Что такое квазар?
Астрономы издавна любят порядок - все у них подсчитано, занесено в каталоги и классифицировано. Еще бы - ведь им приходится иметь дело с сотнями тысяч различных объектов.
Однако ночное небо не перестает удивлять наблюдателей. Квазары, открытые всего 40 лет назад, не на шутку озадачили ученых: при колоссальной яркости свечения они имели ничтожные размеры. Лишь в последние годы исследователям удалось понять, откуда эти «динозавры Вселенной» черпают такую огромную энергию.
«Непонятное» открытие
В 1960 г. американские астрономы Т. Мэттьюз и А. Сендидж, работая на телескопе обсерватории Маунт-Паломар в Калифорнии, обнаружили ничем не примечательную звездочку 13 величины в созвездии Девы. Лишь три года спустя было измерено красное смещение этого объекта, которое оказалось очень большим.
Расчеты показали, что звездочка, получившая в каталогах номер 3С 273, находится на расстоянии 2,44 млрд световых лет и удаляется со скоростью 44 тыс. км/с.
Тут-то и стало ясно, что это не обычная звезда - ее невозможно увидеть с такого расстояния, но и на большую звездную систему объект нисколько не походил. К тому же выяснилось, что он является мощнейшим источником радиоизлучения.
Так, астрономы впервые столкнулись с космическим объектом, ослепительно сиявшим во всем диапазоне электромагнитных волн, периодически менявшим яркость, имевшим огромную скорость и невероятно большой возраст, и при этом не укладывавшимся ни в какие классификации.
Удивительная «звездочка» получила название «квазар» - это сокращение, образованное от английских слов, означающих в переводе «звездоподобный объект».
Сегодня известно несколько десятков тысяч квазаров, но в 60-х годах это открытие из-за его абсолютной непонятности было, так сказать, «отодвинуто в сторону».
Что такое квазар?
Впоследствии было установлено, что размеры большинства квазаров не превышают одного светового года, что в 100 тысяч раз меньше самой скромной галактики, а светят они при этом порой, как несколько сотен галактик.
Необычным оказался и спектр излучения квазаров - поначалу едва удавалось различить в нем линии обычных водорода и гелия, настолько сильно они были смещены в красную сторону из-за огромной скорости «убегания».
Современные астрофизики считают, что квазары - это сверхмассивные «черные дыры» (массой в несколько миллионов масс Солнца), втягивающие в себя окружающее вещество.
Под действием сверхмощного тяготения, создаваемого «черной дырой», вещество устремляется к центру, но движется при этом не прямолинейно, а по спирали. При этом по мере приближения к центру «черной дыры» частицы движутся все быстрее, одновременно собираясь в аккреционный диск.
В аккреционном диске скорости частиц становятся настолько большими, что их столкновения порождают практически все виды электромагнитного излучения. После столкновений они замедляются, приближаются к «черной дыре» и поглощаются ею.
Часть заряженных частиц магнитное поле квазара направляет к полюсам «черной дыры», и они вылетают оттуда с огромной скоростью. Так образуются гигантские джеты, длина которых достигает миллиона световых лет. Частицы джета сталкиваются с межзвездным газом, излучая радиоволны.
Исследователи не исключают, что квазары - неотъемлемая часть формирующихся молодых галактик.
Космический мираж
Астрофизики предлагали использовать гравитационные линзы для наблюдения очень далеких объектов еще в 30-х годах прошлого века. Однако обнаружить первую такую линзу удалось лишь в 1979 г.
Изображение одного из квазаров оказалось странным образом раздвоенным, причем у квазаров-близнецов были совершенно одинаковые спектры и показатели красного смещения.
Поскольку физически такой объект существовать не мог, исследователи предположили, что между наблюдателями и далеким квазаром находится массивный объект, «раздваивающий» изображение. И оказались правы: на линии, проведенной в пространстве к квазару, «нашлась» небольшая галактика. Она-то и послужила гравитационной линзой.
Именно квазары часто служат объектами, при наблюдении которых проявляется гравитационное линзирование. Это неслучайно: квазары мощные источники излучения, но расположены чрезвычайно далеко, то есть позади объектов, которые служат линзами.
Необычайно ярко это явление проявилось, когда в созвездии Пегас была обнаружена тусклая галактика, в которой было сразу четыре ядра! Астрономы впервые столкнулись с подобным объектом.
И лишь данные спектроскопии показали, что настоящего ядра в этой галактике... вообще нет! Все четыре «ядра» оказались изображением квазара, расположенного в 8 млрд световых лет от Земли, а сама галактика находится в 20 раз ближе.
Ее гравитационное поле имеет сложную форму, что и приводит к «учетверению» изображения квазара. Этот космический мираж получил название «Крест Эйнштейна» - в честь создателя общей теории относительности.
Самый далекий квазар
Рекорд в исследовании дальнего космоса был установлен японскими учеными - они обнаружили, что мощный квазар, один из самых древних во Вселенной, является центром крупной галактики размером с Млечный Путь.
Удивительно, что такая крупная галактика образовалась всего лишь через 840 млн лет после Большого Взрыва, а масса ее активного ядра также достигает рекордного значения - около миллиарда масс Солнца.
Также получены данные о том, что наиболее массивные и яркие галактики в крупных скоплениях набрали девять десятых своей массы уже через 4-5 млрд лет после начала «разбегания».
Это противоречит всем существующим моделям эволюции Вселенной, согласно которым этот процесс должен идти в два раза медленнее.
В 2009 г. был осуществлен проект «Галактический зоопарк», в котором вместе с профессиональными исследователями участвовали астрономы-любители по всему миру. Они вели поиск и классификацию как можно большего количества галактик.
В ходе проекта было сделано выдающееся открытие - найден совершенно новый тип галактик, получивший название «зеленые горошины».
Это звездные системы с размерами около 20 световых лет и небольшой звездной массой, которые испускают сильное ультрафиолетовое излучение.
Интересно, что в «зеленых горошинах» процесс образования новых звезд происходит быстрее, чем где-либо - там рождается до 10 «солнц» в течение земного года. «Зеленые горошины» есть не что иное как самый далекий квазар.
Столь мощные источники лучистой энергии, как квазары, - опаснейшие соседи, поэтому нам следует только радоваться тому обстоятельству, что в Местном скоплении они отсутствуют.
Квазары, являющиеся одними из самых древних объектов, родились почти одновременно со Вселенной, то есть примерно 13 млрд лет назад. Они не только крайне отдалены от нашей Галактики - это расстояние продолжает неуклонно увеличиваться.
Самые далекие из квазаров «убегают» от нас со скоростью всего на 5 % меньше скорости света. Ученые используют эти сверхмощные «прожектора» в качестве инструментов для исследования дальнего космоса.
|