Что такое квазар

Что такое квазар?

Все мы знаем, что звезды, сияющие на ночном небе, излучают свет. Однако по мере того, как наше понимание космоса увеличивалось, люди поняли, что звезды — не единственные небесные тела, излучающие свет.

Мы узнали, что другие небесные тела, такие как Луна и планеты, способны отражать солнечный свет в определенные моменты времени. Это дает нам иллюзию того, что они светятся. Даже далекие звезды за сотни и тысячи световых лет видны из-за света, который они излучают. Однако один из самых ярких объектов во Вселенной — это не звезда или отражающий свет небесный объект, а скорее нечто довольно темное, называемое квазаром.

История открытия

3C 273 — квазар в созвездии Дева. Считается первым астрономическим объектом идентифицированным в качестве квазара.

Первый квазар был замечен американскими астрономами А. Сендиджем и Т. Метьюзом, проводившими наблюдение за звездами в калифорнийской обсерватории. В 1963 году М. Шмидт с помощью рефлекторного телескопа, собирающего в одну точку электромагнитное излучение, обнаружил отклонение в спектре наблюдаемого объекта в красную сторону, определяющее, что его источник удаляется от нашей системы. Последующие исследования показали, что небесное тело, записанное как 3C 273, находится на отдалении в 3 млрд. св. лет и отдаляется с огромной скоростью – 240 000 км/с. Московские ученые Шаров и Ефремов изучили имевшиеся ранние фотографии объекта и выяснили, что он неоднократно менял свою яркость. Нерегулярная смена интенсивности блеска предполагает маленький размер источника.

Обзор

По одной из теорий, квазары представляют собой галактики на начальном этапе развития, в которых сверхмассивная чёрная дыра поглощает окружающее вещество [6] .

Первый квазар, 3C 48, был обнаружен в конце 1950-х Аланом Сендиджем и Томасом Метьюзом во время радиообзора неба. В 1963 году было известно уже 5 квазаров. В том же году голландский астроном Мартин Шмидт доказал, что линии в спектрах квазаров сильно смещены в красную сторону. Принимая, что это красное смещение вызвано эффектом космологического красного смещения, возникшего в результате удаления квазаров, расстояние до них определили по закону Хаббла. Почти сразу, 9 апреля 1963 года, Ю. Н. Ефремовым и А. С. Шаровым по фотометрическим измерениям снимков источника 3C 273 была открыта переменность блеска квазаров с периодом всего лишь в несколько дней [7] . В последнее время принято полагать, что источником излучения является аккреционный диск сверхмассивной чёрной дыры, находящейся в центре галактики, и, следовательно красное смещение квазаров больше космологического на величину гравитационного смещения, предсказанного А. Эйнштейном в общей теории относительности (ОТО).

Очень сложно определить точное число обнаруженных на сегодняшний день квазаров. Это объясняется, с одной стороны, постоянным открытием новых квазаров, а с другой — отсутствием четкой границы между квазарами и другими типами активных галактик. В опубликованном в 1987 году списке Хьюитта — Бэрбриджа число квазаров 3594. В 2005 году группа астрономов использовала в своём исследовании данные уже о 195 000 квазаров [8] .

Один из ближайших и наиболее яркий квазар 3C 273 имеет блеск около 13 m [9] и красное смещение z = 0,158 [10] (что соответствует расстоянию около 3 млрд св. лет) [11] . Самые далёкие квазары, благодаря своей гигантской светимости, превосходящей в сотни раз светимость обычных галактик, регистрируются с помощью радиотелескопов на расстоянии более 12 млрд св. лет. На июль 2011 года самый удалённый квазар (ULAS J112001.48+064124.3) находится на расстоянии около 13 млрд св. лет от Земли [12] . Нерегулярная переменность блеска квазаров на временных масштабах менее суток указывает на то, что область генерации их излучения имеет малый размер, сравнимый с размером Солнечной системы.

Последние наблюдения показали, что большинство квазаров находятся вблизи центров огромных эллиптических галактик.

Квазары сравнивают с маяками Вселенной. Они видны с огромных расстояний (до красного смещения, чуть превышающего z = 7) [13] [14] [15] [16] , по ним исследуют структуру и эволюцию Вселенной, определяют распределение вещества на луче зрения: сильные спектральные линии поглощения водорода разворачиваются в лес линий по красному смещению поглощающих облаков [17] .

Свойства

Болометрическая (интегральная по всему спектру) светимость квазаров может достигать 10 46 — 10 47 эрг /с [20] . В среднем, квазар производит примерно в 10 триллионов раз больше энергии в секунду, чем наше Солнце (и в миллион раз больше энергии, чем самая мощная известная звезда), и обладает переменностью излучения во всех диапазонах длин волн [10] .

Вариации блеска

Многие квазары меняют свою светимость в коротких промежутках времени. Это является, по-видимому, одним из фундаментальных свойств квазаров (кратчайшая вариация с периодом t ≈ 1 ч, максимальные изменения блеска — в 25 раз). Поскольку размеры переменного по блеску объекта не могут превышать сt (с — скорость света).

Интересные факты

Самому старому квазару больше 13 млрд. лет.

Квазары могут разрушать галактики, в которых находятся.

Если самый яркий квазар Вселенной поместить на место ядра Млечного Пути, тогда на небе он был бы ярче Луны в 4 раза.