Квазар — самый яркий объект Вселенной

Квазары

Самое интересное в науке – находить нечто необычное. Сначала ученые вообще не понимают, с чем столкнулись и тратят десятилетия, а иногда и века, чтобы разобраться в возникшем явлении. Так и было с квазаром.

В 1960-х годах земные телескопы столкнулись с загадкой. От Солнца, галактики и некоторых звезд приходили радиоволны. Но были найдены и необычные источники, ранее не наблюдавшиеся. Они были крошечными, но невероятно яркими.

Их назвали квазизвездными объектами («квазары»). Но наименование не объяснило природу и причину появления. На начальных этапах удалось лишь узнать, что они двигаются от нас на 1/3 скорости света.

Квазары – невероятно интересные объекты, потому что своим ярким сиянием способны затмить целые галактики. Это далекие формирования, подпитывающиеся от черных дыр, и в миллиарды раз массивнее Солнца.

Это иллюстрация квазара подобного APM 08279+5255, в котором было найдено огромное количество водяного пара. Скорее всего, газ и пыль формируют выступ вокруг центральной части

Первые полученные данные о количестве поступающей энергии повергли ученых в настоящий шок. Многие не могли поверить в существование подобных объектов. Скептицизм заставил их искать другое объяснение происходящему. Некоторые думали, что красное смещение не указывает на удаленность и связано с чем-то другим. Но последующие исследования отбрасывали альтернативные идеи, из-за чего пришлось согласиться, что перед нами – действительно одни из ярчайших и удивительных вселенских объектов.

Изучение началось в 1930-х годах, когда Карл Янски понял, что статистические помехи в трансатлантических телефонных линиях происходили от Млечного Пути. В 1950-х гг. ученые использовали радиотелескопы, чтобы изучить небо, и объединить сигналы с видимым наблюдением.

Удивляет и то, что источников для такого энергетического запаса у квазара не так уж и много. Наилучший вариант – сверхмассивная черная дыра. Это определенный участок в пространстве, обладающий такой сильной гравитацией, что даже световым лучам не удается вырваться за его пределы. Малые черные дыры создаются после гибели массивных звезд. Центральные по массе достигают миллиардов солнечных. Удивляет еще один момент. Хотя это невероятно массивные объекты, по радиусу могут достигать Солнечной системы. Никто не может понять, как формируются такие сверхмассивные черные дыры.

Иллюстрация квазара и черной дыры, похожей на APM 08279+5255, где было замечено много водяного пара. Скорее всего, пыль и газ формируют тор вокруг черной дыры

Вокруг черной дыры вращается огромное газовое облако. Как только газ оказывается в черной дыре, его температура поднимается до миллионов градусов. Это заставляет его создавать тепловое излучение, делая квазар таким ярким в видимом спектре, как и в рентгеновском.

Читать еще:  Вселенная

Но есть граница, именуемая пределом Эддингтона. Этот показатель зависит от массивности черной дыры. Если попадает большое количество газа, то создается сильное давление. Оно притормаживает газовый поток, сохраняя яркость квазара ниже черты Эддингтона.

Вам нужно понимать, что все квазары удалены от нас на значительные дистанции. Самый близкий расположен в 800 миллионах световых лет. Так что, можно сказать, что в современной Вселенной их уже не осталось.

Что с ними случилось? Никто точно не знает. Но, если основываться на источнике питания, то, скорее всего, все дело в том, что запас топлива подошел к нулю. Газ и пыль в диске закончились, и квазары не могли больше светить.

Объединенная группа ученых из нескольких стран обнаружила активность совершенно нетипичных для известных звездных объектов сигналов, которые не совпадают со схемами переменного радиоисточника известными астрономам и могут принадлежать объекту совершенно нового класса, открытие которого позволит расширить представления современной науки о Вселенной и космосе.

Как отмечает ведущий автор исследования Цзитенг Ван, первые сигналы подобного рода были обнаружены международным научным коллективом в обсерватории, размещенной в западной части австралийского континента. ASKAP CSIRO — полноценный телескопический радиокомплекс из 36 объединенных антенн зафиксировал сигнал высокой поляризации, свет которого хоть и делает движения в одну сторону, но не лишен вращения, меняя резкость в сто раз. При этом включение и выключение сигнала, как считают ученые, не имеет какой-то закономерной основы, а происходит случайно, что делает период его активности нестабильным: от нескольких минут до нескольких недель.

Среди известных звездных объектов, способных излучать переменный свет в электромагнитном спектре, ученые уже давно знают пульсары, а также сверхновые, вспыхивающие звезды и быстрые радиовсплески. Но здесь речь идет о принципиально ином источнике, который демонстрирует неожиданное поведение. Кроме того, отследить эти случайные сигналы крайне сложно.

Первоначально их уловил радиотелескоп ASKAP CSIRO. В целом исследователи смогли обнаружить шесть радиосигналов, наблюдаемых в течение девяти месяцев 2020 года. Но дальше объект пропал. Лишь благодаря телескопу MeerKAT, размещенному на территории Южной Африки, ученым удалось снова увидеть этот уникальный источник света, который периодически терял свою видимость, а потом снова становился невероятно четким и ярким. Так продолжалось около 15 минут, после чего объект окончательно пропал из поля видимости. И если раньше его исчезновение происходило через несколько недель активности, то здесь он был заметен лишь в течение суток.

Международной группе исследователей, в которую входят австралийские, американские, канадские специалисты и ученые из других стран, еще предстоит установить точные причины подобного поведения сигналов, а, главное, определить их основу. Возможно, что источник имеет общую природу с радиопереходными процессами, происходящими в Галактическом центре, но все равно он относится к отдельному классу, установить который исследователи планируют в ближайшее десятилетие. Помощь в этом должен оказать трансконтинентальный радиотелескоп SKA, способный делать небесные карты с точными координатами различных объектов. Его мощность, как рассчитывают ученые, позволит все же определить, что это за объект, который пока привлекает ученых своей загадочной активностью.

Читать еще:  Космический телескоп TESS

Расстояния до квазаров

Расстояние до квазаров, как и других объектов далекого космоса, рассчитывается с помощью эффекта Доплера. Квазары имеют красное смещение, вот прям очень красное. Если коротко, то на спектрограмме в красную сторону смещаются объекты, которые удаляются от нас, а в фиолетовую – которые приближаются. То есть квазары движутся от нас (скорее всего не без помощи расширения Вселенной) и делают это с огромной скоростью в 200 тысяч км в секунду. Напомню, что скорость света равна 300 000 км/c. Даже галактики удаляются от нас примерно на несколько десятков тысяч км/c, но никак не несколько сотен.

Расстояния до квазаров

Некоторые ученые говорят, что мы преувеличиваем количество энергии, выделяемой квазарами, и расстояние до них. И в этом тоже может быть доля правды, потому что мы попросту не можем более точно изучить на столько далекие объекты, хотя увидеть их можно и в обычный телескоп.

Свойства квазаров

Чтобы понять свойства квазара, нам прежде всего необходимо понять очень важную концепцию, известную как электромагнитный спектр. Электромагнитный спектр дает нам диапазон частот различных электромагнитных волн и их соответствующих длин.

Существуют различные области электромагнитных волн, основанные на их частоте, такие как ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, видимый свет и инфракрасное излучение, и это лишь некоторые из них. Обычно большинство исследований, проводимых на квазарах, основаны на их спектральных свойствах.

Известно, что квазары испускают электромагнитное излучение, которое находится между видимой и рентгеновской областями. Они также излучают большое количество ультрафиолетовых волн. Некоторые квазары даже излучают радиоволны. Впрочем, это бывает весьма редко, и только 10 процентов всех изученных квазаров способны излучать такие волны.

Квазары демонстрируют уникальное наблюдаемое оптическое явление, известное как гравитационное линзирование. Гравитационное линзирование происходит, когда между наблюдателем и объектом (в данном случае, квазаром) имеется большое пространство или небесное тело (галактика или черная дыра), и оно может изгибать и искажать свет.

Это создает несколько изображений одного и того же объекта. Квазары используются для правильного выравнивания телескопов для наблюдения за галактикой. Если встречаются несколько изображений квазара, это означает, что выравнивание неверно. Однако, когда квазар и галактика находятся в идеальном выравнивании с глазом наблюдателя, образуется кольцо Эйнштейна.

Читать еще:  Что такое гравитация

Кольцо Эйнштейна — гравитационная линза

Кроме того, квазары также показывают еще одно уникальное свойство, известное как Красное смещения (Redshift). Красное смещение — это явление, которое возникает, когда длина волны света увеличивается в электромагнитном спектре. Квазар обычно показывает космологическое красное смещение. Это указывает на то, что Вселенная расширяется и что происходит относительное увеличение расстояния, которое должен пройти свет.

Красное смещение

Квазары важны для того, чтобы помочь астрономам понять работу Вселенной. Первое, что сделали квазары, — показали нам, насколько они на самом деле далеки от нас. Это дает наблюдателям и экспертам приблизительное представление о том, насколько велика Вселенная.

Чтобы понять представление о расстояниях, на которых присутствует большинство квазаров, следует отметить, что ближайший находится на расстоянии 730 миллионов световых лет и известен как IC 2497. Один световой год равен расстоянию, которое свет проходит пролетает за один год. Вот еще один момент, который нужно рассмотреть: свет, который мы получили от квазара IC 2497, — это то, как квазар выглядел 730 миллионов лет назад, а не то, как он выглядит сейчас.

Квазар

Изучение квазаров дает ученым представление о том, как галактики формируются и развиваются. У большинства галактик, которые были изучены астрономами, есть спящая сверхразмерная черная дыра в их центре. Спящая черная дыра — это та, возле которой закончился материал (газ, пыль и тд), и она больше не активна и не «питается». Даже наша галактика Млечный Путь имеет спящую сверхмассивную черную дыру в центре.

Квазары называют маяками Вселенной. Они видны с огромных расстояний, по ним исследуют структуру и эволюцию Вселенной, определяют распределение вещества. Ввиду большой удалённости, квазары, в отличие от звёзд, выглядят практически неподвижными (то есть не имеют параллакса), поэтому радиоизлучение квазара используется для высокоточного определения с Земли параметров траектории полета автоматических межпланетных станций.

Сколько живут квазары?

Сверхмассивные черные дыры – это вовсе не вечные источники питания. Если вокруг черной дыры заканчивается материал, то все, ребята. Аккреционный диск исчезает. Энергии для выброса больше нет. Всем спасибо, все свободны.

Однако стоить отметить, что работа квазара может через некоторое время возобновится. Если новые порции материи приблизятся к черной дыре. Очень хочется верить, что этого не случится в нашей Галактике. Ну, по крайне мере, в ближайшие пару миллионов лет…

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector