Квазары

Астрономы обнаружили, что некоторые галактики, всего несколько процентов от их общего числа, обладают необычайной мощностью. Нормальные галактики – основное население Вселенной – излучает энергию, вырабатываемую их звездами: свет нормальной галактики – это в основном звездный свет, испускаемый миллиардами звезд, входящих в ее состав. Для активных галактик это не так. В энергии активной галактики преобладает не звездный свет, а нечто иное.

Нормальные звезды светятся из-за того, что они раскалены, и спектр их свечения – “тепловой”. Спектр активной галактики не похож на спектр звезды. Активные галактики дают сильнейшее излучение, которое исходит не от горячих звезд, а от чего-то еще. Обычно активная галактика испускает гораздо больше инфракрасных лучей, радиоволн, ультрафиолетового и рентгеновского излучений, чем нормальная. Конечно, небольшое количество такой радиации дают и нормальные галактики. Но дело в том, что в активных галактиках радиоволны, либо ультрафиолетовое излучение, либо рентгеновские лучи являются главным видом энергии. Кроме того, количество энергии, которое регистрируют астрономы, может очень сильно меняться всего за несколько дней. Энергия наиболее активных галактик исходит из их центра, или ядра, которое может быть в миллиард раз ярче Солнца.

Активные галактики представлены радиогалактиками, сейфертов-скими галактиками и квазарами.

Сейфертовские галактики относительно недалеки от нас, а большинство радиогалактик находится на средних расстояниях. Гораздо дальше в космосе встречаются квазары – наиболее мощные источники энергии. Открытие квазаров потребовало тщательных исследований.

Начало истории открытия квазаров относится к 1960г. радиоастрономы совершенствовали свои методы точного определения местонахождения радиоисточников. Радиоисточник 3С48 как будто совпадал с одной звездой, не похожей ни на какие другие: в ее спектре присутствовали яркие линии, которые не удавалось соотнести ни с одним из известных атомов. Затем, в 1962г., еще одна таинственная звезда, по-видимому, совпала с другим радиоисточником, 3С 273.

Годом позже Мартен Шмидт из обсерватории Маунт Паломар в Калифорнии доказал, что если этому звездоподобному объекту приписать смещение 16%, то его спектр совпадет со спектром газообразного водорода. Такое красное смешение велико даже для большинства галактик. Объект 3С 273 оказался не экзотической звездой из Млечного Пути, а чем-то совсем иным, мчащимся от нас со скоростью в 16% скорости света. Расстояние до этого квазара составляет около 3 млрд. световых лет, а видимый блеск равен 12,6m.

Размер 3С 273 не превышает одного светового года. Оказалось, что и другие звездоподобные радиоисточники, такие как 3С 48, имеют большие красные смещения. Вот эти-то компактные объекты с большим красным смещением, которые на фотографиях напоминают звезды, и есть квазары.

Слово “квазар” было придумано как сокращение от “квази-звездный радиоисточник”. “Квази-звездный” означает “похожий на звезду, но не звезда”. Сейчас астрономы считают, что квазары – это самая яркая из разновидностей активных галактических ядер.

Хотя первые из них были найдены радиоастрономами, только одна десятая часть из известных ныне квазаров излучает радиоволны. На фотографиях они выглядят как звезды (это означает, что они малы по сравнению с галактиками), но все они имеют большое красное смещение. Наибольшее красное смещение почти достигает 5. В этом случае длина волны света, посылаемого квазаром, растягивается примерно в 6 раз. Это искажение гораздо сильнее, чем для большинства галактик, хотя с помощью самых больших телескопов к настоящему времени обнаружено несколько исключительно слабых галактик с большим красным смещением.

Эдвин Хаббл показал, как по красному смещению галактики определять расстояние до нее. Можно ли применить тот же метод к квазарам? Другими словами, говорит ли красное смещение квазара о его удаленности от нас? По мнению многих астрономов, это так: они считают, что квазары следуют закону Хаббла.

Сейчас известны тысячи и тысячи квазаров, и почти все они отстоят от нашей Галактики на несколько миллиардов световых лет. Самые далекие квазары улетают от нас со скоростями, достигающими девяти десятых скорости света. Чтобы обнаружить очень далекие объекты, астрономы обследуют очень много слабых объектов. С помощью больших оптических телескопов удается получить спектры сотен таких объектов за ночь, что ускоряет поиски квазаров с большими красными смещениями.

Теория тяготения Эйнштейна утверждает, что свет, проходя через сильное гравитационное поле, искривляет свою траекторию. Квазары демонстрируют нам этот эффект. Они редко оказываются на небе по соседству друг с другом. Но в 1979г. астрономы обнаружили пару идентичных квазаров, расположенных очень близко друг к другу. На самом деле это оказались два изображения одного и того же объекта, свет от которого был искажен гравитационной линзой. Где то на пути луча света, идущего от этого квазара, находится нечто очень плотное и массивное. Тяготение этого объекта и расщепляет свет в двойное изображение.

Сейчас известно много гравитационных линз. Некоторые из них создают многократные изображения далеких квазаров. В других случаях квазар расплывается в красивую дугу. Зрительный обман возникает из-за того, что свет от квазара на своем пути к Земле проходит сквозь скопление галактик. Если в таком скоплении есть плотно сконцентрированная масса – например гигантская черная дыра или огромная эллиптическая галактика, - то возникает искаженное изображение. В одном случае квазар оказался настолько точно на одной линии с неким массивным объектом, что радиоизображение квазара имеет вид почти идеального круга.

Очень далекие объекты дают астрономам возможность путешествовать во времени. Когда мы видим звезду, удаленную на 10 млрд. световых лет, мы наблюдаем нечто, что на 10 млрд. лет моложе, чем наша Галактика сейчас, в момент наблюдения. Несомненно, за миллиарды лет далекие галактики очень изменились. Одна из причин, по которой требуются все более крупные и эффективные телескопы, состоит в том, что при наблюдении наиболее далеких частей Вселенной мы можем узнать о том, какова она была в прошлом. Мы видим эти объекты в то время, когда галактики лишь начали формироваться. При наблюдении наиболее далеких квазаров можно увидеть, что собой представляла Вселенная задолго до рождения солнца.

Квазары погружены в галактики. Однако почти во всех случаях квазар сияет столь ярко, что затмевает гораздо более слабый свет породившей его галактики. Поэтому на фотографиях можно увидеть лишь светлую точку от активного ядра. Внутри квазара находится исключительно мощный источник энергии, почти наверняка это черная дыра. она окружена диском из вещества диаметром в несколько световых лет. Вблизи диска быстро несутся облака газа, а еще дальше, на расстоянии около 100 световых лет, более тонкие и более холодные облака, где квазар сливается со своей галактикой.