Прошлый век отмечен таким важным открытием, как первые сведения о квазарах. Далекие ядра галактик интенсивно излучают яркий свет и радиоволны. Самые яркие из звезд отличаются сильным спектральным смещением красного цвета и не вписываются в традиционно принятую классификацию космических объектов, излучающих свет.
Оглавление
История открытия
Несмотря на то, что самые первые источники излучения радиоволн, расположенные на дальних расстояниях, были найдены еще в 1950-м году, официальной датой их открытия считается 28 сентября 1960-го года. Загадочные объекты поначалу отнесли к разряду очень слабых по яркости звезд. Но астрономам предстояло найти еще много объяснений, чтобы охарактеризовать особенные объекты с красным спектральным смещением, возникающим из-за большой скорости перемещения в противоположном направлении от наблюдателя. Данный цвет спектра не соответствовал ни одному из уже изученных химических соединений, свойственных обычным звездным объектам.
Последующие наблюдения за поведением квазаров показали, что эти космические тела находятся на очень дальних расстояниях, с которых в телескопы не были видны целые галактики. Сильная светимость квазизвезд могла объясняться только наличием в них огромного количества энергии, но вопрос состоял в том, откуда они ее получают. Ответ был найден в 1990-м году, когда были обнаружены черные сверхмассивные галактические дыры. Они располагаются в центре массивных звездных скоплений, также как и квазары. Попадание отработанного звездного ветра, скрывающегося в черной дыре, снабжает активное ядро галактики дополнительной энергией, которая затем излучается им с умноженной силой. Астрономы предполагают, что в первые миллиарды лет существования Вселенной ядра новых галактик являлись именно квазарами.
Первым открытым квазаром в астрономии считается космический объект 3С 273 из созвездия Девы. Интенсивность его блеска меняется без какой-либо системы, поэтому можно сделать вывод о небольшой массе этой активной радио-звезды. Данный квазар удаляется от нашей планеты, со скоростью 240 тысяч км/сек, периодически изменяя свою яркость.
Общие сведения
Сверкающие небесные тела обладают самыми большими запасами энергии, изученными во Вселенной, по сравнению с обычными звездами. При этом квазары располагаются на очень далеких расстояниях от Земли, но их яркость остается более заметной, чем у звезд, находящихся в 1000 раз ближе. Внутри квазаров происходят активные ядерные реакции, в результате которых высвобождается по-настоящему колоссальные энергетические массы.
Теория происхождения
Изучение квазаров приносит в астрономию все новые гипотезы о том, как они устроены. Некоторая часть ученых считает, что именно с таких активных ядер начинается формирование совсем молодых галактик. Этот вариант объяснения пересекается с версией, связанной с черными дырами огромного масштаба. Они поглощают звездные продукты распада с такой скоростью, что частицы вещества претерпевают множественные механические воздействия друг от друга. Трения и удары вызывают заметное повышение температуры, из-за чего происходит яркое свечение.
Строение
Черная дыра галактики поглощает вещества, благодаря огромнейшей силе своего притяжения. Все, что попадает в эту зону, двигается по спирали и попадает в центр. Там частицы веществ, продолжая вращаться, падают на космический объект массивных размеров. В результате образуется дискообразная структура, часть веществ из которой силой индукции направляется к двум противоположным полюсам. Полученные магнитные пучки становятся источниками радиоволн, присущих квазарам. Из-за понижения температуры на периферийных участках этого процесса, увеличивается длина волн, что выражается в появлении инфракрасного спектрального свечения.
Красное смещение
Эффект красной спектрограммы был назван по имени ученого Доплера, еще в середине 19-го века. Впервые характерный сдвиг цвета в спектральном анализе звезд был замечен и объяснен французским астрономом И. Физо. Он доказал, что приближающиеся к Земле объекты окрашены в фиолетовый цвет, а удаляющиеся имеют смещение в сторону красного. Интенсивность окраски напрямую зависит от скорости движения небесного тела. Явление красного смещения в спектральном анализе квазара связано с увеличением длины волн во время его быстрого передвижения. Скорости удаления некоторых квазаров от источника наблюдения могут достигать половины скорости света.
Яркость
Чем дальше от Земли радио-звезда и, чем больше ее скорость, тем ярче выглядит ее красное смещение. Объекты с нестационарным местоположением и активным излучением всегда можно изучать по характеру их спектрального анализа. Первое знакомство с квазарами вызвало подозрение в присутствии каких-то неизвестных химических элементов в их составе. Однако впоследствии стало понятно, что линии все того же первичного водорода сильно смещены в сторону красной спектральной области из-за большой скорости движения. Высокая степень светимости этих звездо-подобных космических тел, примерно в 1 миллион раз превышает обычные светила, такого же типа, как наше Солнце. Изменения в яркости квазаров могут умещаться в различные временные рамки, от одной недели до целого года, по земному исчислению.
Размер
Сильные колебания яркости небесных тел, похожих на звезды, свидетельствуют о их величинах, находящихся в рамках световых лет. Самым крупным из обнаруженных квазаров считается космический объект J1007+2115, масса которого больше миллиона наших солнц. Изучить его характеристики и определить величину ученые смогли с помощью спектрального анализа, полученного при использовании специального оборудования в обсерватории Gemini. Знакомство с древним и очень массивным квазаром продвинуло астрономов к пониманию процессов возникновения ранних галактик и огромных черных дыр.
Модель квазара
С момента открытия квазары стали клубком загадок для астрофизиков. Существующее на данный момент представление об этих ярчайших радио-звездах сводится к тому, что они состоят из соединения черной дыры огромных размеров и магнитного диска, образованного движением частиц вещества. Огромное количество споров вызвало предположение о причинах спектрального смещения в излучении квазаров, происходящее по причине постоянного и ускоряющегося расширения Метавселенной после Большого взрыва. Открытия последних лет и построение теоретической модели квазара послужило причиной опровержения устоявшихся представлений.
С точки зрения принятой теории о яркости свечения удаляющихся квазаров, нельзя объяснить, почему эти космические объекты из галактик, расположенных сравнительно близко, обладают не менее сильной яркостью, чем очень далекие радио-звезды. Также не вписывается в структуру Вселенной теоретически принятое устройство этих ярких образований. Для того, чтобы появилась массивная черная дыра, галактика должна пройти зарождение звезд, с последующим циклом их эволюции. Однако по устоявшемуся мнению многих ученых, квазары присутствуют, уже при зарождении совсем юных галактик.
Огромные запасы энергии квазаров раньше легко объяснялись трением бесконечного количества вращающихся частиц вещества при поглощении их черной дырой. Ученые рассчитали, что для поддержания яркости самого массивного квазара на протяжении одного земного года потребовалось бы такое количество энергии, которое он мог получить при полной аннигиляции всей своей массы. Кроме того, трение частиц любого вещества выделяет неизмеримо меньшее количество энергии, по сравнению с любой ядерной реакцией. С моделью квазара может согласоваться предположение о сильном преувеличении мнения о запасах энергии в этих космических объектах. Частицы газового облака во время движения не могут аннигилировать даже приблизительное количество джоулей, которое квазар тратит на излучение. Многие противоречия пропадают сами собой, если отвергнуть ставшую уже привычной модель квазара.
Необычные свойства
Мнение о невероятных запасах энергии в квазарах возникло потому, что его активность проявляется по многим диапазонам измерений. Его можно видеть невооруженным глазом, в ультрафиолетовых и инфракрасных измерениях, а также на уровне радиоволн и рентгеновских лучей.
Квазары могут нести опасность для соседей, из-за огромного заряда электрической энергии, который они несут в себе. Квази-звезда могла бы снабжать всю нашу планету электричеством на протяжении нескольких миллиардов лет.
