Nuo seniausių laikų astronomai mėgsta tvarką – viskas skaičiuojama, klasifikuojama ir identifikuojama. Tačiau naktinis dangus nepaliauja stebinti dėmesingų stebėtojų ir nuolat meta naujus ir nežinomus objektus į žvaigždžių katalogus. Vos prieš 40 metų atrasti kvazarai mokslininkus rimtai suglumino savo fenomenaliu ryškumu ir kompaktišku dydžiu. Ir tik neseniai astrofizikai sugebėjo suprasti, iš kur šie „Visatos dinozaurai“ gauna energijos, reikalingos, kad žvaigždėtame danguje spindėtų tokiu nuostabiu ryškumu.

Nuotraukoje: masyvios juodosios skylės gravitaciniame lauke pakliuvusią žvaigždę pirmiausia suplėšo potvynio jėgos, o po to ryškiai švytinčių, labai jonizuotų dujų pavidalu juodoji skylė sugeria. Po tokios „pažinties“ iš žvaigždės liko tik mažas, išretėjęs debesis, besisukantis aplink juodąją skylę.

„Nereikalingas“ atradimas

1960 metais astronomai T. Matthewsas ir A. Sandage'as, dirbdami prie 5 metrų teleskopo, esančio ant Palomaro kalno Kalifornijoje, atrado nepastebimą 13-ojo dydžio žvaigždę, vos matomą mėgėjų teleskopu, stebimą Mergelės žvaigždyne. Ir būtent nuo šios kibirkšties užsiliepsnojo liepsna!

Viskas prasidėjo nuo to, kad 1963 metais Martinas Schmidtas atrado, jog šis objektas (pagal katalogą 3C 273) turi labai didelį raudonąjį poslinkį. Tai reiškia, kad jis yra labai toli nuo mūsų ir yra labai šviesus. Skaičiavimai parodė, kad 3C 273 yra 620 megaparsekų atstumu, o tolsta 44 tūkst. km/s greičiu. Iš tokio atstumo įprastos žvaigždės nematyti, o kvazaras, būdamas labai mažas, neatrodė kaip didelė žvaigždžių sistema, pavyzdžiui, galaktika.

Taip pat 1963 m. 3C 273 buvo identifikuotas su galingu radijo šaltiniu. Radijo teleskopai tada nebuvo tokie tikslūs nustatant radijo bangų atvykimo kryptį, kaip dabar, todėl kvazaro 3C 273 žvaigždžių koordinatės buvo nustatytos stebint jo mėnulio okultaciją Parksky observatorijoje Australijoje. Taip prieš nustebusias astrofizikų akis iškilo visiškai neįprastas objektas, ryškiai kibirkščiuojantis elektromagnetinių bangų matomame ir radijo diapazone. Šiuo metu tokių į žvaigždes panašių objektų yra aptikta daugiau nei 20 tūkstančių, kai kurie iš jų taip pat aiškiai matomi rentgeno ir radijo diapazone.

Maskvos astronomai A. Šarovas ir Ju. Efremovas nusprendė išsiaiškinti, kaip praeityje keitėsi 3C 273 šviesumas. Jie rado 73 objekto nuotraukas, iš kurių anksčiausia buvo 1896 m. Paaiškėjo, kad objektas 3C 273 savo šviesumą keitė kelis kartus beveik 2 kartus, o kartais, pavyzdžiui, laikotarpiu nuo 1927 iki 1929 m., 3-4 kartus.

Reikia pasakyti, kad kintamo ryškumo reiškinys buvo atrastas dar anksčiau. Taigi 1956 metais Pulkovo observatorijoje atlikti tyrimai parodė, kad galaktikos NGC 5548 branduolys laikui bėgant gana stipriai keičia savo ryškumą.

Dabar ekspertai supranta šio stebėjimo svarbą, tačiau prieš kelis dešimtmečius mokslininkai buvo įsitikinę, kad optiniame diapazone esančių galaktikos branduolių spinduliuotę teikia tik milijardai ten esančių žvaigždžių, ir net jei keli tūkstančiai jų dėl kokių nors priežasčių užges, tai būti pastebimas iš Žemės nebus. Tai reiškia, samprotavo mokslininkai, kad dauguma žvaigždžių galaktikos šerdyje turėtų „mirksėti“ sinchroniškai! Nors, žinoma, tokiam orkestrui valdyti negali joks dirigentas. Taigi, būtent dėl ​​savo absoliutaus nesuvokiamumo šis atradimas nesulaukė didelio dėmesio.

Tolesni stebėjimai parodė, kad spinduliuotės intensyvumo pokyčiai per kelis mėnesius yra įprastas kvazarų reiškinys, o spinduliuotės srities dydis neviršija atstumo, kurį šviesa nukeliauja per šiuos labai kelis mėnesius. O tam, kad pokyčiai visuose regiono taškuose vyktų sinchroniškai, būtina, kad informacija apie prasidedantį pokytį spėtų pasiekti visus taškus. Akivaizdu, kad kvazaro materija skleidžia šviesą ne pagal komandą, o dėl joje vykstančių procesų, tačiau sinchroniškumo faktas, tai yra vienalaikiškumas, sąlygų ir spinduliuotės dydžio pokyčiai rodo šio kvazižvaigždės kompaktiškumą. objektas. Daugumos kvazarų skersmuo, matyt, neviršija vienų šviesmečių, o tai 100 tūkstančių kartų mažesnis už galaktikos dydį, o kartais jie šviečia net šimtą galaktikų.

Kas yra kas

Kaip dažniausiai būna, iškart po kvazarų atradimo imta įvesti naujus fizikos dėsnius, nors iš pradžių net nebuvo aišku, iš kokios medžiagos jie susideda, kvazarų emisijos spektras buvo toks neįprastas. Tačiau praėjo labai mažai laiko, o kvazarų spinduliuojančių sričių cheminė sudėtis buvo nustatyta pagal žinomų cheminių elementų spektrines linijas. Vandenilis ir helis ant kvazarų yra identiški esantiems Žemėje, tačiau jų emisijos spektrai, kaip paaiškėjo, yra stipriai pasislinkę raudonai dėl didelio pabėgimo greičio.

Šiandien labiausiai paplitęs požiūris yra tas, kad kvazaras yra supermasyvi juodoji skylė, kuri traukia aplinkines medžiagas (medžiagos akreciją). Kai įkrautos dalelės artėja prie juodosios skylės, jos įsibėgėja ir susiduria, todėl skleidžia intensyvią šviesą. Jei juodoji skylė turi galingą magnetinį lauką, tai ji papildomai susuka krintančios dalelės ir surenka jas į plonus spindulius, purkštukus, skrisdamas nuo polių.

Juodosios skylės sukurtų galingų gravitacinių jėgų įtakoje materija veržiasi link centro, bet juda ne spinduliu, o siaurėjančiais apskritimais – spiralėmis. Šiuo atveju kampinio momento išsaugojimo dėsnis verčia besisukančias daleles judėti vis greičiau ir greičiau, kai jos artėja prie juodosios skylės centro, tuo pačiu surenkant jas į akrecinį diską, todėl visa kvazaro „struktūra“ yra šiek tiek didesnė. primenantis Saturną su savo žiedais. Akreciniame diske dalelių greičiai yra labai dideli, o jų susidūrimo metu susidaro ne tik energetiniai fotonai (rentgeno spinduliai), bet ir kitokio ilgio elektromagnetinės spinduliuotės bangos. Susidūrimų metu mažėja dalelių energija ir žiedinio judėjimo greitis, jos lėtai artėja prie juodosios skylės ir yra jos sugeriamos. Kita dalis įkrautų dalelių magnetinio lauko nukreipiama į juodosios skylės polius ir iš ten išskrenda milžinišku greičiu. Taip susidaro mokslininkų stebimi purkštukai, kurių ilgis siekia 1 milijoną šviesmečių. Dalelės čiurkšle susiduria su tarpžvaigždinėmis dujomis, skleisdamos radijo bangas.

Akrecijos disko centre temperatūra yra palyginti žema ir siekia 100 000 K. Ši sritis skleidžia rentgeno spindulius. Kiek toliau nuo centro temperatūra vis dar šiek tiek žemesnė – apie 50 000K, kur skleidžiama ultravioletinė spinduliuotė. Artėjant prie akrecinio disko ribos, temperatūra nukrenta ir šioje srityje atsiranda vis ilgesnio ilgio elektromagnetinių bangų spinduliavimas iki infraraudonųjų spindulių diapazono.

Reikia nepamiršti, kad šviesa iš tolimų kvazarų pas mus ateina labai „paraudusi“. Astronomai naudoja raidę z, norėdami įvertinti paraudimo laipsnį. Būtent išraiška z+1 parodo, kiek kartų padidėjo iš šaltinio (kvazaro) į Žemę nuskriejusios elektromagnetinės spinduliuotės bangos ilgis. Taigi, jei pasirodo pranešimas, kad buvo aptiktas kvazaras, kurio z = 4, tai reiškia, kad jo ultravioletinė spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra 300 nanometrų, paverčiama infraraudonaisiais spinduliais, kurių bangos ilgis yra 1500 nanometrų. Beje, tai didžiulė sėkmė Žemės tyrinėtojams, nes ultravioletinę spektro dalį sugeria atmosfera ir šios linijos niekada nebūtų pastebėtos. Čia bangos ilgis padidėjo dėl raudonojo poslinkio, tarsi specialiai tam, kad prasiskverbtų per žemės atmosferą ir būtų įrašyta į prietaisus.

Kitu požiūriu kvazarai yra pirmosios jaunos galaktikos, o mes tiesiog stebime jų gimimo procesą. Tačiau yra ir tarpinė, nors tiksliau būtų sakyti „vieninga“ hipotezės versija, pagal kurią kvazaras yra juodoji skylė, sugerianti besiformuojančios galaktikos materiją. Vienaip ar kitaip, prielaida apie supermasyvią juodąją skylę galaktikos centre pasirodė esanti vaisinga ir galinti paaiškinti daugelį kvazarų savybių.

Pavyzdžiui, juodosios skylės, esančios tipiškos galaktikos centre, masė yra 10 6 -10 10 saulės masių, todėl jos gravitacinis spindulys svyruoja tarp 3 × 10 6 -3 × 10 10 km, o tai atitinka ankstesnį. kvazarų dydžio įverčiai .

Naujausi duomenys taip pat patvirtina zonų, iš kurių sklinda švytėjimas, kompaktiškumą. Pavyzdžiui, 5 metų stebėjimai leido nustatyti šešių žvaigždžių, besisukančių aplink panašų mūsų galaktikoje esantį radiacijos centrą, orbitas. Vienas jų neseniai iš juodosios skylės išskrido vos 8 šviesos valandų atstumu, judėdamas 9000 km/s greičiu.

Absorbcijos dinamika

Kai tik aplink juodąją skylę atsiranda bet kokios formos materija, juodoji skylė pradeda skleisti energiją, sugerdama medžiagą. Pradiniame etape, kai formavosi pirmosios galaktikos, aplink juodąsias skyles buvo daug medžiagos, kuri joms buvo savotiškas „maistas“, o juodosios skylės švytėjo labai ryškiai - štai jie kvazarai! Beje, energijos, kurią vidutinis kvazaras išskiria per sekundę, pakaktų, kad Žemę aprūpintų elektra milijardus metų. Ir vienas rekordininkas numeriu S50014+81 skleidžia šviesą 60 tūkstančių kartų intensyviau nei visas mūsų Paukščių Takas su šimtu milijardų žvaigždžių!

Kai šalia centro yra mažiau medžiagos, švytėjimas susilpnėja, bet nepaisant to, galaktikos šerdis ir toliau išlieka ryškiausiu jos regionu (šis reiškinys, vadinamas „aktyviuoju galaktikos branduoliu“, astronomams žinomas jau seniai ). Galiausiai ateina momentas, kai juodoji skylė sugeria didžiąją dalį medžiagos iš supančios erdvės, po kurios spinduliuotė beveik sustoja ir juodoji skylė tampa blankiu objektu. Bet ji laukia sparnuose! Kai tik netoliese atsiras nauja materija (pavyzdžiui, susidūrus dviem galaktikoms), juodoji skylė sužibės iš naujo, godžiai sugerdama žvaigždes ir aplinkinių tarpžvaigždinių dujų daleles. Taigi kvazaras sugeba tapti pastebimas tik dėl savo aplinkos. Šiuolaikinės technologijos jau dabar leidžia atskirti atskiras žvaigždžių struktūras aplink tolimus kvazarus, kurie yra nepasotinamų juodųjų skylių auginimo vieta.

Tačiau mūsų laikais, kai galaktikos susidūrimai yra reti, kvazarai negali atsirasti. Ir, matyt, taip ir yra – beveik visi stebėti kvazarai yra išsidėstę labai dideliu atstumu, o tai reiškia, kad iš jų sklindanti šviesa buvo skleidžiama labai seniai, dar tais laikais, kai gimė pirmosios galaktikos. Štai kodėl kvazarai kartais vadinami „Visatos dinozaurais“, užsimenant ne tik apie nepaprastai garbingą jų amžių, bet ir apie tai, kad jie, vaizdžiai tariant, „išnyko“.

Buveinė

Tokie galingi spindulinės energijos šaltiniai kaip kvazarai yra pavojingi kaimynai, todėl mes, žemiečiai, galime tik pasidžiaugti, kad jų nėra mūsų Galaktikoje ir artimiausiame galaktikų spiečiuje. Jie randami daugiausia pačiame matomos mūsų Visatos dalies pakraštyje, tūkstančius megaparsekų nuo Žemės. Tačiau čia, norom nenorom, kyla natūralus klausimas: ar šis pastebėjimas prieštarauja plačiai paplitusiai nuomonei apie Visatos vienalytiškumą? Kaip atsitiko, kad kai kuriose galaktikose kvazarai egzistuoja, o kitose – ne? Norint atsakyti į šiuos klausimus, būtina prisiminti, kad mūsų stebimų kvazarų šviesa keliauja milijardus metų. Tai reiškia, kad kvazarai žemiečių akims atrodo „pirmapradė“ forma, kaip ir prieš milijardus metų, o šiandien greičiausiai prarado savo ankstesnę galią. Vadinasi, tos galaktikos, kurios yra arti kvazarų, „mato“ daug silpnesnius šviesos šaltinius. Bet tada, jei Visata yra vienalytė, tas pats turėtų būti taikoma ir mūsų galaktikai! Ir čia belieka atidžiau pažvelgti į arčiausiai mūsų esančias kosmines struktūras, bandant rasti objektus, primenančius atvėsusius kvazarus, savotiškus kvazarus vaiduoklius. Pasirodo, tokių objektų tikrai yra. Kvazarai, kurie yra vienas iš seniausių darinių, gimė beveik vienu metu su Visata, tai yra, maždaug prieš 13 milijardų metų. Be to, jie ne tik labai nutolę nuo mūsų Galaktikos – pagal Hablo plėtimosi dėsnį (kuo toliau nuo mūsų objektas, tuo greičiau jis tolsta), atstumas tarp mūsų ir toliau nuolat didėja. Taigi tolimiausi kvazarai „bėga“ nuo mūsų tik 5% mažesniu nei šviesos greičiu.

Kintamasis ryškumas

Ryškiausi kvazarai kas sekundę skleidžia tiek šviesos energijos, kiek šimtas įprastų galaktikų, tokių kaip mūsų Paukščių Takas (tai yra maždaug 10 42 vatai). Kad būtų užtikrintas tokio energijos kiekio išsiskyrimas, kas sekundę juodoji skylė sugeria masę, lygią Žemės masei, o per metus „suvalgoma“ apie 200 Saulės masių. Toks procesas negali vykti neribotą laiką – kažkada aplinkinė medžiaga išdžius, o kvazaras arba nustos funkcionuoti, arba pradės palyginti silpnai spinduliuoti.

Taigi, kvazaro švytėjimas laikui bėgant mažėja, bet kas gali sukelti jo ryškumą kartas nuo karto? Norėdami suprasti šio proceso mechanizmą, atminkite, kad juodoji skylė sugeria bet kokią medžiagą, ne tik elementarias daleles. Galaktikoje, kurios centrą užima juodoji skylė, ypatingos tvarkos nėra. Žinoma, apskritai žvaigždės sukasi aplink centrą, bet visada yra tų pavienių žvaigždžių ar mažų jų sankaupų, kurios pažeidžia nusistovėjusią tvarką. Būtent jie yra baudžiami – juos pagauna ir praryja juodoji skylė. Be to, jei žvaigždė „praryjama“ visa, be išankstinio sunaikinimo, išleidžiama mažai šviesos. Priežastis ta, kad nesvarbu, kokia didelė būtų žvaigždė, jos elektros krūvis yra lygus nuliui. Todėl jis aktyviai neskleidžia šviesos ir greitai nepraranda energijos bei kampinio impulso, išskirdamas daugiausia gravitacines bangas į supančią erdvę. Tai reiškia, kad jis ilgą laiką sukasi aplink juodąją skylę, lėtai krisdamas link jos. Bet jei žvaigždė, artėjant prie vadinamojo juodosios skylės Schwarzschildo horizonto – gravitacinio spindulio, kurio praėjimas amžiams uždaro kelią atgal – sunaikinama potvynio jėgų, tuomet papildoma spinduliuotė gali būti labai pastebima. Sugėrus trikdiklį, kvazaro švytėjimas grįžta į normalų.

Dar visai neseniai buvo manoma, kad juodosios skylės yra vienas iš paskutinių žvaigždžių egzistavimo etapų, o vėliau, laikui bėgant, šios juodosios skylės susilieja į supermasyvias. Bet iš kur tada atsirado didžiulės juodosios skylės formuojant pirmąsias galaktikas? Problema lengvai išsprendžiama naudojant pirminių juodųjų skylių modelius, ty tuos, kurie atsirado prieš žvaigždžių formavimąsi. Galimas ir kitas požiūris – juodosios skylės ir žvaigždės susidaro beveik vienu metu ir pagal tą patį scenarijų. Vandenilio ir tamsiosios medžiagos debesis suspaudžia gravitacinės jėgos. Maži debesys sudaro žvaigždes, o dideli debesys sudaro masyvias juodąsias skyles.

Informacijos teikėjai

Supratę bendrai kvazarų sandarą, mokslininkai bando juos panaudoti kaip kosmoso tyrinėjimo įrankį. Pavyzdžiui, stebint mikrolęšių efektą, galima aptikti tamsius objektus, kurių masė maždaug lygi Jupiterio masei. Jie atsiduoda nukreipdami kvazaro šviesą taip, kad pamatytume trumpalaikį jo ryškumo padidėjimą. Jei tokie kūnai bus aptikti, tamsiosios medžiagos problema gali būti išspręsta. Dabar daugeliui mokslininkų naujo kvazaro atradimas reiškia naujos juodosios skylės atradimą. Taigi neseniai atrasto kvazaro, kai raudonasis poslinkis z = 6,43, tyrimai rodo, kad juodoji skylė šio kvazaro širdyje yra labai didžiulė – apie milijardą Saulės masių. Todėl didžiulės juodosios skylės atsirado labai anksti. Ši išvada labai svarbi kosmologijai. Neseniai mokslininkai suprato, kad vakuumo energija, nors ir itin maža, skiriasi nuo nulio. Ši revoliucinė mokslo išvada pirmą kartą buvo padaryta remiantis kvazarų pašalinimo greičio tyrimu. Paaiškėjo, kad raudonasis poslinkis, taigi ir kosminių objektų greitis tolstant nuo Žemės, didėja dar greičiau nei reikalauja Hablo dėsnis. Tada kiti stebėjimai, įskaitant kosminę mikrobangų foninę spinduliuotę, dar labiau patvirtino mokslo bendruomenę, kad ši išvada teisinga. Taigi paaiškėja, kad mūsų Visata ne tik palaipsniui plečiasi, bet ir skrenda vis didesniu greičiu. Kvazarų atradimas padarė didelę įtaką kosmologijai, todėl atsirado daug naujų Visatos atsiradimo ir vystymosi modelių. Ir šiandien mokslininkai yra beveik tikri, kad juodosios skylės vaidina svarbų vaidmenį formuojantis galaktikų ir jų tolesniam likimui.

Sergejus Rubinas, fizinių ir matematikos mokslų daktaras

Kodėl mokslininkai teigia, kad kiekvieno kvazaro širdyje slypi PAbaisa?

Atrodo, kad tokie objektai yra patys keisčiausi kosmoso objektai. Tačiau dar nuostabesni dalykai vyksta daug toliau – ten, kur gyvena kvazarai.

Kvazaras – akinantis galaktikos šerdis

Kvazaras yra akinantis galaktikos šerdis, turintis didžiulį centrą, skleidžiantį akinančią šviesą. Jis gali šviesti 10 ar net dešimtis tūkstančių kartų ryškiau nei visos galaktikos žvaigždės kartu paėmus.Štai pavyzdys.

Dvi žvaigždės…

Hablo teleskopu darytoje nuotraukoje pavaizduotos dvi žvaigždės. Šie du išskirtiniai objektai yra panašūs. Bet viena yra žvaigždė 100 šviesmečių atstumu nuo mūsų, o antroji, kvazaras, yra per atstumą 9 milijardai šviesmečių! Kaip ir pulsarus, kvazarus astronomai atrado kaip stiprų radijo bangų šaltinį. Vienas iš stipriausių šaltinių buvo pavadintas 3S273. Ką tai reiškia? Kembridžo radijo teleskopas sudarė ryškių danguje matomų radijo bangų šaltinių katalogą. Ir tai buvo trečiasis Kembridžo katalogas, kuriame 273 numeriu buvo ryškus radijo šaltinis. Ar žmonės bandė suprasti, kas tai yra? O naudojant optinius teleskopus jie galėjo ištirti naują į žvaigždę panašų objektą. Tada, kai visi suprato, kad jis toks labai toli, toliau nei milijardas šviesmečių, tapo aišku, kad tikroji jo galia yra energijos kiekis per sekundę – galia tikrai neįtikėtina. Juk norint taip ryškiai spindėti tokiu dideliu atstumu, reikia turėti kolosali energija! Kas tai galėtų būti? 273 buvo laikoma labai ryškiai mėlyna žvaigžde. Ji atrodo kaip žvaigždė.Tačiau žvaigždės neskleidžia radijo bangų. Dėl to ji ir buvo pavadintakvazižvaigždinis radijo šaltinis ,kuris yra sutrumpintas kaip - KVAZARAS.

Taigi, tai didžiulės Juodosios skylės, kurios sugeria aplink jas esančią medžiagą ir skleidžia didžiulį šviesos kiekį, kuris pasklinda beveik visoje Visatoje.

Juodosios skylės, sunaudojančios galaktikos dujas, yra tokios aistringos, kad astronomai joms suteikė siaubingą slapyvardį: MONSTRAI. Jie yra tokie masyvūs, kad pasiekia nuo milijono iki milijardo saulės masių, godžiai sugerdami aplinkinę medžiagą. MONSTRAI tikrai! Kvazarus maitina galaktikos centre esanti juodoji skylė. Sąvoka, kad kažkas gali būti taip šviesu ir taip tamsu vienu metu, atrodo kaip prieštaravimas. Juodosios skylės yra objektai, kuriems būdinga didelė masė, didelis tankis ir stipri gravitacija. Kad net šviesa jų nepaliktų. Nuostabu, kaip juodosios skylės gali bet ką kurstyti. Atsakymas paprastas: juodosios skylės sugertos dujos gali išspinduliuoti energiją anksčiau, nei ją sugeria.

Juodosios skylės absorbuota medžiaga juda kaip turbulentinis srautas, sukasi labai dideliu greičiu ir grįžta į kvazarą. Mes gauname dujas, kurios dideliu greičiu juda sūkuriais, dėl kurių jos įkaista milijonais laipsnių. Būtent tai leidžia „Quasar“ ryškiai spindėti. Astronomai įsitikinę, kad milžiniškos juodosios skylės egzistuoja bet kurios galaktikos centre. Kad kvazarai egzistuotų, reikia dviejų dalykų: pirma, didžiulės masyvios juodosios skylės galaktikos centre ir, antra, Juodosios skylės absorbuotų dujų. Jei aplinkui nėra pakankamai medžiagos, jei, paprasčiau tariant, Juodoji skylė suvalgė viską, ką galima valgyti, tada iš tikrųjų nebeliks kuo blizgėti. Ryškus kvazaras nepasirodys. Taigi juodosios skylės egzistuoja daugumos galaktikų centre. Bet jei jie neturi pakankamai degalų, kvazarai iš jų neatsiras. Tačiau tam tikromis sąlygomis kvazarai gali būti vėl „užsidegti“ po ilgo laiko, kai išnaudojamos visos galaktikos dujos. Vienas iš būdų yra sustumti dvi galaktikas.

Kvazaras(Anglų) kvazaras) yra ypač galingas ir tolimas aktyvus galaktikos branduolys. Kvazarai yra vieni ryškiausių Visatos objektų. Kvazaro spinduliavimo galia kartais yra dešimtis ir šimtus kartų didesnė už bendrą visų žvaigždžių galią tokiose galaktikose kaip mūsų.

Iš pradžių kvazarai buvo identifikuoti kaip didelio raudonojo poslinkio objektai ( raudonasis poslinkis- cheminių elementų spektrinių linijų poslinkis į raudonąją (ilgosios bangos) pusę) ir elektromagnetinė spinduliuotė, turinti labai mažus kampinius matmenis. Dėl šios priežasties jie ilgą laiką negalėjo būti atskirti nuo žvaigždžių, nes išplėstiniai šaltiniai labiau atitinka galaktikas. Tik vėliau aplink kvazarus buvo aptikti pirminių galaktikų pėdsakai.

Terminas kvazaras reiškia "kaip žvaigždė". Remiantis viena teorija, kvazarai yra pradiniame vystymosi etape esančios galaktikos, kuriose supermasyvi juodoji skylė sugeria aplinkinę medžiagą.

Buvo aptiktas pirmasis kvazaras 3C 48 šeštojo dešimtmečio pabaigoje Alanas Sandage'as ir Thomasas Matthewsas per radijo dangaus tyrimą. 1963 metais jau buvo žinomi 5 kvazarai. Tais pačiais metais olandų astronomas Martinas Schmidtas įrodė, kad kvazarų spektro linijos yra stipriai raudonai pasislinkusios.

Pastaruoju metu buvo priimta, kad spinduliuotės šaltinis yra supermasyvios juodosios skylės, esančios galaktikos centre, akrecinis diskas, todėl kvazarų raudonasis poslinkis yra didesnis už kosmologinį gravitacinio poslinkio dydžiu, kurį prognozuoja A. Einšteinas bendrojoje reliatyvumo teorijoje (GTR). Iki šiol buvo atrasta daugiau nei 200 000 kvazarų. Atstumą iki jo lemia kvazaro raudonasis poslinkis ir ryškumas. Pavyzdžiui, vienas iš artimiausių kvazarų ir ryškesnis, 3C 273, yra per atstumą. apie 3 milijardus šviesmečių. Naujausi stebėjimai rodo, kad dauguma kvazarų yra netoli didžiulių elipsinių galaktikų centrų, o nereguliarus kvazarų ryškumo kintamumas mažesne nei para laiko skalėje rodo, kad jų radiacijos generavimo regionas turi mažą dydį, prilygstamą saulės sistemos dydžiui.

Vidutiniškai kvazaras pagamina apie 10 trilijonų kartų daugiau energijos per sekundę nei mūsų Saulė (ir milijoną kartų daugiau energijos nei galingiausia žinoma žvaigždė), o spinduliuotės kintamumas visuose bangų ilgių diapazonuose.

Fizinis mechanizmas, atsakingas už tokios galingos spinduliuotės susidarymą santykinai mažame tūryje, dar nėra patikimai žinomas. Kvazaruose vykstantys procesai yra intensyvių teorinių tyrimų objektas.

Tolimųjų kvazarų spektruose buvo aptiktos siauros vandenilio ir sunkiųjų elementų jonų sugerties linijos. Siaurų sugerties linijų pobūdis lieka neaiškus. Sugerianti terpė gali būti didelės galaktikų vainikinės ląstelės arba atskiri šaltų dujų debesys tarpgalaktinėje erdvėje. Gali būti, kad tokie debesys gali būti difuzinės terpės, iš kurios susidarė galaktikos, liekanos.

2 milijardų šviesmečių atstumu nuo mūsų namų yra galingiausias ir mirtiniausias objektas visoje mūsų Visatoje. Kvazaras yra akinantis energijos spindulys, besitęsiantis kelis milijardus kilometrų. Mokslininkai negali iki galo ištirti šio objekto.

Kas yra kvazaras
Šiandien viso pasaulio astronomai bando tirti kvazarus, jų kilmę ir veikimo principą. Daugybė tyrimų įrodo, kad kvazaras yra didžiulis, be galo judantis mirtinų dujų katilas. Galingiausias objekto energijos šaltinis yra viduje, pačioje kvazaro širdyje. Tai didžiulė juodoji skylė. Kvazaras sveria milijardus saulių.Kvazaras sugeria viską, kas jam kliudo. Juodoji skylė sugriauna ištisas žvaigždes ir galaktikas, įsiurbdama jas į save, kol jos visiškai ištrinamos ir ištirpsta joje. Šiandien kvazaras yra blogiausias dalykas, koks tik gali egzistuoti Visatoje.

Gilios erdvės objektai
Kvazarai yra tolimiausi ir ryškiausi žmonijos tyrinėjami objektai Visatoje. Praėjusio amžiaus šeštajame dešimtmetyje mokslininkai laikė jas radijo žvaigždėmis, nes jos buvo atrastos naudojant stipriausią radijo bangų šaltinį. Terminas „kvazaras“ kilęs iš frazės „kvazižvaigždžių radijo šaltinis“. QSO pavadinimą taip pat galite rasti daugelyje mokslininkų darbų apie kosmosą. Kai optinių radijo teleskopų galia tapo daug didesnė, astronomai išsiaiškino, kad kvazaras yra ne žvaigždė, o mokslui nežinomas žvaigždės formos objektas.

Daroma prielaida, kad radijo spinduliuotė kyla ne iš paties kvazaro, o iš jį supančių spindulių. Kvazarai vis dar yra vienas paslaptingiausių objektų, esančių toli už galaktikos ribų. Šiandien mažai kas gali kalbėti apie kvazarus. Kas tai yra ir kaip veikia šie dangaus kūnai, gali atsakyti tik labiausiai patyrę astronomai ir mokslininkai. Vienintelis neabejotinai įrodytas dalykas yra tai, kad kvazarai išskiria milžiniškus energijos kiekius. Tai prilygsta 3 milijonų saulės spindulių skleidžiamam kiekiui! Kai kurie kvazarai išskiria 100 kartų daugiau energijos nei visos mūsų galaktikos žvaigždės kartu paėmus. Įdomu tai, kad kvazaras gamina visa tai, kas išdėstyta pirmiau, maždaug Saulės sistemos dydžio plote.

Kvazarų spinduliuotė ir dydis
Aplink kvazarus buvo rasta ankstesnių galaktikų pėdsakų. Jie buvo atpažinti kaip raudonai pasislinkę objektai, skleidžiantys elektromagnetinę spinduliuotę kartu su radijo bangomis ir nematoma šviesa, ir turintys labai mažus kampinius matmenis. Iki kvazarų atradimo šie veiksniai neleido atskirti jų žvaigždžių – taškinių šaltinių. Priešingai, išplėstiniai šaltiniai labiau atitinka galaktikų formą. Palyginimui, ryškiausio kvazaro vidutinis dydžio koeficientas yra 12,6, o ryškiausios žvaigždės – 1,45.

Kur yra paslaptingi dangaus objektai?
Juodosios skylės, pulsarai ir kvazarai yra gana toli nuo mūsų. Jie yra labiausiai nutolę dangaus kūnai Visatoje. Kvazarai turi didžiausią infraraudonąją spinduliuotę. Naudodami spektrinę analizę, astronomai gali nustatyti įvairių objektų judėjimo greitį, atstumą tarp jų ir iki jų nuo Žemės.

Jei kvazaro spinduliuotė pasidaro raudona, tai reiškia, kad jis tolsta nuo Žemės. Kuo didesnis paraudimas, tuo kvazaras yra toliau nuo mūsų ir jo greitis didėja. Visų tipų kvazarai juda labai dideliu greičiu, kuris savo ruožtu keičiasi be galo. Įrodyta, kad kvazarų greitis siekia 240 tūkstančių km/sek, tai yra beveik 80% šviesos greičio!

Nematysime šiuolaikinių kvazarų
Kadangi tai yra labiausiai nutolę nuo mūsų objektai, šiandien stebime jų judėjimą, įvykusį prieš milijardus metų. Kadangi šviesa spėjo pasiekti tik mūsų Žemę. Labiausiai tikėtina, kad tolimiausi, taigi ir patys seniausi, yra kvazarai. Kosmosas leidžia mums pamatyti juos tokius, kokie jie pasirodė tik prieš maždaug 10 milijardų metų. Galima daryti prielaidą, kad kai kurie iš jų šiandien nustojo egzistuoti.

Kas yra kvazarai
Nors šis reiškinys nėra pakankamai ištirtas, preliminariais duomenimis, kvazaras yra didžiulė juodoji skylė. Jo medžiaga pagreitėja, nes skylės sūkurys įsiurbia medžiagą, todėl šios dalelės įkaista, trinasi viena į kitą, todėl visa medžiagos masė be galo juda. Kvazaro molekulių greitis kas sekundę didėja, o temperatūra didėja. Dėl stiprios dalelių trinties išsiskiria didžiulis šviesos ir kitų rūšių spinduliuotės kiekis, pavyzdžiui, rentgeno spinduliai. Kiekvienais metais juodosios skylės gali sugerti vienos mūsų Saulės masę. Kai tik masė, įtraukta į mirties piltuvą, bus sugerta, išsiskirianti energija kaip spinduliuotė pasklis dviem kryptimis: palei pietinį ir šiaurinį kvazaro ašigalius. Astronomai šį neįprastą reiškinį vadina „erdvės lėktuvu“.

Naujausi astronomų stebėjimai rodo, kad šie dangaus objektai daugiausia yra elipsės formos galaktikų centre. Remiantis viena iš kvazarų kilmės teorijų, jie reprezentuoja jauną galaktiką, kurioje didžiulė juodoji skylė sugeria ją supančią medžiagą. Teorijos kūrėjai teigia, kad spinduliuotės šaltinis yra šios skylės akrecinis diskas. Jis yra galaktikos centre, ir iš to išplaukia, kad kvazarų spektrinis raudonasis poslinkis yra didesnis už kosmologinį tiksliai gravitacinio poslinkio dydžiu. Tai anksčiau savo bendrojoje reliatyvumo teorijoje numatė Einšteinas.

Kvazarai dažnai lyginami su Visatos švyturiais. Juos galima pamatyti iš didžiausių atstumų, jų dėka tiriama jų raida ir struktūra. Naudojant „dangiškąjį švyturį“, tiriamas bet kurios medžiagos pasiskirstymas išilgai regėjimo linijos. Būtent: stipriausios vandenilio spektrinės sugerties linijos paverčiamos linijomis išilgai absorbcijos raudonojo poslinkio.

Mokslininkų versijos apie kvazarus
Yra ir kita schema. Kai kurių mokslininkų teigimu, kvazaras yra besikurianti jauna galaktika. Galaktikų evoliucija mažai ištirta, nes žmonija yra daug jaunesnė už jas. Galbūt kvazarai yra ankstyvoji galaktikų formavimosi būsena. Galima daryti prielaidą, kad jų energija išsiskiria iš jauniausių aktyvių naujų galaktikų branduolių.

Kiti astronomai net mano, kad kvazarai yra erdvės taškai, iš kurių atsiranda nauja Visatoje esanti medžiaga. Jų hipotezė įrodo visišką juodosios skylės priešingybę. Žmonijai prireiks daug laiko, kad ištirtų kvazarų stigmas.

Įžymūs kvazarai
Pirmąjį atrastą kvazarą 1960 m. atrado Matthewsas ir Sandage'as. Jis buvo Mergelės žvaigždyne. Labiausiai tikėtina, kad jis yra susijęs su 16 šio žvaigždyno žvaigždžių. Po trejų metų Matthewsas pastebėjo, kad objektas turi didžiulį spektrinį raudonąjį poslinkį. Vienintelis veiksnys, įrodantis, kad tai nebuvo žvaigždė, buvo jos išskyrimas daug energijos santykinai mažame erdvės plote.

Žmonijos stebėjimai
Kvazarų istorija prasidėjo nuo radioaktyviųjų šaltinių matomų kampinių dydžių tyrimo ir matavimo naudojant specialią programą.

1963 metais kvazarų jau buvo apie 5. Tais pačiais metais olandų astronomai įrodė spektrinį linijų poslinkį raudonojo spektro link. Jie įrodė, kad tai įvyko dėl kosmologinio poslinkio dėl jų pašalinimo, todėl atstumą buvo galima apskaičiuoti pagal Hablo dėsnį. Beveik iš karto dar du mokslininkai Ju.Efremovas ir A.Šarovas aptiko aptiktų kvazarų ryškumo kintamumą. Fotometrinių vaizdų dėka jie nustatė, kad kintamumas yra tik kelių dienų periodiškumas.

Vienas iš artimiausių mums kvazarų (3C 273) turi raudonąjį poslinkį ir ryškumą, atitinkantį atstumą maždaug 3 mlrd. šviesmečiai. Tolimiausi dangaus objektai yra šimtus kartų ryškesni nei įprastos galaktikos. Juos galima nesunkiai aptikti naudojant šiuolaikinius radijo teleskopus 12 milijardų šviesmečių ar didesniu atstumu. Neseniai 13,5 milijardo šviesmečių atstumu nuo Žemės buvo aptiktas naujas kvazaras.

Sunku tiksliai apskaičiuoti, kiek kvazarų iki šiol buvo atrasta. Taip yra ir dėl nuolatinių naujų objektų atradimo, ir dėl to, kad nėra aiškios ribos tarp aktyvių galaktikų ir kvazarų. 1987 metais buvo paskelbtas registruotų kvazarų sąrašas – 3594, 2005 metais jų buvo daugiau nei 195 tūkst., o šiandien jų skaičius perkopė 200 tūkst.

Iš pradžių terminas „kvazaras“ reiškė tam tikrą objektų klasę, kuri matomame (optiniame) diapazone yra labai panaši į žvaigždę. Tačiau jie turi nemažai skirtumų: labai stipri radijo spinduliuotė ir maži kampiniai matmenys (< 10).

Ši pirminė šių kūnų idėja atsirado jų atradimų metu. Ir tai vis dar tiesa, tačiau mokslininkai vis tiek atpažino radijo tylius kvazarus. Jie nesukuria tiek daug radiacijos. 2015 metais visų žinomų objektų buvo užregistruota apie 90 proc.

Šiandien kvazarų stigmas lemia raudonasis spektro poslinkis. Jei erdvėje aptinkamas kūnas, turintis panašų poslinkį ir skleidžiantis galingą energijos srautą, jis turi visas galimybes būti vadinamas „kvazaru“.

Išvada
Šiandien astronomai skaičiuoja apie du tūkstančius tokių dangaus kūnų. Pagrindinis kvazarų tyrimo instrumentas yra Hablo kosminis teleskopas. Kadangi žmonijos technologinė pažanga mus nedžiugina savo sėkme, galime manyti, kad ateityje įminsime mįslę, kas yra kvazaras ir juodoji skylė. Galbūt jie yra savotiška „šiukšlių dėžė“, kuri sugeria visus nereikalingus objektus, o gal jie yra Visatos centrai ir energija.

Seyfertop galaktikos yra gana arti mūsų, o dauguma radijo galaktikų yra tarpiniais atstumais. Daug toliau erdvėje yra kvazarai – galingiausi energijos šaltiniai. Kvazarų atradimas reikalavo kruopštaus, beveik detektyvinio tyrimo.

Ši istorija prasideda 1960 m. Radijo astronomai tobulino savo metodus, kaip tiksliai nustatyti radijo šaltinių vietą. Atrodė, kad radijo šaltinis 3S48 sutapo su viena žvaigžde, kitaip nei bet kuri kita: visame spektre buvo ryškių linijų, kurios negalėjo būti koreliuojamos su jokiu žinomu atomu. Tada, 1962 m., kita paslaptinga žvaigždė, matyt, sutapo su kitu radijo šaltiniu – 3S 273.

Žodis „kvazaras“ buvo sukurtas kaip „kvazižvaigždinio radijo šaltinio“ santrumpa. „Kvazižvaigždė“ reiškia „kaip žvaigždė, bet ne žvaigždė“. Astronomai dabar mano, kad kvazarai yra ryškiausias aktyvių galaktikos branduolių tipas. Jau buvo atrasta tūkstančiai kvazarų.

Nors pirmuosius iš jų rado radijo astronomai, radijo bangas skleidžia tik dešimtadalis šiuo metu žinomų kvazarų. Nuotraukose jos atrodo kaip žvaigždės (tai reiškia, kad jos yra mažos, palyginti su galaktikomis), tačiau visos jos turi didelį raudonąjį poslinkį. Didžiausias raudonasis poslinkis yra beveik 5. Tokiu atveju kvazaro siunčiamos šviesos bangos ilgis ištempiamas apie 6 kartus. Šis iškraipymas yra daug stipresnis nei daugumoje galaktikų, nors dabar naudojant didžiausius teleskopus buvo atrastos kelios išskirtinai silpnos didelio raudonojo poslinkio galaktikos.

Šviesa iš tolimų kvazarų pasiekia milijardus mylių, todėl kvazarai pasakoja apie sąlygas, kurios egzistavo Visatoje seniai.

Kur yra kvazarai?

Dauguma kvazarų turi labai didelį raudonąjį poslinkį. Edvinas Hablas parodė, kaip panaudoti galaktikos raudonąjį poslinkį jos atstumui nustatyti. Ar galime tą patį metodą pritaikyti kvazarams? Kitaip tariant, ar kvazaro raudonasis poslinkis rodo jo atstumą nuo mūsų? Daugelio astronomų nuomone, tai tiesa: jie tiki, kad kvazarai laikosi Hablo dėsnio.

Dideli kvazarų raudonieji poslinkiai reiškia, kad jie yra labai toli, milijardų šviesmečių atstumu. Kvazarai svarbūs astronomijai dėl dviejų priežasčių. Pirma, norėdami pamatyti juos ir mūsų teleskopus iš tokio didžiulio atstumo, jie turi išleisti neįtikėtinai daug energijos. Antra, kadangi jų šviesa mus pasiekia per milijardus metų, kvazarai gali papasakoti apie sąlygas, kurios egzistavo visoje visatoje seniai. Astronomai nori išsiaiškinti, kas priverčia kvazarus taip ryškiai švyti, o stebėdami tolimiausius kvazarus gali pamatyti, kokia buvo Visata dar gerokai prieš Saulės gimimą.

Aktyvių centrų stebėjimas

Aktyvios galaktikos ir kvazarai gamina daug daugiau energijos nei įprastos galaktikos, todėl galime juos pamatyti tokiais dideliais atstumais. Įprastose galaktikose beveik visą šviesą skleidžia normalios žvaigždės. Didelės energijos galaktikose bendras skleidžiamos energijos kiekis gerokai viršija žvaigždžių gamybą. Labai detalūs radijo astronomų sudaryti žemėlapiai rodo, kad didžioji dalis energijos pertekliaus gaunama iš centrinių galaktikų regionų.

Juodosios skylės galaktikose

Dabar daugelis įsitikinę, kad energetiškai aktyvių galaktikų branduoliuose yra milžiniškos juodosios skylės. Tikriausiai jų masė svyruoja nuo kelių tūkstančių iki kelių milijardų Saulės masių. Hablo kosminis teleskopas aptiko materijos sūkurius, besisukančius aplink juodąsias skyles. Kai susiformuoja kasimo skylė, ji toliau didėja, traukdama medžiagą iš aplinkinių vietovių. Milžiniškose galaktikose, tokiose kaip M87, centrinė juodoji skylė gali sunaudoti kelių žvaigždžių ekvivalentą per dieną.

Juodoji skylė ir aplinkinis diskas nuolat užpildomi naujomis medžiagos dalimis. Centriniai galaktikų regionai yra tankiai užpildyti žvaigždėmis. Labai tankūs žvaigždžių spiečiai gali papildyti kuro atsargas. Tai gali būti dujos, nupūstos nuo įprastų žvaigždžių paviršiaus jų evoliucijos metu, arba tai gali būti nuolaužos, atsiradusios dėl labai didelio skaičiaus supernovos sprogimų. Kai juodoji skylė tampa masyvesnė, didėjantis jos gravitacinio lauko stiprumas leidžia jai lengviau užfiksuoti žvaigždes ir jas suplėšyti.

Įprastose žvaigždėse energija išsiskiria, kai per branduolių sintezę vandenilis paverčiamas heliu. Šis procesas paverčia energiją mažiau nei 1 procentu masės. Besisukanti juodoji skylė yra daug efektyvesnė. Daugumos didelės energijos galaktikų Visatoje pagrindinis energijos šaltinis, matyt, yra ne branduolio degimas įprastų žvaigždžių viduje, o besisukančios juodosios skylės veikimas.

Kvazarai

Kvazarai yra labiausiai nutolę objektai, kuriuos galima pamatyti teleskopu. Kai kurie kvazarai yra nutolę nuo mūsų 15 milijardų šviesmečių. Kai šviesa iš labai tolimo kvazaro praeina per galaktikų spiečius, šviesos pluošto kelias išlinksta.

Dabar žinomi tūkstančiai kvazarų ir beveik visi jie yra nutolę nuo mūsų galaktikos kelių milijardų šviesmečių atstumu. Tolimiausi kvazarai atskrenda nuo mūsų greičiu, siekiančiu devynias dešimtąsias įverčio greičio. Norėdami aptikti labai nutolusius objektus, astronomai apžiūri daugybę silpnų objektų. Naudojant didelius optinius teleskopus per naktį galima gauti šimtų tokių objektų spektrus, o tai pagreitina kvazarų paiešką esant dideliems raudoniesiems poslinkiams.

Labai toli esantys objektai suteikia astronomams galimybę keliauti laiku. Kai matome žvaigždę ar galaktiką, esančią už 10 milijardų šviesmečių nuo mūsų, mes stebime kažką, kas yra 10 milijardų metų jaunesnė nei dabar, stebėjimo metu. Taip nutinka todėl, kad šviesai nukeliauti iki mūsų reikia 10 milijardų metų. Be jokios abejonės, per milijardus metų tolimos galaktikos labai pasikeitė.

Stebėdami tolimas galaktikas astronomai daro tai, ko negali istorikai: astronomai iš tikrųjų gali atsigręžti į Visatos praeitį ir tiesiogiai pamatyti, kokios sąlygos egzistavo anksčiau, o istorikai naudojasi ne visais praeities įrodymais.

Viena iš priežasčių, kodėl reikia vis didesnių ir efektyvesnių teleskopų, yra ta, kad stebėdami tolimiausias Visatos dalis galime sužinoti, kokia ji buvo praeityje. Šiuos objektus matome tuo metu, kai galaktikos tik pradėjo formuotis.

Gravitacija sukuria lęšius

Einšteino gravitacijos teorija teigia, kad šviesa, eidama per stiprų gravitacinį lauką, išlenkia savo trajektoriją. Garsusis šios teorijos išbandymas buvo atliktas per Saulės užtemimą 1919 m. Netoli Saulės disko stebimų žvaigždžių padėtis šiek tiek pasikeitė dėl to, kad šviesos spinduliai, praskridę labai arti Saulės, šiek tiek nukrypo nuo tiesios linijos. .

Kvazarai taip pat demonstruoja šį efektą, tačiau daug dramatiškesniu būdu. Kvazarai retai pasirodo danguje vienas šalia kito. Tačiau 1979 m. astronomai atrado porą identiškų kvazarų, esančių labai arti vienas kito. Tiesą sakant, tai buvo du to paties objekto vaizdai, kurių šviesa buvo iškraipyta gravitacinio lęšio. Kažkur iš šio kvazaro sklindančio šviesos pluošto kelio yra kažkas labai tankaus ir masyvaus. Šio objekto gravitacija padalija šviesą į dvigubą vaizdą.

Dabar žinoma daug gravitacinių lęšių. Kai kurie iš jų sukuria kelis tolimų kvazarų vaizdus. Kitais atvejais tolimas kvazaras susilieja į gražią šviesos pievą. Vaizdinė iliuzija atsiranda dėl to, kad tolimų kvazarų šviesa, pakeliui į Žemę, pereina per galaktikų spiečius. Jei tokiame spiečiuje yra tankiai koncentruota masė – pavyzdžiui, milžiniška juodoji skylė arba didžiulė elipsės formos galaktika – atsiranda iškreiptas vaizdas.