

Kas yra kvazarai

Nors šis reiškinys nėra pakankamai ištirtas, preliminariais duomenimis, kvazaras yra didžiulė juodoji skylė. Jo medžiaga pagreitėja, nes skylės sūkurys įsiurbia medžiagą, todėl šios dalelės įkaista, trinasi viena į kitą, todėl visa medžiagos masė be galo juda. Kvazaro molekulių greitis kas sekundę didėja, o temperatūra didėja. Dėl stiprios dalelių trinties išsiskiria didžiulis šviesos kiekis ir kiti, pavyzdžiui, rentgeno spinduliai. Kiekvienais metais juodosios skylės gali sugerti vienos mūsų Saulės masę. Kai tik masė, įtraukta į mirties piltuvą, bus sugerta, išsiskirianti energija kaip spinduliuotė pasklis dviem kryptimis: palei pietinį ir šiaurinį kvazaro ašigalius. Astronomai šį neįprastą reiškinį vadina „erdvės lėktuvu“.

Naujausi astronomų stebėjimai rodo, kad šie dangaus objektai daugiausia yra elipsės formos galaktikų centre. Remiantis viena iš kvazarų kilmės teorijų, jie reprezentuoja jauną galaktiką, kurioje didžiulė juodoji skylė sugeria ją supančią medžiagą. Teorijos kūrėjai teigia, kad spinduliuotės šaltinis yra šios skylės akrecinis diskas. Jis yra galaktikos centre, ir iš to išplaukia, kad kvazarų spektrinis raudonasis poslinkis yra didesnis už kosmologinį tiksliai gravitacinio poslinkio dydžiu. Tai anksčiau savo bendrojoje reliatyvumo teorijoje numatė Einšteinas.

Kvazarai dažnai lyginami su Visatos švyturiais. Juos galima pamatyti iš didžiausių atstumų, jų dėka tiriama jų raida ir struktūra. Naudojant „dangiškąjį švyturį“, tiriamas bet kurios medžiagos pasiskirstymas išilgai regėjimo linijos. Būtent: stipriausios vandenilio spektrinės sugerties linijos paverčiamos linijomis išilgai absorbcijos raudonojo poslinkio.

Mokslininkų versijos apie kvazarus

Yra ir kita schema. Kai kurių mokslininkų teigimu, kvazaras yra besikurianti jauna galaktika. Galaktikų evoliucija mažai ištirta, nes žmonija yra daug jaunesnė už jas. Galbūt kvazarai yra ankstyvoji galaktikų formavimosi būsena. Galima daryti prielaidą, kad jų energija išsiskiria iš jauniausių aktyvių naujų galaktikų branduolių.

Kiti astronomai net mano, kad kvazarai yra erdvės taškai, iš kurių atsiranda nauja Visatoje esanti medžiaga. Jų hipotezė įrodo visišką juodosios skylės priešingybę. Žmonijai prireiks daug laiko, kad ištirtų kvazarų stigmas.

Įžymūs kvazarai

Pirmąjį atrastą kvazarą 1960 m. atrado Matthewsas ir Sandage'as. Jis buvo Mergelės žvaigždyne. Labiausiai tikėtina, kad jis yra susijęs su 16 šio žvaigždyno žvaigždžių. Po trejų metų Matthewsas pastebėjo, kad objektas turi didžiulį spektrinį raudonąjį poslinkį. Vienintelis veiksnys, įrodantis, kad tai nebuvo žvaigždė, buvo jos išskyrimas daug energijos santykinai mažame erdvės plote.

Žmonijos stebėjimai

Kvazarų istorija prasidėjo nuo radioaktyviųjų šaltinių matomų kampinių dydžių tyrimo ir matavimo naudojant specialią programą.

1963 metais kvazarų jau buvo apie 5. Tais pačiais metais olandų astronomai įrodė spektrinį linijų poslinkį raudonojo spektro link. Jie įrodė, kad tai įvyko dėl kosmologinio poslinkio dėl jų pašalinimo, todėl atstumą buvo galima apskaičiuoti pagal Hablo dėsnį. Beveik iš karto dar du mokslininkai Yu.Efremovas atrado atrastų kvazarų ryškumo kintamumą. Fotometrinių vaizdų dėka jie nustatė, kad kintamumas yra tik kelių dienų periodiškumas.

Vienas iš artimiausių mums kvazarų (3C 273) turi raudonąjį poslinkį ir ryškumą, atitinkantį atstumą maždaug 3 mlrd. šviesmečiai. Tolimiausi dangaus objektai yra šimtus kartų ryškesni nei įprastos galaktikos. Juos galima nesunkiai aptikti naudojant šiuolaikinius radijo teleskopus 12 milijardų šviesmečių ar didesniu atstumu. Neseniai 13,5 milijardo šviesmečių atstumu nuo Žemės buvo aptiktas naujas kvazaras.

Sunku tiksliai apskaičiuoti, kiek kvazarų iki šiol buvo atrasta. Taip yra ir dėl nuolatinių naujų objektų atradimo, ir dėl to, kad nėra aiškios ribos tarp aktyvių galaktikų ir kvazarų. 1987 metais buvo paskelbtas registruotų kvazarų sąrašas – 3594, 2005 metais jų buvo daugiau nei 195 tūkst., o šiandien jų skaičius perkopė 200 tūkst.

Iš pradžių terminas „kvazaras“ reiškė tam tikrą objektų klasę, kuri matomame (optiniame) diapazone yra labai panaši į žvaigždę. Tačiau jie turi nemažai skirtumų: labai stipri radijo spinduliuotė ir maži kampiniai matmenys (< 10 0).

Ši pirminė šių kūnų idėja atsirado jų atradimų metu. Ir tai vis dar tiesa, tačiau mokslininkai vis tiek atpažino radijo tylius kvazarus. Jie nesukuria tiek daug radiacijos. 2015 metais visų žinomų objektų buvo užregistruota apie 90 proc.

Šiandien kvazarų stigmas lemia raudonasis spektro poslinkis. Jei erdvėje aptinkamas kūnas, turintis panašų poslinkį ir skleidžiantis galingą energijos srautą, jis turi visas galimybes būti vadinamas „kvazaru“.

Išvada

Šiandien astronomai skaičiuoja apie du tūkstančius tokių dangaus kūnų. Pagrindinis kvazarų tyrimo instrumentas yra Hablo kosminis teleskopas. Kadangi žmonijos technologinė pažanga mus nedžiugina savo sėkme, galime manyti, kad ateityje įminsime mįslę, kas yra kvazaras ir juodoji skylė. Galbūt jie yra savotiška „šiukšlių dėžė“, kuri sugeria visus nereikalingus objektus, o gal jie yra Visatos centrai ir energija.

1963 metais buvo padarytas išskirtinės svarbos atradimas: buvo atrasti kvazarai – objektai, kurių šviesa (ir radijo bangos) mus pasiekė net per 15 milijardų metų. Tai reiškia, kad dabar matome juos tokius, kokie jie buvo netrukus po Didžiojo sprogimo, dėl kurio prasidėjo mūsų Visatos istorija.

Kas yra kvazarai? Visų pirma, tai yra radijo bangų šaltiniai. Iš čia ir kilo jų pavadinimas: kvazi (tai yra, beveik) žvaigždžių radijo šaltiniai. Kvazarai visus stebino visų pirma savo kolosalia galia: būdami pačiame Visatos „pakrašte“ skleidė tokią intensyvią spinduliuotę, kad ji ne tik mus pasiekė, nors buvo tranzitu daugiau nei 10 milijardų metų, bet ir pasiekė labai intensyviai. Juk kvazarą galima stebėti paprasčiausiu 20 centimetrų teleskopu, o norint stebėti tūkstančius kartų arčiau esančius objektus reikia penkių metrų teleskopų! Kvazaras skleidžia tokį didžiulį energijos kiekį, kad kyla teisėtas klausimas, iš kur jis jos gauna. Energija, kurią jis išskiria per pusvalandį, yra lygi visai energijai, išsiskiriančiai Supernovos sprogimo metu! Kiekvieno kvazaro šviesumas yra tūkstantį kartų didesnis nei didelių galaktikų, kurias sudaro milijardai žvaigždžių, šviesumas! Kitas įspūdingas kvazaro dalykas yra šios energijos gamyklos kompaktiškumas. Kvazaras savo dydžiu labiau panašus į žvaigždę nei su galaktika. (Todėl jis buvo vadinamas „kvazi“ žvaigždžių šaltiniu. Natūralu, kad pagrindinis klausimas yra, kaip veikia kvazaras, kaip veikia jo energijos gamykla arba, kaip sako fizikai, kokia jo fizinė prigimtis. Ne mažiau nuostabu yra ir tai, kad jis energetikos gamykla dirba nereguliariai.Kvazaro skleidžiama energija (skleidžia matomą šviesą, ultravioletinius, infraraudonuosius ir rentgeno spindulius, radijo bangas) kinta ne tik per kelerius metus, bet ir per kelis mėnesius ar net savaites.Tai su amžiaus vidurkiu 10 milijonų metų! tada paaiškinkite tokius reikšmingus kvazarų energetikos inžinierių darbo sutrikimus. Pavyzdžiui, kvazaras 345 per tris savaites pakeitė savo šviesumą per pusę, o kvazaras numeris 466 tame pačiame trečiajame Kembridžo kataloge (CS) pakeitė savo šviesumą. perpus net per kelias dienas (per kelis mėnesius jo šviesumas pakito 20 kartų!) Tokie pokyčiai būdingi ne tik matomam šviesumui, bet ir kvazaro radijo spinduliuotės intensyvumui.

Atkreipkite dėmesį, kad dabar gauname informaciją apie tuos kvazarus, kurie egzistavo maždaug prieš 10 milijardų metų. Egzistavę tik 10 milijonų metų, jie nustojo būti kvazarais. Taigi, mes kalbame apie objektus, kurie egzistavo Visatoje prieš susiformuojant Žemei. Šis laiko poslinkis (gebėjimas keliauti į praeitį ir nesugebėjimas pamatyti, kas dabar vyksta tolimuose jos kampeliuose) atsiranda dėl to, kad gali prireikti milijardų metų perduoti informaciją naudojant šviesą Visatoje! Todėl tuos kvazarus, kurie skleidžia dabar, galima stebėti po 10 milijardų metų, kai jų spinduliuotė pasieks mus.

Matavimai parodė, kad kvazarai juda (tiksliau, juda) greičiu, kuris yra 87% šviesos greičio. Kvazarų greičiai nukreipti nuo mūsų, tai yra, jie didžiuliu greičiu lekia visomis kryptimis. Matuoti buvo ne greičiai, o kvazaro spinduliuotės dažnio poslinkis dėl Doplerio efekto. Paaiškėjo, kad vandenilio atomų emisijos linijų poslinkis įvyksta link raudonojo spektro galo, tai yra, išmetimo dažnis didėja, o tai atsiranda šaltiniui tolstant. Kvazarai juda didesniu nei 250 000 km/s greičiu! Kituose objektuose tokie greičiai draudžiami. Taigi, jei žvaigždės greitis būtų didesnis nei 1000 km/s, ji paliktų savo galaktiką. Be to, žvaigždės tolsta ir nuo mūsų, ir link mūsų. Kvazarai tolsta tik nuo mūsų.

Kaip veikia kvazaras9

Astrofizikai šį klausimą nagrinėjo ilgą laiką. Sunkiausia buvo suprasti, iš kur kvazaras gauna tokį didelį energijos kiekį. Per tą laiką buvo pasiūlyta daug hipotezių, paaiškinančių kvazaro struktūrą. Tačiau jie pasirodė nepakeliami. Todėl nėra prasmės juos svarstyti.

Paaiškėjo, kad kvazarų problema yra susijusi su aktyvių galaktikos branduolių problema. Juos dar 1943 metais atrado amerikiečių astronomas K. Seyfertas. Iš kosminių objektų sklindančios spinduliuotės spektruose buvo aptiktos plačios („neryškios“) ir labai intensyvios vandenilio, azoto, deguonies ir kitų cheminių elementų linijos. Tam tikrą dažnį (taigi ir bangos ilgį) atitinkančios spinduliuotės linijos padėtis priklauso nuo skleidžiančios dalelės greičio ir kur šis greitis nukreipiamas. Jei skleidėjo greitis nukreiptas į mus, tai linija pasislenka viena kryptimi, o jei yra toli nuo mūsų, tai priešinga kryptimi. Emiterio judėjimas per regėjimo liniją nesukelia linijos poslinkio emisijos spektre. Jei vienu metu matuojama spinduliuotė iš dalelių, kurių dalis juda link mūsų, o kita dalis tolsta nuo mūsų, tai spinduliavimo linija plečiasi į abi puses. Kuo didesnis dalelių greitis, tuo platesnės išmetimo linijos. Remiantis šio išsiplėtimo dydžiu, galima apskaičiuoti dalelių judėjimo greitį. Tai padarė K. Seifertas. Jis išsiaiškino, kad aktyviuose galaktikų branduoliuose dujų dalelės juda milžinišku greičiu, pasiekdamos dešimtis tūkstančių kilometrų per sekundę. Dujų greitis įprastose galaktikose yra ne didesnis kaip 300 km/s. Dujų dalelių judėjimo greitis aktyviuose galaktikos branduoliuose yra panašus į dalelių plėtimosi greitį supernovos sprogimo metu. Seyfertas ištyrė 12 šių neįprastų galaktikų aktyvius branduolius. Vėliau šios galaktikos buvo vadinamos Seiferto galaktikomis.

Seiferto galaktikų branduoliai savo spinduliuote primena kvazarus, tačiau jų spinduliavimo galia mažesnė. Jie taip pat vadinami mini kvazarais. Spinduliuotė iš aktyvių Seiferto galaktikų branduolių, kaip ir kvazarų, yra kintama. Buvo padaryta išvada, kad kvazarai yra galaktikų centriniai objektai (branduoliai). Tolesni kvazarų tyrimai parodė, kad procesai, atsakingi už energijos išsiskyrimą, neapsiriboja galaktikos šerdimi, bet yra galaktikos sąveikos su šia šerdimi rezultatas.

KVAZI ŽVAIGŽDŽIŲ RADIJO ŠALTINIAI

Kai radijo astronomija dar žengė pirmuosius žingsnius, terminas „radijo žvaigždės“ tapo plačiai paplitęs. Taip buvo vadinami kai kurie „taškiniai“ kosminės radijo spinduliuotės šaltiniai. Palaipsniui daugelis jų buvo identifikuoti su ūkais ir galaktikomis, kurias jau atrado astronomai. Beveik viskas, bet vis tiek ne viskas.

Iki 1963 m. paslaptingi liko penki žvaigždės formos objektai, kurie vėliau buvo pavadinti kvazižvaigždžių radijo šaltiniais arba kvazarais.

Sprendžiant iš radijo spinduliuotės galios, kvazarai niekaip negali būti žvaigždėmis įprasta, visuotinai priimta šio žodžio prasme. Penki objektai, išvardyti 1963 m. žvaigždžių kataloguose (įtraukti į 3-ąjį Kembridžo kosminių radijo šaltinių katalogą (3C)) su simboliais 3C48 (identifikuojami su 16-o dydžio žvaigžde trikampio žvaigždyne), 3C147, 3C196, 3C273 (tapatūs) 13 dydžio Mergelės žvaigždyne) ir 3C286.

Kvazarai gali būti arba tolimiausi mums žinomi objektai ir galingiausi spinduliuotės šaltiniai, arba gana įprastų galaktikų palydovai, o tada jų spinduliuotės negalima paaiškinti žinomais mechanizmais.

Ne visi kvazarai yra radijo šaltiniai

Nors už kvazarų atradimą esame skolingi radijo astronomijai, netrukus paaiškėjo, kad ne visi jie yra radijo šaltiniai. Buvo aptikta daug radijo neskleidžiančių objektų, kurie visais kitais atžvilgiais buvo panašūs į pirmuosius kvazarus 3C273 ir 3C48. Iš daugiau nei 1300 žinomų kvazarų tik keli procentai yra radijo šaltiniai. Taigi dauguma kvazarų yra „tylūs“ radijo diapazone.

KVAZARAI – NUOSTABIAUSIA ASTROFIZIKOS MISTERIJA

Pavadinimas „kvazarai“ yra termino „kvazižvaigždžių radijo šaltiniai“ santrumpa. Tačiau kadangi daugelis kvazarų neturėjo pastebimo radijo spinduliavimo, jie buvo pradėti vadinti „kvazižvaigždžių objektais“. Tačiau dabar plačiai naudojamas trumpas pavadinimas „kvazarai“.

Iš pradžių atrodė, kad šie dangaus kūnai į nieką nepanašūs ir derina nesuderinamas savybes. Prireikė daug pastangų, kol buvo suvokta, kad kvazarai yra susiję su radijo galaktikomis ir kitomis galaktikomis, kurių branduoliuose vyksta galingi energijos išsiskyrimo procesai. Kvazaruose šie procesai pasiekia didžiausią mastą ir intensyvumą. Kvazaro spinduliuotės galia yra šimtus kartų didesnė nei galaktikos, o ši spinduliuotė sukuriama tokiu tūriu, kuris yra panašus į Saulės sistemos tūrį. Kvazaras yra labai kompaktiškas objektas.

Kvazarų atradimas ir pirmieji du jų tyrimo dešimtmečiai, matyt, yra tik pradžia ilgalaikių tyrimų, kurių tikslas – paaiškinti fizinį galaktikos branduolių ir kvazarų veiklos mechanizmą. Jie vis dar išlieka nuostabiausia šiuolaikinės astrofizikos paslaptimi.

Atstumas iki kvazarų

Daugėjant stebėjimų duomenų, dauguma astronomų priėjo prie išvados, kad kvazarai yra toliau nuo mūsų nei bet kuris kitas stebimas objektas. Tačiau nedaugelis astronomų tvirtino, kad įtikinamiausi stebėjimų įrodymai rodo, kad kvazarai ir ne itin tolimų galaktikų yra erdviai.

RAUDONAS SHIFT

Dauguma kvazarų intensyviai skleidžia radijo bangas. Kai astronomai tiksliai nustatė šių radijo šaltinių padėtis matomos šviesos nuotraukose, jie atrado žvaigždės formos objektus.

Norint nustatyti keistų dangaus kūnų prigimtį, buvo nufotografuotas jų spektras. Ir pamatėme kažką visiškai netikėto! Šios „žvaigždės“ turėjo savo spektrą, kuris smarkiai skyrėsi nuo visų kitų žvaigždžių. Spektrai buvo visiškai nepažįstami. Daugeliui kvazarų juose ne tik nebuvo gerai žinomų vandenilio linijų, kurios būdingos paprastoms žvaigždėms, bet iš pirmo žvilgsnio juose buvo neįmanoma aptikti net nė vienos kito cheminio elemento linijos. Jaunasis olandų astrofizikas M. Schmidtas, dirbęs JAV, išsiaiškino, kad linijos keistų šaltinių spektruose yra neatpažįstamos tik dėl to, kad jos yra stipriai pasislinkusios į raudonąją spektro sritį, tačiau iš tikrųjų tai yra šulinių linijos. žinomi cheminiai elementai (pirmiausia vandenilis).

Kvazarų spektrinių linijų poslinkio priežastis buvo didelių mokslinių diskusijų objektas, dėl kurių didžioji dauguma astrofizikų priėjo prie išvados, kad spektrinių linijų raudonasis poslinkis yra susijęs su bendra metagalaktikos plėtra. .

Objektų 3C273 ir 3C48 spektre raudonasis poslinkis pasiekia precedento neturinčią reikšmę. Linijų poslinkis link raudonojo spektro galo gali būti ženklas, kad šaltinis tolsta nuo stebėtojo. Kuo greičiau šviesos šaltinis tolsta, tuo didesnis raudonasis poslinkis jo spektre.

Būdinga tai, kad beveik visų galaktikų spektre (o tolimoms galaktikoms ši taisyklė turi ne vieną išimtį) spektro linijos visada pasislinkusios link raudonojo galo. Grubiai tariant, raudonasis poslinkis yra proporcingas atstumui iki galaktikos. Būtent tai išreiškia RAUDONOJO POSIŽIŪRIMO DĖSNIS, kuris dabar aiškinamas kaip greito viso stebimo galaktikų rinkinio plėtimosi rezultatas.

Pašalinimo greitis

Iki šiol žinomos tolimiausios galaktikos turi labai didelį raudonąjį poslinkį. Atitinkami pašalinimo greičiai matuojami dešimtimis tūkstančių kilometrų per sekundę. Tačiau objekto 3C48 raudonasis poslinkis viršijo visus rekordus. Paaiškėjo, kad jis nunešamas iš Žemės tik maždaug pusės šviesos greičio greičiu! Jei manytume, kad šis objektas paklūsta bendrajam raudonojo poslinkio dėsniui, nesunku apskaičiuoti, kad atstumas nuo Žemės iki objekto 3C48 yra 3,78 milijardo šviesmečių! Pavyzdžiui, per 8 1/3 minučių šviesos spindulys pasieks Saulę, o po 4 metų – artimiausią žvaigždę. Ir čia yra beveik 4 milijardai metų nenutrūkstamo itin greito skrydžio – laiko galima palyginti su mūsų planetos gyvavimo trukme.

Objektui 3C196 atstumas, taip pat rastas nuo raudonojo poslinkio, pasirodė lygus 12 milijardų šviesmečių, t.y. pagavome šviesos spindulį, kuris mums buvo siųstas net tada, kai dar nebuvo nei Žemės, nei Saulės! Objektas 3S196 yra labai greitas – jo tolimo greitis išilgai regėjimo linijos siekia 200 tūkstančių kilometrų per sekundę.

Kvazarų amžius

Remiantis šiuolaikiniais skaičiavimais, kvazarų amžius matuojamas milijardais metų. Per šį laiką kiekvienas kvazaras išskiria milžinišką energiją. Mes nežinome procesų, galinčių sukelti tokį energijos išsiskyrimą. Jei manytume, kad prieš mus yra superžvaigždė, kurioje „dega“ vandenilis, tada jos masė turėtų būti milijardą kartų didesnė už Saulės masę. Tuo tarpu šiuolaikinė teorinė astrofizika įrodo, kad žvaigždė, kurios masė daugiau nei 100 kartų didesnė už saulės masę, neišvengiamai praranda stabilumą ir suyra į daugybę skeveldrų.

Iš šiuo metu žinomų kvazarų, kurių bendras skaičius yra daugiau nei 10 000, artimiausias yra už 260 000 000 šviesmečių, tolimiausias – už 15 milijardų šviesmečių. Kvazarai yra bene seniausi iš mūsų stebimų objektų, nes. Iš milijardų šviesmečių atstumo įprastos galaktikos nėra matomos jokiu teleskopu. Tačiau ši „gyva praeitis“ mums vis dar visiškai nesuprantama. Kvazarų prigimtis vis dar nėra visiškai suprantama.

YPATINGAS ŠVIESUMAS

Pagal tą patį kosmologinio atstumo dėsnį, kaip ir galaktikos, šaltiniai 3C273 ir 3C48 labai skiriasi nuo įprastų galaktikų, tokių kaip mūsų galaktika. Labiausiai stebina jų nepaprastas šviesumas, šimtus kartų didesnis nei mūsų galaktikos šviesumas.

Atrodytų, kad taip toli nuo Žemės esantys objektai turėtų būti prieinami tik galingiausiais šiuolaikiniais teleskopais apsiginklavusiam stebėtojui. Tiesą sakant, pavyzdžiui, objektą 3C273 galima rasti Coma Berenices žvaigždyne kaip 12,6 balo žvaigždę. Tokios žvaigždės yra prieinamos net mėgėjų teleskopams.

Kitas paslaptingas faktas yra tai, kad kvazarai yra aiškiai mažesni nei galaktikos: juk jie atrodo kaip taškiniai šviesos šaltiniai, o net tolimiausios galaktikos atrodo kaip neryškios šviečiančios dėmės.

Energijos šaltinis

Kokie siaubingi turi būti šių šviesos šaltinių spinduliuotės galia, jei iš milijardų šviesmečių atstumo jie atrodo tokie ryškūs!

Sunkiausias su kvazarais susijęs klausimas yra paaiškinti milžinišką energijos išsiskyrimą. Jei kvazarai iš tiesų yra kosmologiškai dideliais atstumais nuo mūsų (t. y. raudonasis poslinkis iš tikrųjų yra susijęs su Visatos plėtimu), tuomet būtina paaiškinti, kaip atsiranda šis stipriausias šviesumas. Lieka paslaptis, koks energijos šaltinis kvazarui švyti. Aišku viena – kad ir koks būtų šis šaltinis, jis susitelkęs santykinai mažame erdvės regione, tai yra, yra gana kompaktiškas. Ir tai jau savaime rodo, kad kvazaro energijos išsiskyrimo mechanizmas yra labai neįprastas.

Daugelis astrofizikų mano, kad kvazarai yra susiję su galaktikų branduoliais, kurie yra tam tikrame evoliucijos etape. Pavyzdžiui, M87 galaktikos šerdis yra daug ryškesnė nei jos išorinės dalys. Tačiau yra ir kitų tipų galaktikų, vadinamųjų Seiferto galaktikų, kuriose ryškios šerdies kontrastas su silpnai šviečiančia likusia dalimi yra dar ryškesnis. Galbūt kvazarai yra kitas šios sekos žingsnis. Jei jie yra labai toli, tada matome tik ryškią jų šerdį, o silpno apvalkalo (jei toks iš viso yra) tiesiog nesimato.

Taip pat teigiama, kad, kaip ir M87 galaktikoje, energijos išsiskyrimas kvazaruose gali būti susijęs su supermasyvių juodųjų skylių buvimu. Nuo aštuntojo dešimtmečio vidurio labai išpopuliarėjo mintis, kad milžinišką energijos išsiskyrimą kvazaruose paaiškina juodosios skylės.

Energijos išsiskyrimo procesas taip pat siejamas su gravitacinių jėgų darbu, o kvazaro radijo spinduliuotė yra įkrautų dalelių sinchrotroninis spinduliavimas magnetiniame lauke.

Kai kurie astronomai mano, kad kvazarų energijos srautai yra daug mažesni, nes atstumai iki jų yra labai perdėti. Jei kvazarai yra, tarkime, 100 kartų arčiau mūsų, nei manome, tada skaičiuodami spinduliavimo galią pagal jų stebimą ryškumą, jų šviesumą pervertiname 10 000 kartų. Astronomai, kurie laikosi šios nuomonės, remiasi tuo, kad kvazarai dažnai matomi danguje šalia savotiškų galaktikų. Šios galaktikos, nors ir šiek tiek neįprastos savo struktūra, turi normalius raudonuosius poslinkius, atitinkančius kelių procentų šviesos greičio tolimo greitį. O šalia jų esantys kvazarai turi 10–20 kartų didesnį raudonąjį poslinkį!

Jei kvazarai yra netoli gana arti galaktikų, kaip galėtume paaiškinti didžiulius jų raudonuosius poslinkius? Vienintelis pagrįstas paaiškinimas yra Doplerio efektas, bet kodėl mes visada matome tik raudoną poslinkį (tolstant) ir niekada violetinį poslinkį (artėjantį)? Ir kaip materija gali būti išstumta (visada toliau nuo mūsų!) tokiu didžiuliu greičiu ir vis tiek išlaikyti vieno objekto formą?

Atsakymas yra: niekas nežino. 15 metų nebuvo įmanoma nustatyti nei atstumo iki kvazarų, nei jų prigimties ir kolosalios energijos šaltinių. Galbūt kvazarų paslaptyje yra raktas į kokią nors naują astrofizikos sritį, kai kurios naujos didelių raudonųjų poslinkių atsiradimo galimybės mums nežinomose situacijose arba nauji būdai generuoti milžinišką energiją, jei kvazarai yra labai toli. Tikėkimės, kad ateinančiais metais pavyks įveikti šiuos sunkumus aiškindami tolimų Visatos regionų, kuriuose yra kvazižvaigždžių objektai, prigimtį. Ir dabar galime tik pasakyti: matyt, tai natūralūs, o ne dirbtiniai astronominiai objektai, nes dar neaišku, kaip civilizacija galėtų „padaryti“ kvazarą.

KINTAMUMAS IR DYDIS

Kita kvazarų paslaptis yra ta, kad kai kurie iš jų keičia savo ryškumą kelių dienų, savaičių ar metų laikotarpiais, o įprastos galaktikos tokių svyravimų nerodo.

Maskvos astronomai A. S. Sharovas ir Yu. N. Efremovas nusprendė išsiaiškinti, kaip praeityje elgėsi „keistos žvaigždės“. Jie atidžiai peržiūrėjo 73 negatyvus, kuriuose buvo 1896–1963 m. objektas 3C273. Sovietinių mokslininkų išvada gali būti laikoma gana patikima. Ir jis nuostabus. Paaiškėjo, kad 3C273 pakeitė savo ryškumą! Ir ne tik šiek tiek, o labai pastebimai – nuo ​​12,0 iki 12,7 balo, t.y. beveik du kartus. Buvo atvejų (pavyzdžiui, 1927–1929 m.), kai per trumpą laiką 3C273 spinduliuotės srautas padidėjo 3–4 kartus! Kartais per kelias dienas objektas pasikeisdavo 0,2 – 0,3 balo. Tuo pačiu metu išoriškai, optiškai, jokių kitų reikšmingų pokyčių neįvyko - „keista žvaigždė“ visada atrodė kaip žvaigždė, nors ir kintama. Panašus reiškinys vėliau buvo aptiktas objekte 3S48.

Žinomi tūkstančiai kintamų žvaigždžių, kurios dėl įvairių priežasčių kinta. Tačiau tarp įprastų galaktikų nebuvo užfiksuotas nė vienas kintamasis. Nors daugelyje jų yra tūkstančiai ir milijonai kintamų žvaigždžių, jų šviesumo svyravimai vyksta plačiai ir visai galaktikai yra tokie nereikšmingi, kad bendra galaktikų spinduliuotė visada praktiškai nesikeičia. Ne vienas optinis instrumentas pasaulyje gali aptikti net menkiausius bet kurios galaktikos skaisčio svyravimus.

Liko trys galimybės. Pirmasis iš jų absurdiškas: galaktikos žvaigždės keičiasi iš karto ir vienodai, tarsi įsakytos, tuo pačiu ritmu. Iš fizinės pusės toks paaiškinimas yra toks absurdiškas, toks prieštaraujantis visoms mūsų žinioms apie kosmosą, kad nevertas rimto svarstymo. Antroji galimybė yra ta, kad keisti objektai, savo raudonojo poslinkio pobūdžiu panašūs į galaktikas, fizine prigimtimi visiškai skiriasi nuo galaktikų. Tačiau dauguma astronomų mano, kad kvazarai yra aktyvūs itin tolimų galaktikų branduoliai.

Neabejotina, kad kvazarai yra ne išplėstinės žvaigždžių sistemos, išsibarsčiusios per dešimtis tūkstančių šviesmečių, o kai kurie labai kompaktiški, santykinai mažo dydžio ir milžiniškos masės kūnai (milijonai saulės masių). Santykinai maži dydžiai gali paaiškinti viso objekto kaip visumos šviesumo svyravimų greitį, o didžiulė masė yra vienintelė galima išskirtinio ryškumo, o tiksliau – dangaus kūno šviesumo, priežastis. Kuo žvaigždė masyvesnė, tuo ryškiau ji šviečia. Šis modelis išplaukia ir iš stebėjimų, ir iš teorinių svarstymų.

Ne tik mase, bet ir spinduliavimo galia kvazarai smarkiai skiriasi nuo visų žinomų dangaus kūnų. Net supernovos nublanksta prieš tai. Supernovos skleidžia kelis milijardus kartų daugiau šviesos nei Saulė tik savo galingo sprogimo momentu. Paprastas kvazaras visada skleidžia dešimtis tūkstančių kartų daugiau

Infraraudonieji ir rentgeno spinduliai iš kvazarų

Pastaraisiais metais astronomams pavyko aptikti infraraudonųjų ir rentgeno spindulių emisiją iš kvazarų; Jie atrado, kad kai kurių objektų spinduliavimo galia šiuose spektro regionuose yra net didesnė nei matomoje srityje ir radijo diapazone. Jei sudėsime spinduliuotės energijas visuose spektro regionuose, paaiškės, kad kai kurie kvazarai generuoja 100 000 kartų daugiau energijos per sekundę nei milžiniškos galaktikos, jei mūsų atstumai iki kvazarų yra teisingi.

Rentgeno astronomijos raida padėjo nustatyti, kad dauguma kvazarų buvo galingi rentgeno spindulių šaltiniai. Kai kurias užuominas apie tai galima pastebėti atlikus pirmuosius kvazaro 3C273 rentgeno stebėjimus, o naujausiuose Einšteino observatorijos (NEAO-B) tyrimuose buvo aptikta daugiau nei 100 kvazarų, turinčių stiprią rentgeno spinduliuotę. .

Remiantis šiais stebėjimais, manoma, kad, skirtingai nei radijo spinduliuotė, rentgeno spinduliuotė yra būdinga kvazarų savybė.

GALAKTIKOS IR KVAZARAI

Pastaruoju metu sukaupta daug įrodymų, kad kvazarai yra susiję su galaktikomis ir yra didžiulės žvaigždžių sistemos su kompaktiškais centriniais regionais – branduoliais, iš kurių ateina didžioji jų spinduliuotės dalis. Branduolių dydžiai nedideli, jų ryškumas daug didesnis nei žvaigždžių, todėl kvazarai astronominėse nuotraukose atrodo kaip taškiniai šaltiniai.

Galbūt pirmasis faktas, leidęs rasti kvazarų vietą bendroje astronominių sistemų šeimoje, buvo jų spinduliavimo regionų cheminė sudėtis: jie skleidžia tų pačių cheminių elementų linijas kaip Saulė arba dujų debesis diske. mūsų galaktikos. „Normali“ kvazarų cheminė sudėtis tiesiogiai rodo jų ryšį su „įprastomis“ žvaigždžių sistemomis.

Labai svarbu, kad lygiagrečiai su kvazarų tyrimais buvo tęsiamas nuodugnus galaktikų tyrimas. Tai leido nustatyti, kad didelis raudonasis poslinkis nėra išskirtinė kvazarų privilegija. Jis taip pat buvo aptiktas galaktikoje 3C295, kuri taip pat pasižymi padidėjusia radijo spinduliuote ir įtraukta į 3-ąjį Kembridžo katalogą. Šis raudonasis poslinkis yra dar didesnis nei pirmųjų dviejų kvazarų – 3C273 ir 3C48. Didžiausias raudonasis poslinkis, užfiksuotas galaktikų, priklauso galaktikai 3C324 iš to paties katalogo. Kvazarams taikomi galaktikų stebėjimo esant tokiems dideliems raudoniesiems poslinkiams metodai leido tiesiogiai aptikti išsiplėtusias šviečiančias formacijas aplink artimiausias, kurios pasirodė esančios žvaigždžių sistemos, panašios į įprastas galaktikas. 1982 m. buvo galima stebėti žvaigždžių sistemą aplink kvazaro 3C273 šerdį.

Taip pat yra gilus ryšys tarp galaktikos branduolių ir kvazarų veiklos apraiškų. Atskleidžiami reikšmingi panašumai tarp radijo bangomis skleidžiančių kvazarų ir radijo galaktikų, t.y. galaktikos su padidinta radijo spinduliuote.

Kvazarų branduoliai ir galaktikos šerdys

Aktyvūs galaktikos branduolių procesai tapo išsamių tyrimų objektu prieš pat kvazarų atradimą, nuo 1955 m., kai I. S. Šklovskis paaiškino išstūmimo iš Mergelės galaktikos branduolio fenomeną. A. V. A. Ambartsumyanas pateikė bendrą galaktikos branduolių veiklos koncepciją ir pritraukęs reiškinys sulaukė didelio astronomų dėmesio. Įvairios branduolinio aktyvumo apraiškos – kintamumas, materijos nutekėjimas ir išmetimas, radijo bangomis skleidžiantys komponentai – kvazaruose pasiekia maksimalius energijos ir erdvinių matmenų mastus. Šių reiškinių rezervuaras ir energijos generatorius yra kvazaro šerdis, kuri turėtų būti masyvesnė ir daug kompaktiškesnė už galingiausius galaktikos branduolius.

Dar septintajame dešimtmetyje sovietų astrofizikas B. V. Combergas iškėlė hipotezę, kad kvazarai (kaip ir aktyvių galaktikų branduoliai) yra supermasyvios dvejetainės sistemos. Ši hipotezė, kuri pastaraisiais metais sulaukė nemažai patvirtinimų, reikalauja naujų stebėjimų. Greičiausiai kvazarų branduoliai yra ne žvaigždės ar paprasti jų spiečiai, o kompaktiški ir labai masyvūs objektai – itin aktyvių galaktikų šerdys, nutolusios nuo mūsų milijardus šviesmečių ir todėl nematomos iš didelių atstumų. Tai patvirtina, pavyzdžiui, aplink kvazarą 3C273 rasta šviečianti aureolė, kuri paprastai laikoma įrodymu, kad šis kvazaras yra tolima galaktika.

Kvazaro 3C273 ir Mergelės A galaktikos emisijų panašumas yra svarbus rodiklis, rodantis bendrą kvazarų ir galaktikos branduolių aktyvumo reiškinių pobūdį. Taip pat svarbu, kad daugelis masyvių elipsinių galaktikų yra intensyvios radijo spinduliuotės šaltiniai. Tokia, pavyzdžiui, yra Cygnus A galaktika. Jos radijo spinduliuotė buvo atrasta atsitiktinai 1946 m. ​​Pagal radiacijos galią Cygnus A radijo galaktika prilygsta kvazarams 3C273 ir 3C48, nors yra prastesnė už galingiausius kvazarus. , kurio šviesumas vis dar yra 100–1000 kartų didesnis.

Kvazarai ir Seiferto galaktikos

Seiferto galaktikos, pavadintos 4-ajame dešimtmetyje jas atradusio amerikiečių astronomo K. Seyferto vardu, taip pat yra labai panašios į kvazarus. Jos priklauso spiralinių galaktikų klasei ir sudaro apie šimtąją jų bendro skaičiaus. Seiferto galaktikos turi kompaktiškus, ryškius branduolius, kurie spinduliuoja labai išsiplėtusiomis vandenilio ir helio linijomis. Branduoliai kartais yra galingas radijo bangų ir rentgeno spindulių šaltinis. Jų spinduliuotė yra kintama, o tai, kaip ir kvazarų atveju, rodo žiaurius procesus, vykstančius šių galaktikų branduoliuose.

Kvazarai ir Lacertidai

Vadinamosios lakertidės taip pat susijusios su kvazarais (iš Lacerta – lotyniškas Driežo žvaigždyno pavadinimas, kuriame buvo rastas pirmasis tokio tipo objektas – BL Driežo galaktika). Tai stiprūs optinės, infraraudonosios ir radijo spinduliuotės šaltiniai. Kaip ir kvazarų branduoliai, nuotraukose jie atrodo kaip taškiniai šaltiniai, apsupti kartais silpnai švytinčių aureolių, kurios iš tikrųjų yra žvaigždžių sistemos. Lacertidai taip pat pasižymi dideliu kintamumu. Atstumai iki jų yra panašūs į atstumus iki tolimų kvazarų.

Nuo įprastų galaktikų iki kvazarų

Taigi, yra labai akivaizdus savybių tęstinumas nuo normalių galaktikų - per radijo galaktikas, elipsines galaktikas su aktyviais branduoliais, Seiferto galaktikas ir lakertidus - iki kvazarų. Šio fakto išaiškinimas buvo lemiamas žingsnis siekiant suprasti kvazarų prigimtį.

Kvazarai ir mūsų galaktika

Mūsų galaktikos branduolys nėra aktyvus. Jo centrinė sritis negali būti stebima optiniais metodais, nes šviesą sugeria dujų ir dulkių debesys, gulintys ant regėjimo linijos. Duomenys apie tai gauti iš stebėjimų infraraudonųjų ir radijo bangų elektromagnetinių bangų diapazonuose, kuriems debesys yra skaidrūs. „Galaktikos“ sukimosi centre yra gana ryškus radijo šaltinis „Sagittarius A“; jo radijo šviesumas yra daug mažesnis nei kvazarų ir aktyvių branduolių.

KELI KVAZARAI

Ypatingą astrofizikų ir fizikų dėmesį patraukė daugkartiniai (dvigubi, trigubi) kvazarai: dvigubas kvazaras Didžiojo Ursa žvaigždyne (1978), trigubas kvazaras Liūto žvaigždyne (1980) ir tas pats kvazaras Žuvų žvaigždyne (1981). . Kiekvienas iš objektų buvo dvyniai kvazarai, išsidėstę kelių lanko sekundžių atstumu vienas nuo kito, turintys labai panašius spektrus ir raudonuosius poslinkius. Tačiau labai tikėtina, kad išvardyti kvazarai nėra „tikrieji“ keli kvazarai, o tik atitinkamo šaltinio vaizdai. Vieno atvaizdo padalijimas į kelis įvyksta veikiant masyvios galaktikos, atsidūrusios kelyje tarp kvazaro ir mūsų, gravitacinio lauko. Kvazarų šviesos spindulius gali sulenkti galaktikų, veikiančių kaip gravitacinio fokusavimo šaltiniai, gravitacija. Tokie gravitaciniai lęšiai gali iškreipti tolimų galaktikų formas, o tai, kai kurių mokslininkų nuomone, atveria naujas galimybes tirti didelio masto materijos pasiskirstymo Visatoje nehomogeniškumus.

Gali būti, kad gravitacinio lęšio efektą kai kuriais atvejais sukuria ne tolimos galaktikos, o masyvios juodosios skylės. Indijos astrofizikai G. Padmanabhanas ir S. Chitre'as atkreipė dėmesį į atvejus, kai matomas dvigubas kvazaro vaizdas, tačiau šį reiškinį sukėlusios galaktikos netoliese nerasta. Taigi atsirado hipotezė, kad efektą sukuria beveik taškinės juodosios skylės, kurių masė milijoną kartų didesnė už Saulės masę. Kadangi iki šiol niekur nebuvo aptikta nei vienos juodosios skylės, sunku pasakyti, kiek tokia hipotezė yra arti tiesos.

Klausimas, ar gamtoje egzistuoja „tikrieji“ dvigubi kvazarai, tebėra tyrimų ir diskusijų objektas.

Kvazaras(Anglų) kvazaras) yra ypač galingas ir tolimas aktyvus galaktikos branduolys. Kvazarai yra vieni ryškiausių Visatos objektų. Kvazaro spinduliavimo galia kartais yra dešimtis ir šimtus kartų didesnė už bendrą visų žvaigždžių galią tokiose galaktikose kaip mūsų.

Iš pradžių kvazarai buvo identifikuoti kaip didelio raudonojo poslinkio objektai ( raudonasis poslinkis- cheminių elementų spektrinių linijų poslinkis į raudonąją (ilgosios bangos) pusę) ir elektromagnetinė spinduliuotė, turinti labai mažus kampinius matmenis. Dėl šios priežasties jie ilgą laiką negalėjo būti atskirti nuo žvaigždžių, nes išplėstiniai šaltiniai labiau atitinka galaktikas. Tik vėliau aplink kvazarus buvo aptikti pirminių galaktikų pėdsakai.

Terminas kvazaras reiškia "kaip žvaigždė". Remiantis viena teorija, kvazarai yra pradiniame vystymosi etape esančios galaktikos, kuriose supermasyvi juodoji skylė sugeria aplinkinę medžiagą.

Buvo aptiktas pirmasis kvazaras 3C 48 šeštojo dešimtmečio pabaigoje Alanas Sandage'as ir Thomasas Matthewsas per radijo dangaus tyrimą. 1963 metais jau buvo žinomi 5 kvazarai. Tais pačiais metais olandų astronomas Martinas Schmidtas įrodė, kad kvazarų spektro linijos yra stipriai raudonai pasislinkusios.

Pastaruoju metu buvo priimta, kad spinduliuotės šaltinis yra supermasyvios juodosios skylės, esančios galaktikos centre, akrecinis diskas, todėl kvazarų raudonasis poslinkis yra didesnis už kosmologinį gravitacinio poslinkio dydžiu, kurį prognozuoja A. Einšteinas bendrojoje reliatyvumo teorijoje (GTR). Iki šiol buvo atrasta daugiau nei 200 000 kvazarų. Atstumą iki jo lemia kvazaro raudonasis poslinkis ir ryškumas. Pavyzdžiui, vienas iš artimiausių kvazarų ir ryškesnis, 3C 273, yra per atstumą. apie 3 milijardus šviesmečių. Naujausi stebėjimai rodo, kad dauguma kvazarų yra netoli didžiulių elipsinių galaktikų centrų, o nereguliarus kvazarų ryškumo kintamumas mažesne nei para laiko skalėje rodo, kad jų radiacijos generavimo regionas turi mažą dydį, prilygstamą saulės sistemos dydžiui.

Vidutiniškai kvazaras pagamina apie 10 trilijonų kartų daugiau energijos per sekundę nei mūsų Saulė (ir milijoną kartų daugiau energijos nei galingiausia žinoma žvaigždė), o spinduliuotės kintamumas visuose bangų ilgių diapazonuose.

Fizinis mechanizmas, atsakingas už tokios galingos spinduliuotės susidarymą santykinai mažame tūryje, dar nėra patikimai žinomas. Kvazaruose vykstantys procesai yra intensyvių teorinių tyrimų objektas.

Tolimųjų kvazarų spektruose buvo aptiktos siauros vandenilio ir sunkiųjų elementų jonų sugerties linijos. Siaurų sugerties linijų pobūdis lieka neaiškus. Sugerianti terpė gali būti didelės galaktikų vainikinės ląstelės arba atskiri šaltų dujų debesys tarpgalaktinėje erdvėje. Gali būti, kad tokie debesys gali būti difuzinės terpės, iš kurios susidarė galaktikos, liekanos.