Квазары
Квазары
ВВЕДЕНИЕ
В истории астрономии, древнейшей из наук, не было времени, столь богатого самыми выдающимися открытиями, как наши дни. Особенно счастливыми оказались последние десятилетия, считая открытия квазаров в 1963 г. Было обнаружено реликтовое излучение, стали известны пульсары, последовало открытие нейтронных звезд в тесных двойныхсистемах, невидимых корон галактик, черных дыр, видимых сверхсветовых движенийв квазарах.
Астрофизика – отрасльастрономии, изучающая самые большие объекты окружающего нас мира, считаяВселенную как целое, а также физическую природу небесных тел. Изучая Вселенную,астрономы постепенно вышли далеко за границы видимого участка электромагнитногоспектра. Постепенно сложилась астрономия невидимого. В зависимости от участкаэлектромагнитного спектра в настоящее время различают радиоастрономию,инфракрасную астрономию, ультрафиолетовую и рентгеновскую астрономию и, наконец,наиболее коротковолновую гамма-астрономию. Эти разделы входят главным образом вастрофизику. Несмотря на многие свои отрасли, астрономия, конечно, остаетсяединой наукой о КОСМОСЕ.
КВАЗИЗВЕЗДНЫЕ РАДИОИСТОЧНИКИ
Когда радиоастрономия делалаеще первые шаги, широкое распространение получил термин “радиозвезды”.Так называли некоторые “точечные” источники космического радиоизлучения.Постепенно многие из них были отождествлены с уже открытыми до того астрономамитуманностями и галактиками. Почти все, но все-таки не все.
К 1963 г. загадочнымиостались пять звездообразных объектов, получивших впоследствии наименование квазизвездныхрадиоисточников, или квазаров.
Судя по
Квазары могут быть либонаиболее удаленными из известных нам объектов и наиболее мощными источникамиизлучения, либо спутниками довольно обычных галактик и тогда их излучение неудается объяснить с помощью известных механизмов.
Не все квазары — радиоисточники
Хотя именно
КВАЗАРЫ – САМАЯ ПОРАЗИТЕЛЬНАЯ ЗАГАДКА АСТРОФИЗИКИ
Название “квазары” естьсокращение от термина “квазизвездные радиоисточники”. Но поскольку многиеквазары, как оказалось, не имеют заметного радиоизлучения, их стали называть “квазизвезднымиобъектами”. Однако сейчас широко употребляется короткое название “квазары”.
Сначала казалось, что эти небесные тела ни на что не похожи и сочетают в себе несовместимые свойства.Потребовалось немало усилий, прежде чем было понято, что квазары родственнырадиогалактикам и другим галактикам, в ядрах которых происходят мощные процессыэнерговыделения. В квазарах эти процессы достигают максимального масштаба иинтенсивности. По мощности излучения квазар в сотни раз превосходит Галактику,а рождается это излучение в объеме, сравнимом по размеру с объемом Солнечнойсистемы. Квазар – очень компактный объект.
Открытие квазаров и двапервых десятилетия их изучения – это, как видно, только начало длительныхисследований, целью которых является объяснение физического механизмаактивности галактических ядер и квазаров. Они все еще остаются самойпоразительной загадкой современной астрофизики.
Расстояние до квазаров
По мере накопления данныхнаблюдений большинство астрономов пришли к выводу, что квазары дальше от нас,чем любые другие объекты, доступные наблюдениям. Но небольшая часть астрономовутверждала, что наиболее убедительные данные наблюдений говорят опространственной близости квазаров и не очень далеких галактик.
КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ
Большинство
Чтобы установить
Причина
В спектре объектов 3С273 и 3С48 красное смещение достигает небывалой величины. Смещение линий к красномуконцу спектра может быть признаком удаления источника от наблюдателя. Чембыстрее удаляется источник света, тем больше красное смещение в его спектре.
Характерно, что в спектрепрактически всех галактик (а для далеких галактик это правило не имеет ниодного исключения) линии в спектре всегда смещены к его красному концу. Грубоговоря, красное смещение пропорционально расстоянию до галактики. Именно в этомвыражается ЗАКОН КРАСНОГО СМЕЩЕНИЯ, объясняемый ныне как результатстремительного расширения всей наблюдаемой совокупности галактик.
Скорость удаления
У наиболее далеких
изизвестных до сих галактик красное смещение
весьма велико. Соответствующие емускорости
удаления измеряются десятками тысяч
километров в секунду. Но у объекта3С48
красное смещение превзошло все рекорды.
Получилось, что он уносится отЗемли со
скоростью только примерно вдвое меньше
скорости света! Если считать,что этот
объект подчиняется общему закону красного
смещения, легко вычислить,что расстояние
от Земли до объекта 3С48 равно 3,78 млрд.
световых лет! Кпримеру, за 8 1/3 минут луч
света долетит до Солнца, за4 года – до
ближайшей звезды. А здесь почти 4 млрд.лет
непрерывногосверхстремительног
Для объекта 3С196 расстояние,также найденное по красному смещению, получилось равным 12 млрд. световых лет,т.е. мы уловили луч света, который был послан к нам еще тогда, когда ни Земли,ни Солнца не существовало! Объект 3С196 очень быстрый – его скорость удаленияпо лучу зрения достигает 200 тысяч километров в секунду.
Возраст квазаров
По современным оценкам,
Из известных ныне квазаров,общее число которых более 10 000, самый близкий удален на 260 000 000 световыхлет, самый далекий – на 15 млрд. световых лет. Квазары, пожалуй, наиболеестарые из объектов, наблюдаемых нами, т.к. с расстояния в миллиарды световыхлет обычные галактики не видны ни в один телескоп. Однако это “живое прошлое”пока что совершенно непонятно нам. Природа квазаров до сих пор полностью невыяснена.
НЕОБЫЧАЙНАЯ СВЕТИМОСТЬ
Подчиняясь тому же законукосмологического удаления, что и галактики, источники 3С273 и 3С48 сами по себесильно отличаются от обычных галактик, подобных нашей Галактике. Прежде всегопоражает их необычайная светимость, в сотни раз превышающая светимость нашейГалактики.
Казалось бы, объекты, стольдалекие от Земли, должны быть доступными лишь наблюдателю, вооруженному самымимощными современными телескопами. В действительности, например, объект 3С273можно найти в созвездии Волосы Вероники как звездочку 12,6 звездной величины.Такие звезды доступны даже любительским телескопам.
Таинственным является и тотфакт, что по своим размерам квазары явно меньше галактик: ведь они выглядят какточечные источники света, в то время как даже самые далекие галактики похожина размытые светящиеся кляксы.
Источник энергии
Какими же чудовищными помощности излучения должны быть эти источники света, если с расстояния вмиллиарды световых лет они кажутся такими яркими!
Самый трудный вопрос, связанныйс квазарами, — это объяснение гигантского выделения энергии. Если квазары и всамом деле находятся на космологически больших расстояниях от нас (т.е.красное смещение действительно связано с расширением Вселенной), то нужнообъяснить, как возникает эта сильнейшая светимость. Остается загадкой, какой жеисточник энергии поддерживает свечение квазара. Ясно одно, что каков бы ни былэтот источник, сосредоточен он в относительно небольшой области пространства,т.е достаточно компактен. А это само по себе уже говорит о том, что механизмвыделения энергии в квазаре весьма необычен.
Многие астрофизики считают,что квазары связаны с ядрами галактик, находящимися на определенной ступениэволюции. Например, ядро галактики М87 гораздо ярче ее внешних частей. Но естьгалактики и других типов, так называемые сейфертовские галактики, у которыхконтраст яркого ядра со слабосветящейся остальной частью выражен еще болеерезко. Возможно, квазары – следующая ступень этой последовательности. Если онирасположены очень далеко, то мы видим только их яркое ядро, слабая же оболочка(если она вообще есть) просто совсем не видна.
Высказывается
Процесс выделения энергиитоже связывают с работой сил тяготения, а радиоизлучение квазара – это синхротронноеизлучение заряженных частиц в магнитном поле.
Некоторые астрономы считают,что потоки энергии от квазаров значительно ниже, поскольку расстояния до нихсильно преувеличены. Если квазары, скажем, в 100 раз ближе к нам, чем мыдумаем, то мы завышаем в 10 000 раз их светимость при расчетах мощностиизлучения по их наблюдаемой яркости. Астрономы, которые придерживаются этойточки зрения, исходят из того факта, что квазары часто видны на небе рядом спекулярными (необычными) галактиками. Эти галактики, хотя и несколько необычныпо своей структуре, имеют обычные красные смещения, которым соответствуютскорости удаления, равные нескольким процентам от скорости света. А квазары,расположенные на небе поблизости от них, имеют красные смещения в 10 – 20 разбольше!
Если квазары находятся пососедству с довольно близкими галактиками, чем объяснить их огромные красныесмещения? Единственное разумное объяснение – эффект Доплера, но почему мы всегда наблюдаем лишь красное смещение (удаление) и никогда – фиолетовое(приближение)? И как вещество могло быть выброшено (всегда в направлении отнас!) с такими огромными скоростями и сохранить при этом форму единого объекта?
Ответ гласит: это никомунеизвестно. За 15 лет не удалось определить ни расстояния до квазаров, ни ихприроду и источники их колоссальной энергии. Может быть, загадка квазаров таитв себе ключ к какой-то новой области астрофизики, какие-то новые возможностивозникновения больших красных смещений в неизвестных нам ситуациях или новыеспособы генерации гигантских энергий, если квазары находятся очень далеко.Будем надеяться, что в последующие годы нам удастся преодолеть эти трудности вобъяснении природы удаленных областей Вселенной, в которых расположеныквазизвездные объекты. А сейчас мы можем только сказать: по-видимому, этоестественные, а не искусственные астрономические объекты, поскольку пока непонятно, как цивилизация могла бы “сделать” квазар.
ПЕРЕМЕННОСТЬ И РАЗМЕР
Еще одна загадка квазаровзаключается в том, что некоторые из них меняют свою яркость с периодом внесколько суток, недель или лет, тогда как обычные галактики не обнаруживаюттаких вариаций.
Московские астрономыА.С.
Известны тысячи
Остаются три возможности.
Бесспорно, что квазары – этоне протяженные, разбросанные на десятки тысяч световых лет звездные системы, акакие-то весьма компактные тела небольших сравнительно размеров и колоссальноймассы (миллиарды солнечных масс). Относительно малые размеры могут объяснитьбыстроту колебаний светимости всего объекта в целом, а огромная масса –единственно возможная причина исключительной яркости, или, точнее светимостинебесного тела. Чем массивнее звезда, тем ярче она светит. Эта закономерностьследует как из наблюдений, так и из теоретических соображений.
Не только по массе, но и помощности излучения квазары резко отличаются от всех известных небесных тел.Даже сверхновые звезды “бледнеют” в сравнении с ними. Сверхновые звездыизлучают света в несколько миллиардов раз больше, чем Солнце только в моментсвоего мощного взрыва. Рядовой же квазар всегда в десятки тысяч раз излучаетбольше
.
Инфракрасное и рентгеновское излучение квазаров
В последние годы астрономамудалось зарегистрировать инфракрасное и рентгеновское излучениеквазаров; они обнаружили, что мощность излучения некоторых объектов в этихобластях спектра даже больше, чем в видимой области и радиодиапазоне. Еслипросуммировать энергии излучения во всех областях спектра, то оказывается, чтонекоторые квазары генерируют в 100 000 раз больше энергии в секунду, чемгигантские галактики при условии, что наши оценки расстояний до квазаров верны.
Развитие
Исходя из этих наблюдений,
ГАЛАКТИКИ И КВАЗАРЫ
За последнее
Пожалуй, первым из фактов,позволивших найти место квазаров в общей семье астрономических систем, былхимический состав их излучающих областей: они испускают линии тех же химическихэлементов, что и Солнце или облака газа в диске нашей Галактики. “Нормальный”химический состав квазаров прямо указывает на их родство с “обычными” звезднымисистемами.
Очень важно, что параллельнос изучением квазаров продолжалось углубленное изучение галактик. Это позволилоустановить, что большая величина красного смещения – не исключительнаяпривилегия квазаров. Оно было также обнаружено у галактики 3С295, проявляющейсебя также повышенным радиоизлучением и занесенной в 3-й Кембриджский каталог. Это красное смещение даже больше, чем у двух первых квазаров 3С273 и 3С48. Наибольшее красное смещение, зарегистрированное у галактик, принадлежитгалактике 3С324 из того же каталога. Методы наблюдения галактик со стольбольшими красными смещениями, примененные к квазарам, позволили непосредственнообнаружить вокруг самых близких из них протяженные светящиеся образования,которые оказались звездными системами, подобными обычным галактикам. В 1982 г.удалось наблюдать звездную систему вокруг ядра квазара 3С273.
Глубокое родство имеется и впроявлениях активности ядер галактик и квазаров. Значительное сходство выявляетсямежду радиоизлучающими квазарами и радиогалактиками, т.е. галактиками сповышенным радиоизлучением.
Ядра квазаров и ядра галактик
Активные процессы вгалактических ядрах стали предметом всестороннего изучения незадолго дооткрытия квазаров, с 1955 г., когда И.С.Шкловский дал объяснение явлениювыброса из ядра галактики Дева А. В.А.Амбарцумян выдвинул общую концепциюактивности ядер галактик и привлек к этому явлению широкое внимание астрономов.Различные проявления активности ядер – переменность, истечения и выбросывещества, радиоизлучающие компоненты – достигают в квазарах максимальныхмасштабов по энергетике и пространственным размерам. Резервуаром и генераторомэнергии для этих явлений служит ядро квазара, которое должно быть массивнее игораздо компактнее, чем самые мощные ядра галактик.
Еще в 60-х годах советскийастрофизик Б.В.Комберг высказал гипотезу о том, что квазары (как и ядраактивных галактик) представляют собой сверхмассивные двойные системы. Этагипотеза, получившая в последние годы ряд подтверждений, нуждается в новыхнаблюдениях. Скорее всего, ядра квазаров — это и не звезды, и не простые ихскопления, а компактные и очень массивные объекты, представляющие собой ядрачрезвычайно активных галактик, удаленных от нас на миллиарды световых лет ипоэтому невидимых с больших расстояний. Подтверждением этому является,например, открытие светящегося гало вокруг квазара 3С273, что приняторассматривать как доказательство того, что данный квазар – далекая галактика.
Сходство выбросов
у квазара3С273 и у галактики
Дева А – важное указание
на общую природу
Квазары и сейфертовские галактики
Значительное сходство сквазарами имеют и сейфертовские галактики, названные так в честь открывшего ихв 40-е годы американского астронома К.Сейферта. Они принадлежат к классуспиральных галактик и составляют примерно одну сотую их общей численности.Сейфертовские галактики обладают компактными яркими ядрами, из которых исходитизлучение в сильно расширенных линиях водорода и гелия. Ядра являются иногдамощным источником радиоволн и рентгеновских лучей. Их излучение переменно, что,как и в случае квазаров, указывает на происходящие в ядрах этих галактик бурныепроцессы.
Квазары и лацертиды
Родственны квазарам и такназываемые лацертиды (от Лацерта – латинского названия созвездия Ящерицы, гдебыл найден первый объект этого типа – галактика BLЯщерицы). Это сильные источники оптического, инфракрасного и радиоизлучения.Как и ядра квазаров, они выглядят на фотографиях точечными источниками,окруженными иногда слабо светящимися ореолами, которые в действительностиявляются звездными системами. Лацертиды обнаруживают также сильнуюпеременность. Расстояния до них сравнимы с расстояниями до далеких квазаров.
От нормальных галактик – к квазарам
Итак, прослеживается вполнеочевидная непрерывность свойств от нормальных галактик – через радиогалактики,эллиптические галактики с активными ядрами, сейфертовские галактики и лацертиды– к квазарам. Выяснение этого факта было решающим шагом к пониманию природыквазаров.
Квазары и наша Галактика
Ядро нашей Галактики непринадлежит к числу активных. Центральную ее область невозможно наблюдатьоптическими методами из-за поглощения света газопылевыми облаками, лежащими налуче зрения. Данные о ней получены из наблюдений в инфракрасном ирадиодиапазонах электромагнитных волн, для которых облака прозрачны. В центревращения Галактики находится довольно яркий радиоисточник Стрелец А; егорадиосветимость сильно уступает светимости квазаров и активных ядер.
КРАТНЫЕ КВАЗАРЫ
Особое внимание
Не исключено, что эффектгравитационной линзы в некоторых случаях создают не далекие галактики, амассивные черные дыры. Индийские астрофизики Г.Падманабхан и С.Читре обратиливнимание на случаи, когда видно удвоенное изображение квазара, а галактики,вызвавшей это явление, поблизости не обнаружено. Вот и появилась гипотеза отом, что эффект создают практически точечные черные дыры с массой, в миллионраз превосходящей массу Солнца. Так как до сих пор нигде ни одна черная дыра необнаружена, то пока трудно сказать, насколько близка к истине такая гипотеза.
Вопрос о том, существуют
лив природе “истинные”
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Из всего выше изложенного можно
сделатьвывод:
1) квазизвездные радиоисточники, или квазары, на фотоснимках имеют видсветящихся
точек в отличие от размытыхклякс, изображающих галактики;
2) кроме радиоизлучения, они испускают мощные потоки инфракрасного,видимого и рентгеновского излучения;
3) спектры видимого излучения квазаров характеризуются самым большимкрасным смещением из всех известных источников. Если это красное смещениеобусловлено расширением Вселенной, то квазары должны быть самыми удаленными изизвестных объектов и наиболее мощными источниками фотонов;
4) однако, многие квазары наблюдаются на небе по соседству с пекулярнымигалактиками. Если квазары действительно как-то связаны с этими галактиками, тоони примерно в сто раз ближе, чем мы думали, и их необычное красное смещениепредставляет собой тайну, еще не разгаданную астрофизиками.
Главная задачасовременной звездной астрономии состоит в выяснении деталей строенияМетагалактики, т.е. всего доступного нашему изучению звездного мира. Открытиеквазаров и уменьшение их численности по мере дальнейшего проникновения вглубины Вселенной, возможно, показывает, что “границы” Метагалактики близки кнаблюдению самых старых объектов мироздания.
Список использованнойлитературы:
1. Е.Левитан“Эволюционирующая Вселенная”, М. Просвещение, 1993
2. А.Чернин“Звезды и физика”, М. Наука, 1984
3. Дж.Нарликар “Неистовая Вселенная”, М. Мир, 1985
4. Ф.Зигель“Астрономия в ее развитии”, М. Просвещение, 1988
5. Д.Голдсмит,Т.Оуэн “Поиски жизни во Вселенной”, М. Мир, 1983

- Квазигруппы и их характеристика
- Квазисудебные органы конституционного контроля в зарубежных странах
- Квалиикация преступлений при конкуренции уголовно-правовых норм
- Квалиметрическая оценка качества объекта
- Квалиметрические подходы к оценке умственного труда
- Квалиметрия
- Квалиметрия
- Кәсіпкерлік қызмет түрлері
- Кәсіпкерлік: мәні, мазмұны және формалары. ҚР кәсіпкерліктің дамуы
- Кәсіпорын айналым қоры және айналым құралдары
- Кәсіпорынның бәсеке қабілеттілігі және оның мазмұны
- Кәсіпорынның қаржылық жағдайын талдау
- Кәсіпорынның қаржылық жағдайының мәні және оны талдаудың мақсаты, объектілері
- Квадратичные отображения проективных плоскостей