Sin dai tempi antichi, gli astronomi amano l'ordine: tutto viene contato, classificato e identificato. Tuttavia, il cielo notturno non smette mai di stupire gli osservatori attenti e getta costantemente oggetti nuovi e sconosciuti nei cataloghi stellari. I quasar, scoperti solo 40 anni fa, hanno lasciato perplessi gli scienziati con la loro fenomenale luminosità e le dimensioni compatte. E solo di recente gli astrofisici sono riusciti a capire da dove questi “dinosauri dell'Universo” ottengono l'energia necessaria per brillare nel cielo stellato con una luminosità così sorprendente.

Nella foto: una stella catturata nel campo gravitazionale di un enorme buco nero viene prima fatta a pezzi dalle forze di marea e poi, sotto forma di un gas brillante e altamente ionizzato, viene assorbita dal buco nero. Dopo tale “conoscenza”, tutto ciò che resta della stella è una piccola nuvola rarefatta che ruota attorno al buco nero.

Scoperta "inutile".

Nel 1960, gli astronomi T. Matthews e A. Sandage, lavorando su un telescopio di 5 metri situato sul Monte Palomar in California, scoprirono un'insignificante stella di magnitudine 13, appena visibile in un telescopio amatoriale, osservata nella costellazione della Vergine. E fu da questa scintilla che si accese la fiamma!

Tutto iniziò con il fatto che nel 1963 Martin Schmidt scoprì che questo oggetto (secondo il catalogo 3C 273) ha uno spostamento verso il rosso molto ampio. Ciò significa che si trova estremamente lontano da noi ed è molto luminoso. I calcoli hanno mostrato che 3C 273 si trova ad una distanza di 620 megaparsec e si allontana ad una velocità di 44mila km/s. Non è possibile vedere una stella normale da una tale distanza e il quasar, essendo molto piccolo, non sembrava un grande sistema stellare, come una galassia.

Sempre nel 1963, 3C 273 fu identificato con una potente sorgente radio. I radiotelescopi allora non erano così accurati nel determinare la direzione di arrivo delle onde radio come lo sono adesso, quindi le coordinate stellari del quasar 3C 273 sono state determinate osservando la sua occultazione lunare all'Osservatorio Parksky in Australia. Pertanto, davanti agli occhi stupiti degli astrofisici è apparso un oggetto completamente insolito, che brillava brillantemente nella gamma visibile e radio delle onde elettromagnetiche. Al momento sono stati scoperti più di 20mila oggetti simili a stelle, alcuni dei quali sono chiaramente visibili anche nella gamma dei raggi X e radio.

Gli astronomi di Mosca A. Sharov e Yu. Efremov hanno deciso di scoprire come è cambiata la luminosità di 3C 273 nel passato. Hanno trovato 73 fotografie dell'oggetto, la prima delle quali risale al 1896. Si è scoperto che l'oggetto 3C 273 ha cambiato la sua luminosità più volte di quasi 2 volte e talvolta, ad esempio, nel periodo dal 1927 al 1929, di 3-4 volte.

Va detto che il fenomeno della luminosità variabile è stato scoperto anche prima. Pertanto, gli studi condotti all'Osservatorio di Pulkovo nel 1956 hanno dimostrato che il nucleo della galassia NGC 5548 cambia la sua luminosità in modo piuttosto forte nel tempo.

Ora gli esperti comprendono l'importanza di questa osservazione, ma diversi decenni fa gli scienziati erano convinti che la radiazione dei nuclei galattici nella gamma ottica fosse fornita esclusivamente da miliardi di stelle situate lì, e anche se diverse migliaia di loro si spegnessero per qualche motivo, questo lo farà essere visibile dalla Terra non lo sarà. Ciò significa, ragionavano gli scienziati, che la maggior parte delle stelle nel nucleo galattico dovrebbero “lampeggiare” in modo sincrono! Anche se, ovviamente, nessun direttore d'orchestra può gestire un'orchestra del genere. Quindi, proprio a causa della sua assoluta incomprensibilità, questa scoperta non attirò molta attenzione.

Ulteriori osservazioni hanno dimostrato che i cambiamenti nell'intensità della radiazione in un periodo di diversi mesi sono un fenomeno comune per i quasar e che la dimensione della regione di radiazione non supera la distanza percorsa dalla luce in questi pochissimi mesi. E affinché i cambiamenti in tutti i punti della regione avvengano in modo sincrono, è necessario che le informazioni sul cambiamento iniziale abbiano il tempo di raggiungere tutti i punti. È chiaro che la materia di un quasar emette luce non per comando, ma a causa dei processi che si verificano su di essa, ma il fatto della sincronicità, cioè della simultaneità, dei cambiamenti nelle condizioni e nell'entità della radiazione indica la compattezza di questo quasi stellare oggetto. Il diametro della maggior parte dei quasar, a quanto pare, non supera un anno luce, che è 100mila volte più piccolo della dimensione della galassia, e talvolta brillano quanto un centinaio di galassie.

Chi è chi

Come di solito accade, subito dopo la scoperta dei quasar, iniziarono i tentativi di introdurre nuove leggi della fisica, anche se all'inizio non era nemmeno chiaro di che sostanza fossero costituite, tanto insolito era lo spettro di emissione dei quasar. Tuttavia, passò pochissimo tempo e la composizione chimica delle regioni emittenti dei quasar fu identificata dalle linee spettrali di elementi chimici noti. L'idrogeno e l'elio sui quasar sono identici a quelli sulla Terra, ma i loro spettri di emissione, a quanto pare, sono fortemente spostati verso il rosso a causa della loro elevata velocità di fuga.

Oggi, il punto di vista più comune è che un quasar sia un buco nero supermassiccio che attira la materia circostante (accrescimento di materia). Quando le particelle cariche si avvicinano a un buco nero, accelerano e si scontrano, provocando un'intensa emissione di luce. Se il buco nero ha un potente campo magnetico, attorciglia inoltre le particelle che cadono e le raccoglie in raggi sottili, getti, che volano lontano dai poli.

Sotto l'influenza delle potenti forze gravitazionali create da un buco nero, la materia si precipita verso il centro, ma non si muove lungo un raggio, ma lungo cerchi affusolati - spirali. In questo caso, la legge di conservazione del momento angolare costringe le particelle rotanti a muoversi sempre più velocemente man mano che si avvicinano al centro del buco nero, raccogliendole contemporaneamente in un disco di accrescimento, in modo che l’intera “struttura” del quasar sia in qualche modo ricorda Saturno con i suoi anelli. In un disco di accrescimento, le velocità delle particelle sono molto elevate e le loro collisioni producono non solo fotoni energetici (raggi X), ma anche altre lunghezze d'onda della radiazione elettromagnetica. Durante le collisioni, l'energia delle particelle e la velocità del movimento circolare diminuiscono, si avvicinano lentamente al buco nero e ne vengono assorbite. Un'altra parte delle particelle cariche viene diretta dal campo magnetico verso i poli del buco nero e da lì vola via a velocità enorme. È così che si formano i getti osservati dagli scienziati, la cui lunghezza raggiunge 1 milione di anni luce. Le particelle nel getto si scontrano con il gas interstellare, emettendo onde radio.

Al centro del disco di accrescimento la temperatura è relativamente bassa e raggiunge i 100.000 K. Questa zona emette raggi X. Un po' più lontano dal centro, la temperatura è ancora un po' più bassa - circa 50.000 K, dove vengono emesse le radiazioni ultraviolette. Man mano che ci si avvicina al confine del disco di accrescimento, la temperatura diminuisce e in questa regione si verifica l'irradiazione di onde elettromagnetiche di lunghezza crescente, fino alla gamma dell'infrarosso.

Non dobbiamo dimenticare che la luce dei quasar lontani ci arriva molto “arrossata”. Gli astronomi usano la lettera z per quantificare il grado di arrossamento. È l'espressione z+1 che mostra di quante volte è aumentata la lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica che è passata dalla sorgente (quasar) alla Terra. Quindi, se appare il messaggio che è stato rilevato un quasar con z=4, ciò significa che la sua radiazione ultravioletta con una lunghezza d'onda di 300 nanometri viene convertita in radiazione infrarossa con una lunghezza d'onda di 1.500 nanometri. Questo, tra l'altro, è un grande successo per i ricercatori sulla Terra, perché la parte ultravioletta dello spettro viene assorbita dall'atmosfera e queste linee non sarebbero mai state osservate. Qui la lunghezza d’onda è aumentata a causa dello spostamento verso il rosso, come se volesse passare attraverso l’atmosfera terrestre ed essere registrata dagli strumenti.

Secondo un altro punto di vista, i quasar sono le prime giovani galassie e noi stiamo semplicemente osservando il processo della loro nascita. Esiste però anche una versione intermedia, anche se sarebbe più esatto dire una versione “unita” dell’ipotesi, secondo la quale un quasar è un buco nero che assorbe la materia di una galassia in formazione. In un modo o nell'altro, l'ipotesi dell'esistenza di un buco nero supermassiccio al centro della galassia si è rivelata fruttuosa e capace di spiegare molte delle proprietà dei quasar.

Ad esempio, la massa di un buco nero situato al centro di una tipica galassia è 10 6 -10 10 masse solari e, quindi, il suo raggio gravitazionale varia tra 3 × 10 6 -3 × 10 10 km, il che è coerente con la precedente stime delle dimensioni dei quasar.

Gli ultimi dati confermano anche la compattezza delle zone da cui emana il bagliore. Ad esempio, 5 anni di osservazioni hanno permesso di determinare le orbite di sei stelle che ruotano attorno a un centro di radiazione simile situato nella nostra galassia. Uno di loro è recentemente volato da un buco nero a una distanza di sole 8 ore luce, muovendosi a una velocità di 9.000 km/s.

Dinamica di assorbimento

Non appena la materia, in qualsiasi forma, appare attorno a un buco nero, il buco nero inizia a emettere energia, assorbendo materia. Nella fase iniziale, quando si stavano formando le prime galassie, attorno ai buchi neri c'era molta materia, che per loro era una sorta di "cibo", e i buchi neri brillavano molto intensamente - eccoli qui, quasar! A proposito, l'energia emessa da un quasar medio al secondo sarebbe sufficiente a fornire elettricità alla Terra per miliardi di anni. E un detentore del record con il numero S50014+81 emette luce 60mila volte più intensa dell'intera Via Lattea con i suoi cento miliardi di stelle!

Quando c’è meno materia in prossimità del centro, il bagliore si indebolisce, ma ciò nonostante il nucleo della galassia continua a rimanere la sua regione più luminosa (questo fenomeno, chiamato “Nucleo Galattico Attivo”, è noto agli astronomi da molto tempo) ). Infine, arriva il momento in cui il buco nero assorbe la maggior parte della materia dallo spazio circostante, dopodiché la radiazione quasi si ferma e il buco nero diventa un oggetto fioco. Ma lei sta aspettando dietro le quinte! Non appena appare nuova materia nelle vicinanze (ad esempio, durante una collisione di due galassie), il buco nero brillerà con rinnovato vigore, assorbendo avidamente stelle e particelle del gas interstellare circostante. Quindi, un quasar riesce a diventare evidente solo grazie a ciò che lo circonda. La tecnologia moderna consente già di distinguere le singole strutture stellari attorno ai quasar distanti, che sono un terreno fertile per insaziabili buchi neri.

Tuttavia, ai nostri giorni, quando le collisioni galattiche sono rare, i quasar non possono sorgere. E a quanto pare, è proprio così: quasi tutti i quasar osservati si trovano a una distanza molto significativa, il che significa che la luce che arriva da loro è stata emessa molto tempo fa, ai tempi in cui nacquero le prime galassie. Questo è il motivo per cui i quasar sono talvolta chiamati "dinosauri dell'Universo", alludendo non solo alla loro età estremamente rispettabile, ma anche al fatto che, in senso figurato, "si sono estinti".

Habitat

Fonti di energia radiante così potenti come i quasar sono vicini pericolosi, quindi noi terrestri possiamo solo rallegrarci del fatto che sono assenti nella nostra Galassia e nell'ammasso di galassie più vicino. Si trovano principalmente ai margini della parte visibile del nostro Universo, a migliaia di megaparsec dalla Terra. Ma qui, volenti o nolenti, sorge una domanda naturale: questa osservazione contraddice l'opinione diffusa sull'omogeneità dell'Universo? Come è potuto accadere che i quasar esistano in alcune galassie, ma non in altre? Per rispondere a queste domande è necessario ricordare che la luce dei quasar che osserviamo ha viaggiato per miliardi di anni. Ciò significa che i quasar appaiono agli occhi dei terrestri nella loro forma “primordiale”, come erano miliardi di anni fa, e oggi molto probabilmente hanno perso il loro antico potere. Di conseguenza, quelle galassie che si trovano vicino ai quasar “vedono” sorgenti luminose molto più deboli. Ma allora, se l’Universo è omogeneo, lo stesso dovrebbe valere per la nostra Galassia! E qui non resta che dare un'occhiata più da vicino alle strutture cosmiche più vicine a noi, nel tentativo di trovare oggetti che assomiglino a quasar raffreddati, una sorta di quasar fantasma. Si scopre che tali oggetti esistono davvero. I quasar, che sono una delle formazioni più antiche, sono nati quasi contemporaneamente all'Universo, cioè circa 13 miliardi di anni fa. Inoltre, non solo sono estremamente distanti dalla nostra Galassia: secondo la legge di espansione di Hubble (più un oggetto è lontano da noi, più velocemente si allontana), la distanza tra noi continua ad aumentare costantemente. Quindi, i quasar più distanti “scappano” da noi ad una velocità solo del 5% inferiore alla velocità della luce.

Luminosità variabile

I quasar più luminosi emettono ogni secondo la stessa energia luminosa di un centinaio di galassie ordinarie come la nostra Via Lattea (pari a circa 10 42 Watt). Per garantire il rilascio di una tale quantità di energia, ogni secondo il buco nero assorbe una massa pari alla massa della Terra, e in un anno vengono “mangiate” circa 200 masse solari. Un tale processo non può avvenire indefinitamente: un giorno la materia circostante si prosciugherà e il quasar smetterà di funzionare o inizierà a emettere in modo relativamente debole.

Quindi, il bagliore di un quasar diminuisce nel tempo, ma cosa può causarne un aumento di luminosità di tanto in tanto? Per comprendere il meccanismo di questo processo, ricordiamo che un buco nero assorbe qualsiasi materia, non solo le particelle elementari. In una galassia il cui centro è occupato da un buco nero, non esiste un ordine speciale. Naturalmente, in generale, le stelle ruotano attorno al centro, ma ci sono sempre quelle singole stelle o piccoli ammassi che violano l'ordine stabilito. Sono loro che vengono puniti: vengono catturati e inghiottiti da un buco nero. Inoltre, se la stella viene "inghiottita" intera, senza distruzione preliminare, viene rilasciata poca luce. Il motivo è che non importa quanto grande sia una stella, la sua carica elettrica è zero. Pertanto, non emette luce attivamente e non perde rapidamente energia e momento angolare, emettendo principalmente onde gravitazionali nello spazio circostante. Ciò significa che ruota a lungo attorno al buco nero, cadendo lentamente verso di esso. Ma se una stella, quando si avvicina al cosiddetto orizzonte Schwarzschild di un buco nero - il raggio gravitazionale, il cui passaggio chiude per sempre il percorso indietro - viene distrutta dalle forze di marea, allora la radiazione aggiuntiva può essere molto evidente. Dopo aver assorbito il disgregatore, il bagliore del quasar ritorna normale.

Fino a poco tempo fa si credeva che i buchi neri fossero uno degli stadi finali dell'esistenza delle stelle, e poi, nel tempo, questi buchi neri si fondono in quelli supermassicci. Ma allora da dove provenivano i buchi neri massicci durante la formazione delle prime galassie? Il problema è facilmente risolvibile nell'ambito dei modelli dei buchi neri primordiali, cioè quelli che apparvero prima dell'inizio della formazione stellare. È possibile anche un altro punto di vista: i buchi neri e le stelle si formano quasi contemporaneamente e secondo lo stesso scenario. Le nubi di idrogeno e materia oscura sono compresse dalle forze gravitazionali. Piccole nubi formano stelle e grandi nubi formano enormi buchi neri.

Fornitori di informazioni

Avendo compreso in termini generali la struttura dei quasar, gli scienziati stanno cercando di usarli come strumento per l'esplorazione dello spazio. Ad esempio, osservando l'effetto microlente, è possibile rilevare oggetti scuri con una massa approssimativamente uguale a quella di Giove. Si tradiscono deviando la luce del quasar in modo da poter vedere un aumento a breve termine della sua luminosità. Se tali corpi venissero scoperti, il problema della materia oscura potrebbe essere risolto. Ora, per molti scienziati, la scoperta di un nuovo quasar significa la scoperta di un nuovo buco nero. Pertanto, gli studi di un quasar scoperto di recente con spostamento verso il rosso z = 6,43 indicano che il buco nero nel cuore di questo quasar è molto massiccio, circa un miliardo di masse solari. Di conseguenza, i buchi neri massicci apparvero molto presto. Questa conclusione è estremamente importante per la cosmologia. Gli scienziati hanno recentemente capito che l'energia del vuoto, sebbene estremamente piccola, è diversa da zero. Questa conclusione rivoluzionaria per la scienza è stata fatta per la prima volta sulla base di uno studio sulla velocità di rimozione dei quasar. Si è scoperto che lo spostamento verso il rosso, e quindi la velocità degli oggetti spaziali, aumenta ancora più velocemente quando si allontanano dalla Terra rispetto a quanto richiesto dalla legge di Hubble. Quindi altre osservazioni, inclusa la radiazione cosmica di fondo a microonde, hanno ulteriormente confermato la comunità scientifica nella correttezza di questa conclusione. Si scopre quindi che il nostro Universo non si sta solo espandendo gradualmente, ma si sta disperdendo a una velocità sempre crescente. La scoperta dei quasar ha influenzato notevolmente la cosmologia, dando origine a molti nuovi modelli sull'origine e sullo sviluppo dell'Universo. E oggi gli scienziati sono quasi sicuri che i buchi neri svolgano un ruolo significativo nella formazione delle galassie e nel loro successivo destino.

Sergey Rubin, dottore in scienze fisiche e matematiche

Perché gli scienziati dicono che nel cuore di ogni Quasar si nasconde un MOSTRO?

Oggetti come questi sembrano essere gli oggetti più strani nello spazio. Ma cose ancora più sorprendenti stanno accadendo molto più lontano, dove vivono i Quasar.

Quasar: il nucleo accecante della galassia

Un quasar è il nucleo accecante di una galassia, che ha un centro enorme che emette una luce accecante. Può brillare 10 o addirittura decine di migliaia di volte più luminose di tutte le stelle della galassia messe insieme. Ecco un esempio.

Due stelle…

La fotografia scattata dal telescopio Hubble mostra due stelle. Questi due oggetti eccezionali sono simili. Ma una è una stella distante 100 anni luce da noi, e la seconda, un Quasar, è distante 9 miliardi di anni luce! Come le pulsar, gli astronomi hanno scoperto che i quasar sono forti sorgenti di onde radio. Una delle fonti più potenti si chiamava 3S273. Cosa significa? Il Cambridge Radio Telescope ha compilato un catalogo di sorgenti luminose di onde radio visibili nel cielo. E questo era il terzo catalogo Cambridge, in cui, sotto il numero 273, c'era una sorgente radiofonica brillante. Le persone hanno provato a capire di cosa si tratta? E utilizzando i telescopi ottici, sono stati in grado di esaminare un nuovo oggetto simile a una stella. Poi, quando tutti si resero conto che lo era molto lontano, oltre un miliardo di anni luce, è diventato chiaro che il suo vero potere è la quantità di energia al secondo: la potenza è davvero incredibile. Dopotutto, per brillare così intensamente a una distanza così grande, devi averlo energia colossale! Cosa potrebbe essere? 273 era considerata una stella blu molto luminosa. Sembra una stella.Ma le stelle non emettono onde radio. Ecco perché è stata nominataSorgente radio quasi stellare ,che è abbreviato come - QUASAR.

Quindi, questi sono enormi buchi neri che assorbono la materia attorno a loro ed emettono un'enorme quantità di luce, che si diffonde in quasi tutto l'Universo.

I buchi neri che consumano gas galattico sono così voraci che gli astronomi hanno dato loro un soprannome terrificante: MOSTRI. Sono così massicci che raggiungono una massa compresa tra un milione e un miliardo di masse solari, assorbendo avidamente la materia circostante. MOSTRI davvero! I quasar sono alimentati dal buco nero al centro della galassia. Il concetto che qualcosa possa essere così luminoso e così oscuro allo stesso tempo sembra una contraddizione. I buchi neri sono oggetti caratterizzati da grande massa, alta densità e forte gravità. In modo che nemmeno la luce possa abbandonarli. È sorprendente come i buchi neri possano alimentare qualsiasi cosa. La risposta è semplice: il gas assorbito da un buco nero può irradiare energia prima di assorbirla.

La materia assorbita dal Buco Nero si muove come un flusso turbolento, ruotando a velocità molto elevate e ritornando al Quasar. Otteniamo il gas che subisce un movimento vorticoso ad alta velocità, che porta al suo riscaldamento di milioni di gradi. Questo è ciò che permette a Quasar di brillare. Gli astronomi sono convinti che al centro di ogni galassia esistano buchi neri giganti. Perché i Quasar esistano sono necessarie due cose: in primo luogo, un enorme buco nero massiccio al centro della galassia e, in secondo luogo, il gas assorbito dal buco nero. Se non c'è abbastanza materia in giro, se, in poche parole, il buco nero ha mangiato tutto ciò che può essere mangiato, allora, in effetti, non rimarrà nulla a brillare. Un Quasar luminoso non apparirà. Quindi i buchi neri esistono al centro della maggior parte delle galassie. Ma se non hanno abbastanza carburante, i Quasar non nasceranno da loro. Ma in determinate condizioni, i Quasar possono “accendersi” di nuovo dopo molto tempo, quando tutto il gas della galassia è stato esaurito. Un modo è quello di unire due galassie.

Quasar(Inglese) quasar) è un nucleo galattico attivo particolarmente potente e distante. I quasar sono tra gli oggetti più luminosi dell'Universo. La potenza di radiazione di un quasar è talvolta decine e centinaia di volte superiore alla potenza totale di tutte le stelle nelle galassie come la nostra.

I quasar furono inizialmente identificati come oggetti ad alto spostamento verso il rosso ( spostamento verso il rosso- spostamento delle linee spettrali degli elementi chimici verso il lato rosso (onda lunga) e radiazione elettromagnetica, avente dimensioni angolari molto piccole. Per questo motivo per molto tempo non è stato possibile distinguerli dalle stelle, perché le fonti estese sono più coerenti con le galassie. Solo più tardi furono scoperte tracce di galassie madri attorno ai quasar.

Termine quasar sta per "a stella". Secondo una teoria, i quasar sono galassie nella fase iniziale di sviluppo, in cui un buco nero supermassiccio assorbe la materia circostante.

Fu scoperto il primo quasar, 3C 48 alla fine degli anni '50 da Alan Sandage e Thomas Matthews durante un'indagine radiofonica del cielo. Nel 1963 erano già noti 5 quasar. Nello stesso anno l'astronomo olandese Martin Schmidt dimostrò che le linee negli spettri dei quasar sono fortemente spostate verso il rosso.

Recentemente è stato accettato che la sorgente della radiazione sia il disco di accrescimento di un buco nero supermassiccio situato al centro della galassia e, quindi, lo spostamento verso il rosso dei quasar è maggiore di quello cosmologico dell'entità dello spostamento gravitazionale previsto da A. Einstein nella teoria della relatività generale (GTR). Ad oggi sono stati scoperti più di 200.000 quasar. La distanza è determinata dallo spostamento verso il rosso e dalla luminosità del quasar. Ad esempio, uno dei quasar più vicini e quello più luminoso, 3C 273, si trova a distanza circa 3 miliardi di anni luce. Osservazioni recenti mostrano che la maggior parte dei quasar si trovano vicino ai centri di enormi galassie ellittiche, e la variabilità irregolare della luminosità dei quasar su scale temporali inferiori al giorno indica che regione di generazione della loro radiazione ha dimensioni ridotte paragonabili a quelle del sistema solare.

In media, un quasar produce circa 10 trilioni di volte più energia al secondo di quella del nostro Sole (e un milione di volte più energia della stella più potente conosciuta) e mostra variabilità di emissione in tutte le gamme di lunghezze d’onda.

Il meccanismo fisico responsabile della generazione di radiazioni così potenti in un volume relativamente piccolo non è ancora noto in modo affidabile. I processi che avvengono nei quasar sono oggetto di un'intensa ricerca teorica.

Negli spettri di quasar distanti sono state scoperte strette linee di assorbimento dell'idrogeno e degli ioni di elementi pesanti. La natura delle strette linee di assorbimento rimane poco chiara. Il mezzo assorbente può essere costituito da estese corone di galassie o singole nubi di gas freddo nello spazio intergalattico. È possibile che tali nubi possano essere resti del mezzo diffuso da cui si sono formate le galassie.

A una distanza di 2 miliardi di anni luce da casa nostra si trova l'oggetto più potente e mortale dell'intero nostro Universo. Un quasar è un abbagliante raggio di energia che si estende per diversi miliardi di chilometri. Gli scienziati non possono studiare completamente questo oggetto.

Cos'è un quasar
Oggi gli astronomi di tutto il mondo stanno cercando di studiare i quasar, la loro origine e il principio di funzionamento. Numerosi studi dimostrano che un quasar è un enorme calderone di gas mortale in movimento infinito. La fonte di energia più potente dell'oggetto si trova all'interno, nel cuore stesso del quasar. Questo è un enorme buco nero. Un quasar pesa quanto miliardi di soli e assorbe tutto ciò che incontra sul suo cammino. Un buco nero frantuma intere stelle e galassie, risucchiandole dentro di sé fino a quando non vengono completamente cancellate e dissolte al suo interno. Oggi un quasar è la cosa peggiore che possa esistere nell'Universo.

Oggetti dello spazio profondo
I quasar sono gli oggetti più distanti e luminosi dell'Universo studiati dall'umanità. Negli anni '60 del secolo scorso, gli scienziati le consideravano stelle radiofoniche, perché furono scoperte utilizzando la più forte fonte di onde radio. Il termine "quasar" deriva dalla frase "sorgente radio quasi stellare". Puoi anche trovare il nome QSO in numerosi lavori di scienziati sullo spazio. Quando la potenza dei radiotelescopi ottici divenne sempre più grande, gli astronomi scoprirono che un quasar non è una stella, ma un oggetto a forma di stella sconosciuto alla scienza.

Si presume che l'emissione radio non provenga dal quasar stesso, ma dai raggi che lo circondano. I quasar sono ancora uno degli oggetti più misteriosi che si trovano ben oltre i confini della Galassia. Oggi poche persone possono parlare di quasar. Che cosa sia e come funzionano questi corpi celesti può essere risolto solo dagli astronomi e dagli scienziati più esperti. L'unica cosa certa è che i quasar emettono enormi quantità di energia. È pari a quella emessa da 3 milioni di soli! Alcuni quasar emettono 100 volte più energia di tutte le stelle della nostra Galassia messe insieme. È interessante notare che il quasar produce tutto quanto sopra su un'area grande circa quanto il sistema solare.

Radiazione e magnitudine dei quasar
Tracce di galassie precedenti sono state trovate attorno ai quasar. Sono stati riconosciuti come oggetti spostati verso il rosso che emettono radiazioni elettromagnetiche insieme a onde radio e luce invisibile e hanno dimensioni angolari molto piccole. Prima della scoperta dei quasar, questi fattori non consentivano di distinguere le loro stelle - sorgenti puntiformi. Al contrario, è più probabile che le sorgenti estese corrispondano alla forma delle galassie. Per fare un confronto, il coefficiente di magnitudine media del quasar più luminoso è 12,6 e la magnitudine media della stella più luminosa è 1,45.

Dove si trovano i misteriosi oggetti celesti?
Buchi neri, pulsar e quasar sono piuttosto lontani da noi. Sono i corpi celesti più distanti dell'Universo. I quasar hanno la più grande radiazione infrarossa. Utilizzando l'analisi spettrale, gli astronomi sono in grado di determinare la velocità di movimento di vari oggetti, la distanza tra loro e la distanza dalla Terra.

Se la radiazione del quasar diventa rossa significa che si sta allontanando dalla Terra. Quanto maggiore è il rossore, tanto più il quasar è lontano da noi e la sua velocità aumenta. Tutti i tipi di quasar si muovono a velocità molto elevate, che a loro volta cambiano all'infinito. È stato dimostrato che la velocità dei quasar raggiunge i 240mila km/sec, ovvero quasi l'80% della velocità della luce!

Non vedremo i quasar moderni
Poiché questi sono gli oggetti più distanti da noi, oggi osserviamo i loro movimenti avvenuti miliardi di anni fa. Poiché la luce è riuscita a raggiungere solo la nostra Terra. Molto probabilmente, i più distanti, e quindi i più antichi, sono i quasar. Lo spazio ci permette di vederli come apparivano solo circa 10 miliardi di anni fa. Si può presumere che alcuni di loro abbiano cessato di esistere oggi.

Cosa sono i quasar
Sebbene questo fenomeno non sia stato sufficientemente studiato, secondo i dati preliminari un quasar è un enorme buco nero. La sua materia accelera mentre il vortice del buco risucchia la materia, provocando il riscaldamento di queste particelle, lo sfregamento l'una contro l'altra e il movimento infinito della massa totale della materia. La velocità delle molecole del quasar aumenta ogni secondo e la temperatura aumenta. Il forte attrito delle particelle provoca il rilascio di enormi quantità di luce e di altri tipi di radiazioni, come i raggi X. Ogni anno i buchi neri possono assorbire la massa di uno dei nostri Sole. Non appena la massa trascinata nell'imbuto della morte verrà assorbita, l'energia rilasciata si diffonderà come radiazione in due direzioni: lungo i poli sud e nord del quasar. Gli astronomi chiamano questo fenomeno insolito “spazioplano”.

Recenti osservazioni degli astronomi mostrano che questi oggetti celesti si trovano principalmente al centro delle galassie ellittiche. Secondo una teoria sull'origine dei quasar, rappresentano una giovane galassia in cui un enorme buco nero assorbe la materia che lo circonda. I fondatori della teoria affermano che la fonte della radiazione è il disco di accrescimento di questo buco. Si trova al centro della galassia, e da ciò ne consegue che lo spostamento spettrale verso il rosso dei quasar è maggiore di quello cosmologico esattamente dell'entità dello spostamento gravitazionale. Ciò era stato precedentemente previsto da Einstein nella sua teoria generale della relatività.

I quasar sono spesso paragonati ai fari dell'Universo. Si possono vedere dalle distanze più lunghe, grazie ad essi se ne studia l'evoluzione e la struttura. Utilizzando un “faro celeste”, si studia la distribuzione di qualsiasi sostanza lungo la linea di vista. Vale a dire: le linee spettrali di assorbimento dell'idrogeno più forti vengono trasformate in linee lungo il redshift di assorbimento.

Versioni di scienziati sui quasar
C'è un altro schema. Un quasar, secondo alcuni scienziati, è una giovane galassia in divenire. L'evoluzione delle galassie è poco studiata, poiché l'umanità è molto più giovane di loro. Forse i quasar sono uno stato iniziale di formazione delle galassie. Si può presumere che il rilascio della loro energia provenga dai nuclei più giovani di nuove galassie attive.

Altri astronomi considerano addirittura i quasar come punti nello spazio da cui ha origine la nuova materia nell'Universo. La loro ipotesi dimostra l'esatto contrario di un buco nero. L’umanità avrà bisogno di molto tempo per studiare le stimmate dei quasar.

Quasar famosi
Il primo quasar ad essere scoperto fu scoperto da Matthews e Sandage nel 1960. Si trovava nella costellazione della Vergine. Molto probabilmente, è associato a 16 stelle di questa costellazione. Dopo tre anni, Matthews notò che l'oggetto aveva un enorme spostamento verso il rosso spettrale. L’unico fattore che dimostrava che non si trattava di una stella era il rilascio di una grande quantità di energia in un’area relativamente piccola dello spazio.

Osservazioni dell'umanità
La storia dei quasar è iniziata con lo studio e la misurazione delle dimensioni angolari visibili delle sorgenti radioattive utilizzando un programma speciale.

Nel 1963 esistevano già circa 5 quasar e nello stesso anno gli astronomi olandesi dimostrarono lo spostamento spettrale delle linee verso lo spettro rosso. Hanno dimostrato che ciò era dovuto allo spostamento cosmologico derivante dalla loro rimozione, quindi la distanza ha potuto essere calcolata utilizzando la legge di Hubble. Quasi immediatamente altri due scienziati, Yu. Efremov e A. Sharov, scoprirono la variabilità della luminosità dei quasar scoperti. Grazie alle immagini fotometriche hanno stabilito che la variabilità ha una periodicità di pochi giorni.

Uno dei quasar più vicini a noi (3C 273) ha uno spostamento verso il rosso e una luminosità corrispondente ad una distanza di circa 3 miliardi. anni luce. Gli oggetti celesti più distanti sono centinaia di volte più luminosi delle normali galassie. Possono essere facilmente rilevati utilizzando i moderni radiotelescopi a una distanza di 12 miliardi di anni luce o più. Un nuovo quasar è stato recentemente rilevato a una distanza di 13,5 miliardi di anni luce dalla Terra.

È difficile calcolare esattamente quanti quasar siano stati scoperti fino ad oggi. Ciò è dovuto sia alla costante scoperta di nuovi oggetti sia alla mancanza di un confine chiaro tra galassie attive e quasar. Nel 1987 è stato pubblicato un elenco di quasar registrati per un totale di 3594, nel 2005 erano più di 195mila e oggi il loro numero ha superato i 200mila.

Inizialmente, il termine "quasar" indicava una certa classe di oggetti che, nel campo visibile (ottico), sono molto simili a una stella. Ma presentano una serie di differenze: emissione radio molto forte e dimensioni angolari ridotte (< 10).

Questa idea iniziale di questi corpi si è sviluppata al momento delle loro scoperte. Ed è ancora vero, ma gli scienziati hanno comunque riconosciuto i quasar radiosilenziosi. Non creano tante radiazioni. Nel 2015 è stato registrato circa il 90% di tutti gli oggetti conosciuti.

Oggi le stigmate dei quasar sono determinate dallo spostamento verso il rosso dello spettro. Se nello spazio viene scoperto un corpo che ha uno spostamento simile ed emette un potente flusso di energia, allora ha tutte le possibilità di essere chiamato “quasar”.

Conclusione
Oggi gli astronomi contano circa duemila di questi corpi celesti. Lo strumento principale per lo studio dei quasar è il telescopio spaziale Hubble. Poiché il progresso tecnologico dell'umanità non può che deliziarci con i suoi successi, possiamo presumere che in futuro risolveremo l'enigma su cosa siano un quasar e un buco nero. Forse sono una sorta di "scatola della spazzatura" che assorbe tutti gli oggetti non necessari, o forse sono i centri e l'energia dell'Universo.

Le galassie di Seyfertop sono relativamente vicine a noi, mentre la maggior parte delle radiogalassie si trova a distanze intermedie. Molto più lontano nello spazio ci sono i quasar, le più potenti fonti di energia. La scoperta dei quasar ha richiesto una ricerca attenta, quasi investigativa.

Questa storia inizia nel 1960. I radioastronomi stavano migliorando i loro metodi per individuare la posizione delle sorgenti radio. La sorgente radio 3S48 sembrava coincidere con una stella, diversa da qualsiasi altra: tutto lo spettro conteneva linee luminose che non potevano essere correlate con nessuno degli atomi conosciuti. Poi, nel 1962, un’altra stella misteriosa apparentemente coincise con un’altra sorgente radio, 3S 273.

La parola "quasar" è stata coniata come abbreviazione di "sorgente radio quasi stellare". "Quasi stellare" significa "come una stella, ma non una stella". Gli astronomi ora credono che i quasar siano il tipo più luminoso di nuclei galattici attivi. Sono già state scoperte migliaia di quasar.

Sebbene i primi siano stati trovati dai radioastronomi, solo un decimo dei quasar attualmente conosciuti emettono onde radio. Nelle fotografie sembrano stelle (nel senso che sono piccole rispetto alle galassie), ma hanno tutte un elevato spostamento verso il rosso. Il massimo spostamento verso il rosso è quasi 5. In questo caso la lunghezza d'onda della luce inviata dal quasar viene allungata di circa 6 volte. Questa distorsione è molto più forte che per la maggior parte delle galassie, anche se diverse galassie eccezionalmente deboli e ad alto spostamento verso il rosso sono state ora scoperte utilizzando i telescopi più grandi.

La luce proveniente dai quasar distanti raggiunge miliardi di chilometri di distanza, quindi i quasar ci raccontano le condizioni che esistevano nell'Universo molto tempo fa.

Dove si trovano i quasar?

La maggior parte dei quasar ha spostamenti verso il rosso molto elevati. Edwin Hubble ha mostrato come utilizzare lo spostamento verso il rosso di una galassia per determinarne la distanza. Possiamo applicare lo stesso metodo ai quasar? In altre parole, lo spostamento verso il rosso di un quasar indica la sua distanza da noi? Secondo molti astronomi questo è vero: credono che i quasar seguano la legge di Hubble.

I grandi spostamenti verso il rosso dei quasar fanno sì che siano molto lontani, a distanze di miliardi di anni luce. I quasar sono importanti per l'astronomia per due ragioni. Innanzitutto, per poter vedere loro e i nostri telescopi da una distanza così grande, devono rilasciare una quantità incredibilmente grande di energia. In secondo luogo, poiché la loro luce impiega miliardi di anni per raggiungerci, i quasar possono raccontarci le condizioni che esistevano nell’universo molto tempo fa. Gli astronomi vogliono scoprire cosa rende i quasar così luminosi e, osservando i quasar più distanti, possono vedere com'era l'Universo molto prima della nascita del Sole.

Osservazione dei centri attivi

Le galassie attive e i quasar producono molta più energia delle galassie normali, motivo per cui possiamo vederli a distanze così grandi. Nelle galassie normali, quasi tutta la luce viene emessa dalle stelle normali. Nelle galassie ad alta energia, la quantità totale di energia emessa supera di gran lunga la produzione delle stelle. Mappe molto dettagliate compilate dai radioastronomi mostrano che la stragrande maggioranza dell'energia in eccesso proviene dalle regioni centrali delle galassie.

Buchi neri nelle galassie

Ora molti sono fiduciosi che i nuclei delle galassie energeticamente attive ospitano buchi neri giganti. Probabilmente le loro masse vanno da diverse migliaia a diversi miliardi di masse solari. Il telescopio spaziale Hubble ha rilevato vortici di materia in orbita attorno ai buchi neri. Una volta che si è formato uno scavatore, continua a ingrandirsi attirando materia dalle aree circostanti. Nelle galassie giganti come M87, il buco nero centrale può consumare l’equivalente di diverse stelle in un giorno.

Il buco nero e il disco circostante si riempiono costantemente di nuove porzioni di materia. Le regioni centrali delle galassie sono densamente piene di stelle. Ammassi stellari molto densi possono ricostituire le riserve di carburante. Potrebbe trattarsi di gas espulso dalla superficie di stelle normali durante la loro evoluzione, o di detriti provenienti da un gran numero di esplosioni di supernova. Man mano che un buco nero diventa più massiccio, la crescente forza del suo campo gravitazionale gli consente di catturare più facilmente le stelle e di ridurle a brandelli.

Nelle stelle normali, l'energia viene rilasciata quando l'idrogeno viene convertito in elio attraverso la fusione nucleare. Questo processo converte l'energia in meno dell'1% della massa. Un buco nero rotante è molto più efficiente. Per la maggior parte delle galassie ad alta energia nell'Universo, la principale fonte di energia apparentemente non è la combustione nucleare all'interno delle stelle normali, ma l'azione di un buco nero rotante.

Quasar

I quasar sono gli oggetti più distanti che possono essere visti con un telescopio. Alcuni quasar distano da noi 15 miliardi di anni luce. Quando la luce proveniente da un quasar molto distante attraversa un ammasso di galassie, il percorso del raggio luminoso viene piegato.

Si conoscono ormai migliaia e migliaia di quasar, e quasi tutti distano diversi miliardi di anni luce dalla nostra Galassia. I quasar più distanti volano via da noi a velocità che raggiungono i nove decimi della velocità stimata. Per rilevare oggetti molto distanti, gli astronomi osservano moltissimi oggetti deboli. Utilizzando grandi telescopi ottici, è possibile ottenere spettri di centinaia di tali oggetti ogni notte, il che accelera la ricerca di quasar ad elevati spostamenti verso il rosso.

Gli oggetti molto distanti danno agli astronomi l'opportunità di viaggiare nel tempo. Quando vediamo una stella o una galassia distante 10 miliardi di anni luce da noi, stiamo osservando qualcosa che è 10 miliardi di anni più giovane di quanto lo sia la nostra Galassia adesso, al momento dell'osservazione. Ciò accade perché la luce impiega 10 miliardi di anni per arrivare fino a noi. Indubbiamente, nel corso di miliardi di anni, le galassie lontane sono cambiate molto.

Osservando le galassie distanti, gli astronomi fanno qualcosa che gli storici non possono fare: gli astronomi possono effettivamente guardare indietro nel passato dell'universo e vedere direttamente quali condizioni esistevano prima, mentre gli storici utilizzano prove non complete dei tempi passati.

Uno dei motivi per cui sono necessari telescopi sempre più grandi ed efficienti è che osservando le parti più distanti dell'Universo possiamo conoscere com'era nel passato. Vediamo questi oggetti in un momento in cui le galassie hanno appena iniziato a formarsi.

La gravità crea lenti

La teoria della gravità di Einstein afferma che la luce, passando attraverso un forte campo gravitazionale, curva la sua traiettoria. Un famoso test di questa teoria fu effettuato durante un'eclissi solare nel 1919. Le posizioni delle stelle osservate vicino al disco solare cambiarono leggermente a causa del fatto che i raggi di luce, passando molto vicino al Sole, deviarono leggermente da una linea retta .

Anche i quasar mostrano questo effetto, ma in un modo molto più drammatico. I quasar appaiono raramente nel cielo uno accanto all'altro. Ma nel 1979, gli astronomi scoprirono una coppia di quasar identici situati molto vicini l'uno all'altro. In realtà, si sono rivelate due immagini dello stesso oggetto, la cui luce era distorta da una lente gravitazionale. Da qualche parte lungo il percorso del raggio di luce proveniente da questo quasar c’è qualcosa di molto denso e massiccio. La gravità di questo oggetto divide la luce in una doppia immagine.

Oggi si conoscono molte lenti gravitazionali. Alcuni di essi creano più immagini di quasar distanti. Altre volte, un quasar distante si confonde in uno splendido prato di luce. L'illusione visiva si verifica perché la luce proveniente dai quasar distanti attraversa un ammasso di galassie nel suo cammino verso la Terra. Se un tale ammasso contiene una massa densamente concentrata, come un gigantesco buco nero o un'enorme galassia ellittica, allora appare un'immagine distorta.