реферат: Квазари - сама вражаюча загадка астрофСЦзики 

Квазари - сама вражаюча загадка астрофСЦзики

реферат: Авиация и космонавтика

Документы: [1]   Word-176678.doc Страницы: Назад 1 Вперед

Квазари - сама вражаюча загадка астрофСЦзики


В 1963 р. американський астроном голландського походження М. ШмСЦдт зробив одне з найбСЦльших вСЦдкриттСЦв в астрономСЦСЧ ХХ в. Це вСЦдкриття, проте маСФ свою передСЦсторСЦю. Близько 1960 р. невелика кСЦлькСЦсть радСЦоджерел було дуже надСЦйне ототожнено СЦз зСЦрками, що було повною несподСЦванкою. Адже дотепер космСЦчнСЦ радСЦоджерела ототожнювалися або з галактиками, або з туманностями . ОчСЦкуванСЦ потоки радСЦовипромСЦнюваннСЦ навСЦть вСЦд найближчих зСЦрок повиннСЦ бути украй незначнСЦ. А тим часом ототожненСЦ СЦз зСЦрками радСЦоджерела були досить СЦнтенсивнСЦ. ЦСЦлком природно, що астрономи-оптики зразу ж зацСЦкавилися цими зСЦрками. М. Шмидт одержав СЦ дослСЦдив спектр такоСЧ досить яскравоСЧ зСЦрки 13-й величини, ототожненоСЧ з СЦнтенсивним радСЦоджерелом 3С 273. Цей спектр мСЦстив лСЦнСЦСЧ випромСЦнювання, якСЦ спочатку нСЦ з якими лабораторними лСЦнСЦями ототожнити не вдавалося. Велике ж був подив астрономСЦв, коли ШмСЦдт з повною достовСЦрнСЦстю ототожнив цСЦ лСЦнСЦСЧ з основними лСЦнСЦями водню серСЦСЧ Бальмера, довжини хвиль яких змСЦщенСЦ в червону сторону на нечувану за тих дСЦб величину, вСЦдповСЦдну швидкостСЦ видалення джерела 42000 км/с! Така швидкСЦсть видалення з великою вСЦрогСЦднСЦстю означаСФ, що об'СФкт 3С 273 знаходиться в МетагалактицСЦ, а спостережуваний червоний зсув спектральних лСЦнСЦй обумовлений розширенням ВсесвСЦту. Застосовуючи закон Хаббла одержимо вСЦдстань до цього джерела близько двох мСЦльярдСЦв свСЦтлових рокСЦв. З такими вСЦдстанями астрономи ще тодСЦ не зустрСЦчалися. Тим бСЦльше дивно, що, не дивлячись на громаднСЦсть вСЦдстанСЦ, об'СФкт 3С 273 досить яскравий. ЗвСЦдси витСЦкаСФ, що свСЦтимСЦсть 3С 273 приблизно в сто разСЦв перевищуСФ свСЦтимСЦсть нашоСЧ Галактики, гСЦгантською зоряною системою, що вважаСФться. З об'СФктами такоСЧ високоСЧ свСЦтимостСЦ астрономи тодСЦ ще не зустрСЦчалися. СлСЦд помСЦтити, що дивнСЦ "астивостСЦ об'СФкту 3С 273 були вСЦдкритСЦ тСЦльки завдяки тому, що вСЦн виявився радСЦоджерелом. На небСЦ СФ багато тисяч зСЦрочок 13-й величини, СЦ серед них об'СФкт 3С 273, багатократно потрапляючий в полСЦ зору оптичних телескопСЦв СЦ довгСЦ роки рСЦшуче нСЦчим не привертаючий до себе уваги. Зразу ж пСЦсля з'ясування природи метагалактики 3С 273 автор цСЦСФСЧ статтСЦ прийшов до парадоксального висновку, що блиск 3С 273 може мСЦнятися з часом. РадянськСЦ астрономи А.С.Шаров СЦ Ю.Н.Ефремов ретельно дослСЦджували старСЦ фотографСЦСЧ неба, на якСЦ випадково потрапляв цей об'СФкт. ЦСЦ фотографСЦСЧ зберСЦгалися в "склянСЦй бСЦблСЦотецСЦ" Державного АстрономСЦчного СЦнституту СЧм. Штернберга. Результати перевершили найсмСЦливСЦшСЦ очСЦкування: 3С 273 мСЦняв свСЦй блиск за декСЦлька рокСЦв майже на цСЦлу зоряну величину, тобто приблизно в 2.5 рази! Незабаром це вСЦдкриття радянських учених було пСЦдтверджено на бСЦльш багатому наглядовому матерСЦалСЦ в США.

ВСЦдкриття змСЦнностСЦ 3С 273 було дСЦйсне парадоксальним. ДонинСЦ змСЦннСЦсть астрономи знаходили СЦ вивчали у зСЦрок рСЦзних типСЦв. Але ж, здавалося, 3С 373 - це галактика, що складаСФться з трильйонСЦв зСЦрок, кожна з яких, звичайно, повинна випромСЦнювати незалежно. Отже про змСЦннСЦсть "згладженого" СЦ усередненого за часом випромСЦнювання такоСЧ величезноСЧ кСЦлькостСЦ зСЦрок не могло бути СЦ мови! Та все ж змСЦннСЦсть, СЦ притому значна, була в наявностСЦ! З того простого факту, що характерний час змСЦни потоку (а, отже, свСЦтимостСЦ) був бСЦля 1 року, з очевиднСЦстю витСЦкало, що лСЦнСЦйнСЦ розмСЦри випромСЦнюючоСЧ областСЦ не перевищують 1 свСЦтловий рСЦк - величина, нСЦкчемно мала для галактик. ЗвСЦдси слСЦдував висновок, що випромСЦнюють не зСЦрки, а щось СЦнше. ВСЦдносно цього "СЦншого" можна було тСЦльки сказати, що це об'СФкт, до певноСЧ мСЦри близький по своСЧй природСЦ ядрам сейфертовських галактик, але тСЦльки в тисячСЦ раз могутнСЦше СЦ активнСЦше. До речСЦ, помСЦтимо, що СЦсторично змСЦннСЦсть блиску ядер сейфертовських галактик була вСЦдкрита пСЦзнСЦше, а саме дослСЦдження цих галактик в значнСЦй мСЦрСЦ стимулювалося дослСЦдженням об'СФктСЦв, спорСЦднених по своСЧй природСЦ 3С 273 СЦ "квазарСЦв", що одержали назву, "квазСЦзорянСЦ радСЦоджерелатАЭ ("квази-зорянСЦ" об'СФкти).

ВСЦдстань до квазарСЦв


У мСЦру накопичення даних наглядСЦв бСЦльшСЦсть астрономСЦв прийшла до висновку, що квазари далСЦ вСЦд нас, нСЦж будь-якСЦ СЦншСЦ об'СФкти, доступнСЦ наглядам. Але невелика частина астрономСЦв затверджувала, що найпереконливСЦшСЦ данСЦ наглядСЦв говорять про просторову близькСЦсть квазарСЦв СЦ не дуже далеких галактик.


Червоний зсув


БСЦльшСЦсть квазарСЦв СЦнтенсивно випромСЦнюСФ радСЦохвилСЦ. Коли астрономи точно визначили положення цих радСЦоджерел на фотографСЦях, одержаних у видимому свСЦтлСЦ, вони знайшли зСЦркоподСЦбнСЦ об'СФкти.

Щоб встановити природу дивних небесних тСЦл, сфотографували СЧх спектр. РЖ побачили зовсСЦм несподСЦване! ЦСЦ "зСЦркитАЭ мали спектр, рСЦзко вСЦдмСЦнний вСЦд всСЦх СЦнших зСЦрок. Спектри були абсолютно незнайомими. У бСЦльшостСЦ квазарСЦв вони не мСЦстили не тСЦльки добре вСЦдомих СЦ характерних для звичайних зСЦрок лСЦнСЦй водню, в них взагалСЦ з першого погляду не можна було знайти жоднСЦй лСЦнСЦСЧ навСЦть якого-небудь СЦншого хСЦмСЦчного елемента. Працюючий в США молодий голландський астрофСЦзик М.ШмСЦдт з'ясував, що лСЦнСЦСЧ в спектрах дивних джерел невпСЦзнаннСЦ лише тому, що вони сильно змСЦщенСЦ в червону область спектру, а насправдСЦ це лСЦнСЦСЧ добре вСЦдомих хСЦмСЦчних елементСЦв (ранСЦше всього водню).

Причина зсуву спектральних лСЦнСЦй квазарСЦв була предметом великих наукових дискусСЦй, у результатСЦ яких пригнСЦчуюче бСЦльшСЦсть астрофСЦзикСЦв прийшли до висновку, що червоний зсув спектральних лСЦнСЦй пов'язаний СЦз загальним розширенням Метагалактики.

В спектрСЦ об'СФктСЦв 3С273 СЦ 3С48 червоний зсув досягаСФ небувалоСЧ величини. Зсув лСЦнСЦй до червоного кСЦнця спектру може бути ознакою видалення джерела вСЦд спостерСЦгача. Чим швидше вСЦддаляСФться джерело свСЦтла, тим бСЦльше червоний зсув в його спектрСЦ.

Характерний, що в спектрСЦ практично всСЦх галактик (а для далеких галактик це правило не маСФ жодного виключення) лСЦнСЦСЧ в спектрСЦ завжди змСЦщенСЦ до його червоного кСЦнця. Червоний зсув пропорцСЦйний вСЦдстанСЦ до галактики.


ШвидкСЦсть видалення


У найдальших з вСЦдомих до цих галактик червоний зсув вельми великий. ВСЦдповСЦднСЦ йому швидкостСЦ видалення вимСЦрюються десятками тисяч кСЦлометрСЦв в секунду. Але у об'СФкту 3С48 червоний зсув перевершив всСЦ рекорди. Вийшло, що вСЦн несеться вСЦд ЗемлСЦ з швидкСЦстю тСЦльки приблизно удвСЦчСЦ менше швидкостСЦ свСЦтла! Якщо вважати, що цей об'СФкт пСЦдкоряСФться загальному закону червоного зсуву, легко обчислити, що вСЦдстань вСЦд ЗемлСЦ до об'СФкту 3С48 рСЦвна 3,78 млрд. свСЦтлових рокСЦв! Наприклад, за 8 1/3 хвилин промСЦнь свСЦтла долетить до Сонця, за 4 роки - до найближчоСЧ зСЦрки. А тут майже 4 млрд.рок безперервнСЦ надстрСЦмкСЦ польоти - час, порСЦвнянний з тривалСЦстю життя нашоСЧ планети.

Для об'СФкту 3С196 вСЦдстань, також знайдена по червоному зсуву, вийшла рСЦвною 12 млрд. свСЦтлових рокСЦв, тобто ми уловили промСЦнь свСЦтла, яке було послане до нас ще тодСЦ, коли нСЦ ЗемлСЦ, нСЦ Сонця не СЦснувало! Об'СФкт 3С196 дуже швидкий - його швидкСЦсть видалення по променю зору досягаСФ 200 тисяч кСЦлометрСЦв в секунду.


ВСЦк квазарСЦв


За сучасними оцСЦнками, вСЦки квазарСЦв вимСЦрюються мСЦльярдами рокСЦв. За цей час кожний квазар випромСЦнюСФ величезну енергСЦю. Нам невСЦдомСЦ процеси, якСЦ могли б служити причиною такого енерговидСЦлення. Якщо припустити, що перед нами надзСЦрка, в якСЦй "згоряСФтАЭ водень, то СЧСЧ маса повинна в мСЦльярд раз перевищувати масу Сонця. Тим часом сучасна теоретична астрофСЦзика доводить, що при масСЦ бСЦльш нСЦж в 100 разСЦв перевищуючоСЧ сонячну, зСЦрка неминуче втрачаСФ стСЦйкСЦсть СЦ розпадаСФться на ряд фрагментСЦв.

З вСЦдомих нинСЦ квазарСЦв, загальне число яких бСЦльше 10 000, найближчий видалений на 260 000 000 свСЦтлових рокСЦв, найдальший - на 15 млрд. свСЦтлових рокСЦв. Квазари, мабуть, найстарСЦшСЦ з об'СФктСЦв, спостережуваних нами, оскСЦльки з вСЦдстанСЦ в мСЦльярди свСЦтлових рокСЦв звичайнСЦ галактики не виднСЦ нСЦ в один телескоп. Проте це "живе минулетАЭ поки що вчинено незрозумСЦло нам. Природа квазарСЦв дотепер повнСЦстю не з'ясована.


Надзвичайна свСЦтимСЦсть


ПСЦдкоряючись тому ж закону космологСЦчного видалення, що СЦ галактики, джерела 3С273 СЦ 3С48 самСЦ по собСЦ сильно вСЦдрСЦзняються вСЦд звичайних галактик, подСЦбних нашСЦй ГалактицСЦ. Перш за все вражаСФ СЧх надзвичайна свСЦтимСЦсть, в сотнСЦ раз перевищуюча свСЦтимСЦсть нашоСЧ Галактики.

Здавалося б, об'СФкти, такСЦ далекСЦ вСЦд ЗемлСЦ, повиннСЦ бути доступними лише спостерСЦгачу, озброСФному наймогутнСЦшими сучасними телескопами. НасправдСЦ, наприклад, об'СФкт 3С273 можна знайти в сузСЦр'СЧ Волосся веронСЦки як зСЦрочку 12,6 зоряноСЧ величини. ТакСЦ зСЦрки доступнСЦ навСЦть любительським телескопам.

ТаСФмним СФ СЦ той факт, що за своСЧми розмСЦрами квазари явно менше галактик: адже вони виглядають як точковСЦ джерела свСЦтла, тодСЦ як навСЦть найдальшСЦ галактики схожСЦ на розмитСЦ плями, що свСЦтяться.

Джерело енергСЦСЧ


Якими ж жахливими по потужностСЦ випромСЦнювання повиннСЦ бути цСЦ джерела свСЦтла, якщо з вСЦдстанСЦ в мСЦльярди свСЦтлових рокСЦв вони здаються такими яскравими!

Найважче питання, пов'язане з квазарами, - це пояснення гСЦгантського видСЦлення енергСЦСЧ. Якщо квазари СЦ справдСЦ знаходяться на космологСЦчно великих вСЦдстанях вСЦд нас (тобто червоний зсув дСЦйсно пов'язаний з розширенням ВсесвСЦту), то потрСЦбно пояснити, як виникаСФ ця найсильнСЦша свСЦтимСЦсть. ЗалишаСФться загадкою, яке ж джерело енергСЦСЧ пСЦдтримуСФ свСЦчення квазара. Ясне одне, що який би не було це джерело, зосереджений вСЦн у вСЦдносно невеликСЦй областСЦ простору, тобто достатньо компактний. А це саме по собСЦ вже говорить про те, що механСЦзм видСЦлення енергСЦСЧ в квазарСЦ вельми незвичайний.

Багато астрофСЦзикСЦв вважають, що квазари пов'язанСЦ з ядрами галактик, що знаходяться на певному ступенСЦ еволюцСЦСЧ. Наприклад, ядро галактики М87 набагато яскравСЦше за СЧСЧ зовнСЦшнСЦ частини. Але СФ галактики СЦ СЦнших типСЦв, так званСЦ сейфертовськи галактики, у яких контраст яскравого ядра з рештою слабосвСЦтноСЧ частини виражений ще бСЦльш рСЦзко. Можливо, квазари - наступний ступСЦнь цСЦСФСЧ послСЦдовностСЦ. Якщо вони розташованСЦ дуже далеко, то ми бачимо тСЦльки СЧх яскраве ядро, слабка ж оболонка (якщо вона взагалСЦ СФ) просто зовсСЦм не видна.

ВисловлюСФться також припущення, що, як СЦ в галактицСЦ М87, видСЦлення енергСЦСЧ в квазарах, можливо, пов'язано з наявнСЦстю надмасивних чорних дСЦр. Починаючи з серединою 70-х рокСЦв СЦдея про те, що гСЦгантське видСЦлення енергСЦСЧ в квазарах пояснюСФться чорними дСЦрами, придбала велику популярнСЦсть.

Процес видСЦлення енергСЦСЧ теж пов'язують з роботою сил тяжСЦння, а радСЦовипромСЦнювання квазара - це синхротронне випромСЦнювання заряджених частинок в магнСЦтному полСЦ.

ДеякСЦ астрономи вважають, що потоки енергСЦСЧ вСЦд квазарСЦв значно нижче, оскСЦльки вСЦдстанСЦ до них сильно перебСЦльшенСЦ. Якщо квазари, скажСЦмо, в 100 разСЦв ближче до нас, нСЦж ми думаСФмо, то ми завищуСФмо в 10 000 разСЦв СЧх свСЦтимСЦсть при розрахунках потужностСЦ випромСЦнювання по СЧх спостережуванСЦй яскравостСЦ. Астрономи, якСЦ дотримуються цСЦСФСЧ точки зору, виходять з того факту, що квазари часто виднСЦ на небСЦ поряд з пекулярними (незвичайними) галактиками. ЦСЦ галактики, хоча СЦ дещо незвичайнСЦ по своСЧй структурСЦ, мають звичайнСЦ червонСЦ зсуви, яким вСЦдповСЦдають швидкостСЦ видалення, рСЦвнСЦ декСЦльком вСЦдсоткам вСЦд швидкостСЦ свСЦтла. А квазари, розташованСЦ на небСЦ поблизу вСЦд них, мають червонСЦ зсуви в 10 - 20 разСЦв бСЦльше!

Якщо квазари знаходяться по сусСЦдству з досить близькими галактиками, нСЦж пояснити СЧх величезнСЦ червонСЦ зсуви? РДдине розумне пояснення - ефект Доплера, але чому ми завжди спостерСЦгаСФмо лише червоний зсув (видалення) СЦ нСЦколи - фСЦолетове (наближення)? РЖ як речовина могла бути викинуте (завжди в напрямСЦ вСЦд нас!) з такими величезними швидкостями СЦ зберегти при цьому форму СФдиного об'СФкту?

ВСЦдповСЦдь свСЦдчить: це нСЦкому невСЦдомо. За 15 рокСЦв не вдалося визначити нСЦ вСЦдстанСЦ до квазарСЦв, нСЦ СЧх природу СЦ джерела СЧх колосальноСЧ енергСЦСЧ. Можливо, загадка квазарСЦв таСЧть в собСЦ ключ до якоСЧсь новоСЧ областСЦ астрофСЦзики, якСЦсь новСЦ можливостСЦ виникнення великих червоних зсувСЦв в невСЦдомих нам ситуацСЦях або новСЦ способи генерацСЦСЧ гСЦгантських енергСЦй, якщо квазари знаходяться дуже далеко. СподСЦватимемося, що в подальшСЦ роки нам вдасться подолати цСЦ труднощСЦ в поясненнСЦ природи видалених областей ВсесвСЦту, в яких розташованСЦ квазСЦзорянСЦ об'СФкти. А зараз ми можемо тСЦльки сказати: мабуть, це природнСЦ, а не штучнСЦ астрономСЦчнСЦ об'СФкти, оскСЦльки поки не зрозумСЦло, як цивСЦлСЦзацСЦя могла б "зробититАЭ квазар.

ЗмСЦннСЦсть СЦ розмСЦр


Ще одна загадка квазарСЦв полягаСФ в тому, що деякСЦ з них мСЦняють свою яскравСЦсть з перСЦодом в декСЦлька дСЦб, тижнСЦв або рокСЦв, тодСЦ як звичайнСЦ галактики не знаходять таких варСЦацСЦй.

МосковськСЦ астрономи А.С.Шаров СЦ Ю.Н.Ефремов вирСЦшили з'ясувати, як поводилися у минулому "дивнСЦ зСЦркитАЭ. Вони уважно проглянули 73 негативи, на яких з 1896 по 1963 р. був вСЦдображений об'СФкт 3С273. Висновок, до якого прийшли радянськСЦ ученСЦ, можна вважати цСЦлком достовСЦрним. А вСЦн вражаючий. Виявилося, що 3С273 мСЦняв свою яскравСЦсть! РЖ не трохи, а дуже помСЦтно - вСЦд 12,0 до 12,7 зоряних величин, тобто майже в два рази. Бували випадки (наприклад, в перСЦод з 1927 по 1929 р.), коли за нетривалий час потСЦк випромСЦнювання вСЦд 3С273 зростав в 3 - 4 рази! РЖнодСЦ за декСЦлька дСЦб об'СФкт мСЦнявся на 0,2 - 0,3 зоряноСЧ величини. При цьому зовнСЦ, оптично, не вСЦдбувалося нСЦяких СЦнших СЦстотних змСЦн - "дивна зСЦркатАЭ незмСЦнно здавалася зСЦркою, хоча СЦ змСЦнною. ПодСЦбне явище пСЦзнСЦше було знайдено СЦ у об'СФкту 3С48.

ВСЦдомСЦ тисячСЦ змСЦнних зСЦрок, що з рСЦзних причин змСЦнюються. Але серед звичайних галактик не було зареСФстровано жодноСЧ змСЦнноСЧ. Хоча багато хто з них мСЦстить тисячСЦ СЦ мСЦльйони змСЦнних зСЦрок, коливання СЧх свСЦтимостСЦ вСЦдбуваються в рСЦзнобСЦй СЦ такСЦ неСЦстотнСЦ для галактики в цСЦлому, що загальне випромСЦнювання галактик завжди залишаСФться практично незмСЦнним. Жоден оптичний СЦнструмент миру не може уловити хоча б щонайменшСЦ коливання свСЦтимостСЦ якоСЧ-небудь з галактик.

Залишаються три можливостСЦ. Перша з них безглузда: зСЦрки галактики змСЦнюються вСЦдразу СЦ однаково, як по командСЦ, в одному ритмСЦ. З фСЦзичноСЧ сторони таке пояснення настСЦльки абсурдне, так суперечить всСЦм нашим знанням про космос, що не заслуговуСФ серйозного розгляду. Друга можливСЦсть - дивнСЦ об'СФкти, схожСЦ з галактиками по характеру червоного зсуву, мають фСЦзичну природу, вчинено вСЦдмСЦнну вСЦд галактик. Проте, бСЦльшСЦсть астрономСЦв припускаСФ, що квазари - активнСЦ ядра наддалеких галактик.

Безперечно, що квазари - це не протяжнСЦ, розкиданСЦ на десятки тисяч свСЦтлових рокСЦв зорянСЦ системи, а якСЦсь вельми компактнСЦ тСЦла невеликих порСЦвняно розмСЦрСЦв СЦ колосальноСЧ маси (мСЦльярди сонячних мас). ВСЦдносно малСЦ розмСЦри можуть пояснити швидкСЦсть коливань свСЦтимостСЦ всього об'СФкту в цСЦлому, а величезна маса - СФдино можлива причина винятковоСЧ яскравостСЦ, або, точнСЦше за свСЦтимСЦсть небесного тСЦла. Чим масивнСЦше зСЦрка, тим яскравСЦше вона свСЦтить. Ця закономСЦрнСЦсть виходить як з наглядСЦв, так СЦ з теоретичних мСЦркувань.

Не тСЦльки по масСЦ, але СЦ по потужностСЦ випромСЦнювання квазари рСЦзко вСЦдрСЦзняються вСЦд всСЦх вСЦдомих небесних тел. НавСЦть найновСЦшСЦ зСЦрки "блСЦднутьтАЭ порСЦвняно з ними. НайновСЦшСЦ зСЦрки випромСЦнюють свСЦтла в декСЦлька мСЦльярдСЦв раз бСЦльше, нСЦж Сонце тСЦльки у момент свого могутнього вибуху. Рядовий же квазар завжди в десятки тисяч раз випромСЦнюСФ бСЦльше


РЖнфрачервоне СЦ рентгенСЦвське випромСЦнювання квазарСЦв


ОстаннСЦми роками астрономам вдалося зареСФструвати СЦнфрачервоне СЦ рентгенСЦвське випромСЦнювання квазарСЦв; вони знайшли, що потужнСЦсть випромСЦнювання деяких об'СФктСЦв в цих областях спектру навСЦть бСЦльше, нСЦж у видимСЦй областСЦ СЦ радСЦодСЦапазонСЦ. Якщо пСЦдсумувати енергСЦСЧ випромСЦнювання у всСЦх областях спектру, то виявляСФться, що деякСЦ квазари генерують в 100 000 разСЦв бСЦльше енергСЦСЧ в секунду, нСЦж гСЦгантськСЦ галактики за умови, що нашСЦ оцСЦнки вСЦдстаней до квазарСЦв вСЦрнСЦ.

Розвиток рентгенСЦвськоСЧ астрономСЦСЧ допомСЦг встановити, що бСЦльшСЦсть квазарСЦв виявилася могутнСЦми рентгенСЦвськими джерелами. Деякий натяк на це можна було помСЦтити ще в результатСЦ найперших рентгенСЦвських наглядСЦв квазара 3С273, а в останнСЦх дослСЦдженнях обсерваторСЦСЧ "ЕйнштейнтАЭ ("НЕАО-ВтАЭ) було знайдено вже бСЦльше 100 квазарСЦв з сильним рентгенСЦвським випромСЦнюванням.

Виходячи з цих наглядСЦв, вважають, що на вСЦдмСЦну вСЦд радСЦовипромСЦнювання рентгенСЦвське випромСЦнювання - характерна "астивСЦсть квазарСЦв.


КратнСЦ квазари


Особливу увагу астрофСЦзикСЦв СЦ фСЦзикСЦв привернули кратнСЦ (подвСЦйнСЦ, потрСЦйнСЦ) квазари: подвСЦйний квазар в сузСЦр'СЧ ВеликоСЧ ВедмедицСЦ (1978), потрСЦйний квазар в сузСЦр'СЧ Льва (1980) СЦ такий же квазар в сузСЦр'СЧ Риб (1981). Кожний з об'СФктСЦв був квазарСЦв-близнят, розташованих один вСЦд одного на вСЦдстанСЦ декСЦлькох кутових секунд, що мають дуже схожСЦ спектри СЦ червонСЦ зсуви. Проте, ймовСЦрно, перерахованСЦ квазари не СФ "СЦстиннСЦтАЭ кратнСЦ квазари, а лише зображення вСЦдповСЦдного джерела. Розщеплювання одного зображення на декСЦлька вСЦдбуваСФться пСЦд дСЦСФю гравСЦтацСЦйного поля масивноСЧ галактики, що виявилася на шляху мСЦж квазаром СЦ нами. ПромСЦння свСЦтла вСЦд квазарСЦв може викривлятися пСЦд дСЦСФю гравСЦтацСЦСЧ галактик, що грають роль джерел гравСЦтацСЦйного фокусування. ТакСЦ гравСЦтацСЦйнСЦ лСЦнзи можуть спотворювати форми далеких галактик, що, на думку деяких учених, вСЦдкриваСФ новСЦ можливостСЦ дослСЦдження великомасштабних неоднорСЦдностей в розподСЦлСЦ речовини у ВсесвСЦтСЦ.

Не виключено, що ефект гравСЦтацСЦйноСЧ лСЦнзи в деяких випадках створюють не далекСЦ галактики, а масивнСЦ чорнСЦ дСЦри. РЖндСЦйськСЦ астрофСЦзики Г. Падманабхан СЦ С. Читре обернули увагу на випадки, коли видно подвоСФне зображення квазара, а галактики, що викликала це явище, поблизу не знайдено. Ось СЦ з'явилася гСЦпотеза про те, що ефект створюють практично точковСЦ чорнСЦ дСЦри з масою, в мСЦльйон раз перевершуючоСЧ масу Сонця. ОскСЦльки дотепер нСЦде жодна чорна дСЦра не знайдена, то поки важко сказати, наскСЦльки близька до СЦстини така гСЦпотеза.

Питання про те, чи СЦснують в природСЦ "СЦстиннСЦтАЭ подвСЦйнСЦ квазари, залишаСФться предметом дослСЦджень СЦ дискусСЦй.


РадСЦоструктура квазарСЦв


РадСЦоструктура квазарСЦв багато в чому нагадуСФ радСЦогалактики, так що звичайно по однСЦй лише цСЦй структурСЦ вСЦдрСЦзнити квазари неможливо. Так само, як СЦ у радСЦогалактик, дуже часто спостерСЦгаються подвСЦйнСЦ радСЦоджерела, мСЦж якими знаходиться компактний, СЦнодСЦ змСЦнний, радСЦоджерело, спСЦвпадаюче по своСЧх координатах СЦз зСЦркоподСЦбним оптичним об'СФктом - квазаром. В дуже окремих випадках у найближчих квазарСЦв бСЦля зСЦркоподСЦбного об'СФкту спостерСЦгаються дуже слабкСЦ протяжнСЦ утворення. ВСЦд квазара 3С 273 виходить слабкий струмСЦнь - викид протяжнСЦстю близько 20". На такСЦй величезнСЦй вСЦдстанСЦ цим кутовим розмСЦрам вСЦдповСЦдаСФ лСЦнСЦйна протяжнСЦсть близько 100 тисяч свСЦтлових рокСЦв. Цей струмСЦнь, крСЦм оптичного випромСЦнювання, випромСЦнюСФ також радСЦохвилСЦ, так що квазар 3С 273 можна розглядати як подвСЦйне радСЦоджерело. СлСЦд помСЦтити, що аналогСЦчнСЦ викиди спостерСЦгаються також СЦ у деяких радСЦогалактик. Особливо цСЦкавий викид у однСЦСФСЧ з найближчих до нас радСЦогалактик, про яке йтиметься далСЦ.

Важливим питанням СФ приналежнСЦсть квазарСЦв до скупчень галактик. Довгий час не можна було вирСЦшити питання в позитивному значеннСЦ. Це СЦ зрозумСЦло, адже квазари випромСЦнюють в сотнСЦ раз СЦнтенсивнСЦше за "нормальнСЦ" галактики, тому останнСЦ, що знаходяться в тому ж скупченнСЦ, будуть дуже слабкСЦ, щоб вивчатися спектроскопСЦчно. Адже критерСЦСФм приналежностСЦ до одного скупчення СФ однаковий червоний зсув у галактик СЦ квазарСЦв. ТСЦльки для небагатьох, порСЦвняльно близьких квазарСЦв, вдалося знайти скупчення галактик, в яких вони знаходяться.

В даний час вСЦдома СЦ занесена в каталоги понад тисячу квазарСЦв, що СЦ дозволяСФ виконати СЧх статистичний аналСЦз. Перш за все, вдалося побудувати "функцСЦю свСЦтимостСЦ" квазарСЦв, тобто СЧх розподСЦл по потужностСЦ випромСЦнювання. З неСЧ виходить, що вСЦдносна кСЦлькСЦсть квазарСЦв убуваСФ у мСЦру зростання потужностСЦ СЧх випромСЦнювання. НайважливСЦшим результатом таких статистичних дослСЦджень СФ висновок про те, що на бСЦльш раннСЦх етапах еволюцСЦСЧ ВселеноСЧ, коли СЧСЧ розмСЦри були в 3-5 разСЦв менше нинСЦшнСЦх, квазарСЦв було набагато бСЦльше, нСЦж зараз. В ту вСЦддалену епоху квазарСЦв було майже стСЦльки ж, скСЦльки СЦ "нормальних" галактик. Не можна виключити гСЦпотезу, що тодСЦ всСЦ галактики були квазарами! Цей важливий висновок, проте, маСФ потребу для свого пСЦдтвердження в нових наглядах.

ЗвертаСФ на себе увагу та обставина, що кСЦлькСЦсть квазарСЦв, починаючи СЦз значенням червоного зсуву, що перевершуСФ деяку межу (вСЦдповСЦдний збСЦльшенню довжини хвилСЦ в 4,5 - 5 разСЦв), рСЦзко падаСФ. Звичайно, не можна виключити чисто СЦнструментальну причину цього явища, проте цСЦлком можливо, що квазари з великими червоними зсувами просто вСЦдсутнСЦ. Така вСЦдсутнСЦсть природнСЦше всього пояснити тим, що якраз в цю епоху розвитку ВсесвСЦту утворювалися шляхом конденсацСЦСЧ газу галактики. До цього (тобто при великому червоному зсувСЦ) нСЦ галактик, нСЦ квазарСЦв просто не було. Такий висновок, звичайно, мав би дуже велике значення для проблеми еволюцСЦСЧ ВселеноСЧ, оскСЦльки дозволив би уточнити епоху формування галактик, а отже, СЦ зСЦрок. ПотрСЦбнСЦ, проте, ще новСЦ високоякСЦснСЦ нагляди, щоб його пСЦдтвердити.

Вище ми вже говорили про змСЦннСЦсть оптичного випромСЦнювання квазарСЦв. Як крайнСЦй прояв такоСЧ змСЦнностСЦ слСЦд згадати про "спалах" квазара 3С 279. В даний час вСЦн спостерСЦгаСФться як злегка змСЦнна слабка зСЦрочка 18-й величини. Проте на старих астрономСЦчних фотографСЦях довоСФнного часу (тобто задовго до вСЦдкриття квазарСЦв) цей об'СФкт виявився СЦстотно бСЦльш яскравим - майже 13 величини! Це означаСФ, що вСЦн був яскравСЦше, нСЦж тепер, в сотню раз! Знаючи по червоному зсуву вСЦдстань 3С 279, можна знайти, що пСЦд час "спалаху" його свСЦтимСЦсть була майже в сотню раз бСЦльше, нСЦж у 3С 273 СЦ в десять тисяч раз бСЦльше, нСЦж у нашоСЧ Галактики! РЖ при цьому розмСЦри випромСЦнюючоСЧ областСЦ нСЦкчемно малСЦ, менше свСЦтлового року. В даний час квазар 3С 279 вважаСФться наймогутнСЦшим "маяком" ВсесвСЦту. Ми бачимо, що розкид значень свСЦтимостей об'СФктСЦв метагалактик надзвичайно вели майже такСЦй же, як у зСЦрок!

Велике значення для розумСЦння природи квазарСЦв мають дослСЦдження змСЦнностСЦ СЧх радСЦовипромСЦнювання, особливо на сантиметровому дСЦапазонСЦ. При цьому було показано, що моменти максимуму потоку випромСЦнювання повиннСЦ мСЦнятися закономСЦрним чином СЦз змСЦною довжини хвилСЦ. Так само повинен мСЦнятися СЦ сам характер радСЦоспектру (дСЦаграма на 15 стор., де приведенСЦ результати наглядСЦв спектрСЦв квазарСЦв в рСЦзнСЦ моменти часу). На пСЦдставСЦ теорСЦСЧ синхротронного випромСЦнювання можна по вСЦдомСЦй частотСЦ, вСЦдповСЦднСЦй максимуму радСЦовипромСЦнювання, СЦ величинСЦ максимального потоку визначити кутовСЦ розмСЦри джерел радСЦовипромСЦнювання, якСЦ виявляються порядку тисячних часток секунди дуги. Знаючи (по величинСЦ червоного зсуву) вСЦдстанСЦ до квазарСЦв, можна тепер знайти лСЦнСЦйнСЦ розмСЦри пов'язаних з ними компактних радСЦо-джерел. Встановлено, що СЧх розмСЦри менше одного свСЦтлового року, у згодСЦ з оцСЦнками, одержаними на основСЦ аналСЦзу змСЦнностСЦ потоку.

Дотепер ми говорили тСЦльки про радСЦо СЦ оптичному випромСЦнюваннСЦ квазарСЦв СЦ радСЦогалактик. Тим часом, в останнСФ десятирСЦччя все бСЦльше значення придбаваСФ дослСЦдження рентгенСЦвського випромСЦнювання цих об'СФктСЦв метагалактик. Вперше рентгенСЦвське випромСЦнювання вСЦд позагалактичного об'СФкту було знайдено ще в 1971 р. на першому спецСЦалСЦзованому рентгенСЦвському супутнику "Ухуру", що заклав основи сучасноСЧ рентгенСЦвськоСЧ астрономСЦСЧ. Цим об'СФктом позначилася одна з найближчих радСЦогалактик NGC 4486. РЖншим рентгенСЦвським джерелом метагалактики виявилася яскрава сейфертовська галактика NGC 4151. Не пСЦдлягаСФ сумнСЦву, що випромСЦнюСФ активне ядро цСЦСФСЧ галактики. Незабаром був знайдений слабкий потСЦк рентгенСЦвського випромСЦнювання СЦ вСЦд першого вСЦдкритого квазара 3С 273, а також вСЦд радСЦогалактики ЛибСЦдь-А. Новий етап у вивченнСЦ позагалактичних рентгенСЦвських джерел наступив в 1979 р., пСЦсля запуску космСЦчноСЧ лабораторСЦСЧ СЦменСЦ Ейнштейна. На цСЦй обсерваторСЦСЧ чутливСЦсть приймальноСЧ рентгенСЦвськоСЧ апаратури була в 1000 разСЦв вище, нСЦж на "Ухуру", при дуже хорошСЦй кутовСЦй роздСЦльнСЦй здатностСЦ. В результатСЦ виявилося можливим здСЦйснити масове визначення рентгенСЦвського випромСЦнювання великоСЧ кСЦлькостСЦ квазарСЦв, а також сейфертовських галактик. КрСЦм того, був одержаний великий наглядовий матерСЦал по рентгенСЦвському випромСЦнюванню скупчень галактик, що представляСФ особливий СЦнтерес.

Всього було дослСЦджено рентгенСЦвське випромСЦнювання бСЦльш нСЦж 100 квазарСЦв СЦ велику кСЦлькСЦсть сейфертовських галактик СЦ скупчень. Практично всСЦ квазари СФ джерелами рентгенСЦвського випромСЦнювання, потужнСЦсть якого мСЦняСФться в широких межах, вСЦд сотих часток повного випромСЦнювання нашоСЧ Галактики до значень, в тисячу раз перевершуючих повну потужнСЦсть Галактики. Як правило, рентгенСЦвське випромСЦнювання квазарСЦв змСЦнне; це указуСФ (як у разСЦ радСЦовипромСЦнювання), що воно виникаСФ в малСЦй областСЦ. НаявнСЦсть могутнього рентгенСЦвського випромСЦнювання квазарСЦв СЦ активних ядер галактик свСЦдчить про грандСЦознСЦ процеси, пов'язанСЦ з нагрСЦвом газу до температури порядка сотнСЦ мСЦльйонСЦв градусСЦв, що вСЦдбуваються там. Мабуть, частина рентгенСЦвського випромСЦнювання не пов'язана з гарячою плазмою, а створюСФться релятивСЦстськими електронами, що взаСФмодСЦють з полем випромСЦнювання великоСЧ густини (явище Комптона). В даний час, комбСЦнуючи тСЦльки рентгенСЦвськСЦ СЦ оптичнСЦ нагляди, вдалося вСЦдкрити ряд нових квазарСЦв. Це наочно демонструСФ, що "проникаюча" здатнСЦсть рентгенСЦвськоСЧ астрономСЦСЧ може бути навСЦть вище, нСЦж у радСЦоастрономСЦСЧ.


Знайшлися ''зниклСЦ'' квазари


В 2000 роцСЦ група австралСЦйських астроном на чолСЦ з Р.Уебстер (R.Webster; МельбурнськСЦй унСЦверситет) прийшла до вельми несподСЦваного висновку: серед всСЦх СЦснуючих у ВсесвСЦтСЦ квазарСЦв бСЦля 80% залишаються невСЦдкритими. Як вСЦдомо, квазар - неймовСЦрно могутнСФ точкове джерело радСЦовипромСЦнювання; по однСЦй з гСЦпотез, вСЦн СФ видаленою активною галактикою, яка одержуСФ енергСЦю в результатСЦ аккрецСЦСЧ речовини на надмасивну чорну дСЦру, що знаходиться в центрСЦ квазара. ПровСЦвши нагляди декСЦлькох стСЦльникСЦв квазарСЦв, австралСЦйськСЦ ученСЦ знайшли, що випромСЦнювання бСЦля 80% з них надзвичайно сильно зсунуте в червону частину спектру. Астрономи ж, що працюють з оптичними приладами, шукають квазари, як правило, серед голубих об'СФктСЦв. Якщо бСЦльшСЦсть квазарСЦв - червона, значить, основна СЧх маса нам все ще невСЦдома. Проте в березнСЦ 1996 р. англСЦйськСЦ астрономи С.Серджент СЦ С.РолСЦнгс "заспокоСЧли " своСЧх колег, показавши, що квазари, що спостерСЦгалися австралСЦйськими ученими, "нетиповСЦ ". Уебстер СЦ СЧСЧ спСЦвробСЦтники вважали, що "почервонСЦння " об'СФктСЦв, що вивчаються, викликано космСЦчним пилом, присутнСЦм в будь-якСЦй бСЦляквазарной областСЦ. Проте англСЦйськСЦ астрономи указують, що квазари, що спостерСЦгалися австралСЦйцями, володСЦють плоскими, "сплюснутими " радСЦоспектром. РЖншими словами, спектральна яскравСЦсть СЧх випромСЦнювання в радСЦодСЦапазонСЦ з пСЦдвищенням частоти знижуСФться дуже поволСЦ. А це вважаСФться важливою ознакою таких об'СФктСЦв. Квазари, що вивчалися групою Уебстер, сильно випромСЦнюють на високих радСЦочастотах - в червонСЦй областСЦ оптичного спектру. У такому разСЦ спостережуване червоне випромСЦнювання викликаСФться не космСЦчним пилом, а маСФ ту ж синхротронну природу, що СЦ радСЦовипромСЦнювання квазарСЦв: зарядженСЦ електрони випромСЦнюють, рухаючись з релятивСЦстською швидкСЦстю по спСЦралСЦ уздовж магнСЦтно-силових лСЦнСЦй. Але при цьому збуджуСФться лише плоский спектр червоного випромСЦнювання, що характерне лише для невеликоСЧ групи квазарСЦв. Таким чином, число "упущених " астрономами квазарСЦв нСЦяк не може бути значним.

Астрономи нарештСЦ побачили квазари другого типу

Припущення про СЦснування квазаров другого типа було вперше озвучено на початку 80-х рокСЦв, коли була побудована СФдина модель квазарСЦв СЦ СЦнших яскравих об'СФктСЦв, що пСЦдживляються енергСЦСФю вСЦд масивних черных дыр.

ЗвичайнСЦ квазари знаходяться на вСЦдстанСЦ декСЦлькох мСЦльярдСЦв свСЦтлових рокСЦв вСЦд ЗемлСЦ. Квазар другого типу, як СЦ звичайний квазар, СФ дуже яскравим джерелом рентгеновского СЦ СЦншого випромСЦнювання, але на вСЦдмСЦну вСЦд перших оточенСЦ хмарою газу СЦ пилу, яка зменшуСФ його яскравСЦсть видимому дСЦапазонСЦ довжини хвиль. РЖнакше кажучи, до недавнього часу побачити квазар другого типу нСЦкому не вдавалося.

РЖ ось на днях людський погляд вперше поглянув на цей астрономСЦчний об'СФкт. За заявою астрономСЦв, ця знахСЦдка СФ важливим кроком на шляху до розумСЦння того як на зорСЦ СЦснування ВсесвСЦту утворили чорнСЦ дСЦри СЦ галактики. В роботах брали участь фахСЦвцСЦ з декСЦлькох обсерваторСЦй з рСЦзних краСЧн свСЦту, у тому числСЦ з унСЦверситету Джонса Хопкинса СЦ ПСЦвденноСЧ СФвропейськоСЧ ОбсерваторСЦСЧ. Для пошуку квазара другого типу були використанСЦ рентгеновский космический телескоп "Chandra" СЦ наземний Великий Телескоп Very Large Telescope (VLT) з ПСЦвденноСЧ СФвропейськоСЧ обсерваторСЦСЧ в ЧилСЦ. Знайдений квазар другого типу розташований в пСЦвденному созвездии Печь на вСЦдстанСЦ 9 мСЦльярдСЦв свСЦтлових рокСЦв вСЦд ЗемлСЦ.


В кожнСЦй галактицСЦ квазар в центрСЦ


Квазари тАФ це яскравСЦ джерела випромСЦнювання в оптичнСЦй СЦ СЦнших частинах спектру. Звичайно вони знаходяться в центрСЦ якоСЧ-небудь галактики. Серед астрофСЦзикСЦв поширена думка, що квазар СФ порСЦвняно невеликим гарячим газовим диском, що оточуСФ чорну дСЦру, маса якоСЧ може складати 1011 мас Сонця.

Недавно фахСЦвцСЦ вважали, що радСЦогалактики "аштованСЦ СЦнакше, нСЦж "квазарнСЦтАЭ. Проте, пСЦсля того, як знайшли в центрСЦ радСЦогалактики ЛебСЦдь А, розташованоСЧ в 750 млн. св. рокСЦв вСЦд нас, крихСЦтне джерело СЦнфрачервоного випромСЦнювання, спСЦвпадаюче з радСЦоджерелом, думка кардинально помСЦнялася щодо пристрою всСЦх галактик. РЖнфрачервоне джерело схоже на квазар, але вСЦн дивно слабкий СЦ невидимий в оптичнСЦй областСЦ.

ВСЦдомо, що яскравСЦсть квазара в СЦнфрачервоному промСЦннСЦ пропорцСЦйна його СЦнтенсивностСЦ в рентгенСЦвському дСЦапазонСЦ. Галактика ЛибСЦдь А тАФ могутнСФ джерело рентгенСЦвського випромСЦнювання.

ВСЦдповСЦдний йому але СЦнтенсивностСЦ квазар був би повинен був випромСЦнювати в СЦнфрачервоному дСЦапазонСЦ в 200 разСЦв сильнСЦше, нСЦж спостерСЦгаСФться. Такий квазар можна б було легко спостерСЦгати в оптичному дСЦапазонСЦ.

НадалСЦ, ученСЦ прийшли до висновку, що в центрСЦ радСЦогалактики ЛебСЦдь А розташований саме квазар, проте, вСЦн екрануСФться тороСЧдальною хмарою газу СЦ космСЦчного пилу ("бубликомтАЭ).

Встановлено, що СЦнфрачервоне джерело в центрСЦ Лебедя А лежить за щСЦльною водневою хмарою. Очевидно, воно СЦ СФ частина того ж "бубликатАЭ з дСЦаметром близько 10 св. рокСЦв, який був ранСЦше знайдений. РЖз ЗемлСЦ "бубликтАЭ видний з торця, тому випромСЦнювання, що йде до нас з центру галактики, повинне пройти крСЦзь досить щСЦльне скупчення матерСЦСЧ. ЗгСЦдно наглядам астрономСЦв, скупчення пропускаСФ не бСЦльше 1/200 всього СЦнфрачервоного випромСЦнювання, поступаючого з об'СФкту, що знаходиться усерединСЦ нього. Якби не ця обставина, квазар, що лежить в центрСЦ Лебедя А, виглядав би в 10 разСЦв яскравСЦше, нСЦж навколишня його галактика. Цей квазар тАФ рядовий серед подСЦбних об'СФктСЦв, але вСЦн, мабуть, найближчий до нас. Наступний за ним по вСЦдстанСЦ квазар ЗС 273 володСЦСФ в 30 разСЦв бСЦльшою свСЦтимСЦстю.

ВСЦдкриття пСЦдтверджуСФ те, що було дотепер чисто теоретичним твердження, згСЦдно якому всСЦ активнСЦ галактики "аштованСЦ в основному однаково, але при наглядСЦ СЦз ЗемлСЦ вони можуть виглядати рСЦзно тАФ залежно вСЦд своСФСЧ орСЦСФнтацСЦСЧ щодо нас.

Страницы: Назад 1 Вперед