Почему квазары такие яркие?
Отвечает Борис Штерн, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН и Астрокосмического центра Физического института Академии наук (АКЦ ФИАН), главный редактор газеты «Троицкий вариант — Наука», лектор «АРХЭ»
Прежде всего, стоит ответить на вопрос — насколько они яркие? Хороший квазар выделяет больше 10 в 47 степени эрг (единица работы и энергии в абсолютной физической системе единиц — прим. «АРХЭ») в секунду — именно к таким единицам измерения привыкли физики. В единицах солнечной светимости это будет 10 в 14 степени. То есть яркий квазар светит в сто триллионов раз ярче Солнца и в тысячи раз ярче всей нашей Галактики, весьма крупной. Если поместить такой квазар в центр нашей Галактики и убрать пыль, он будет светить на небе во многие десятки раз ярче полной Луны, правда, в основном в ультрафиолете.
Что такое квазары? Это сверхмассивные чёрные дыры в центре галактик — массой до 20 миллиардов масс Солнца. Они светят за счёт того, что на них падает вещество, которое стягивается из центральных областей галактики. Вещество падает не прямо, а образует так называемый аккреционный диск. У него есть вязкость, благодаря которой вещество диска постепенно по спирали стягивается к чёрной дыре, при этом нагреваясь до сотни тысяч градусов. Аккреционный диск — это и есть основной источник света квазара.
Откуда такая колоссальная светимость? Во-первых, квазар — очень эффективная «топка». Термоядерные реакции, за счёт которых светят звёзды, выделяют примерно 0.003 от энергии покоя (mc2) сгорающего водорода. В квазарах из-за огромного гравитационного потенциала в аккреционных дисках выделяется 20% от энергии покоя «съедаемого» вещества — почти в сто раз больше. Во-вторых, в эту «топку» поступает очень много топлива — хороший квазар «съедает» несколько (до десятка) масс Солнца в год.
Откуда берётся это топливо? Изредка звёзды «глотаются» целиком — разрываются приливными силами и вливаются в аккреционный диск. Но основной источник топлива — газ, которого в центре галактик, особенно молодых, предостаточно.
Молодыми галактики были давным-давно, около 10 миллиардов лет назад. Тогда и светили самые яркие квазары. Сейчас мы видим их под красным смещением. Они «съели» основную часть доступного газа и сильно потускнели. В современной Вселенной суммарная мощность квазаров упала в десятки раз. Ближайший к нам яркий квазар находится за миллиард световых лет (это уже современная Вселенная).
В центре нашей галактики тоже сидит небольшой квазар. Сейчас он совсем «на голодном пайке» и светит лишь в десять тысяч раз ярче Солнца, в основном в рентгене.
Источник
Обнаружен самый яркий квазар во Вселенной. Он в 600 триллионов раз ярче нашего Солнца
С Земли нам, конечно, кажется, что самая яркая точка на небе – это Солнце. Однако эта удивительная во всех отношениях звезда, все равно что 10-ваттная лампочка, по сравнению с по-настоящему ярчайшими объектами космоса, например, теми же квазарами. Эти объекты представляют собой ослепляющие галактические ядра, сияющие так сильно благодаря своему голодному нраву. В их центрах находятся сверхмассивные черные дыры, пожирающие любую окружающую их материю. Совсем недавно ученые обнаружили самого яркого представителя. Его яркость превосходит солнечную почти в 600 триллионов раз.
Квазар, о котором ученые пишут в The Astrophysical Journal Letters и получивший название J043947.08+163415.7 по яркости существенно превосходит предыдущего рекордсмена – тот светится с силой 420 триллионов солнц. Для сравнения, самая яркая среди когда-либо обнаруженных астрономами галактик обладает светимостью «всего» 350 триллионов звезд.
«Мы не ожидали обнаружить квазар по яркости сильнее всей наблюдаемой Вселенной», — комментирует глава исследования Сяохуэй Фань.
Логично спросить: как же астрономы пропустили столь яркий объект и обнаружили его только сейчас? Причина проста. Квазар находится практически на другом краю Вселенной, на расстоянии около 12,8 миллиарда световых лет. Его смогли обнаружить только благодаря странному физическому феномену, известному как гравитационная линза.
Диаграмма показывает, как работает эффект гравитационного линзирования
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, очень массивные объекты в космосе с помощью своей силы гравитации способы искривлять направление движения волн света, в буквальном смысле заставляя их огибать источник гравитации. В нашем случае свет от квазара был искажен галактикой, находящейся почти посередине между нами и источником, что увеличило его светимость почти в 50 раз. Кроме того, в случае сильного гравитационного линзирования может наблюдаться сразу несколько изображений объекта фона, поскольку свет от источника идет к нам разными путями и соответственно будет приходить к наблюдателю в разное время.
«Без столь сильного уровня увеличения мы так и не смогли бы увидеть галактику, в которой он находится», — говорит Фейги Вань, еще один автор исследования.
«Благодаря этому эффекту увеличения, можем даже проследить за газом вокруг черной дыры и узнать, какое в целом влияние эта черная дыра оказывает на свою родную галактику».
Гравитационное линзирование позволяет ученым разглядеть объект более детально. Так, было установлено, что основная яркость объекта приходится на сильно разогретые газ и пыль, падающие в сверхмассивную черную дыру в центре квазара. Однако часть яркости добавляет и довольно плотное скопление звезд у галактического центра. Астрономы примерно подсчитали, что галактика, в которой находится самый яркий квазар, производит ежегодно около 10 000 новых звезд, что делает наш Млечный Путь на ее фоне настоящим лентяем. В нашей галактике, говорят астрономы, в среднем в год рождается всего одна звезда.
Тот факт, что столь яркий квазар удалось засечь только сейчас в очередной раз показывает, насколько астрономы на самом деле ограничены в своих возможностях обнаружения этих объектов. Исследователи говорят, что из-за расстояний большинство квазаров определяется по их красному цвету, однако очень многие из них могут попадать в «тень» галактик, которые находятся перед этими объектами. Эти галактики делают изображения квазаров более размытыми и их цвет уходит сильнее в синий диапазон спектра.
«Мы думаем, что к настоящему моменту могли пропустить от 10 до 20 подобных объектов. Просто потому, что они могли показаться нам непохожими на квазары из-за своего синего смещения», — говорит Фань.
«Это может говорить о том, что наш традиционный способ поиска квазаров может уже не работать и нам нужно искать новые способны поиска и наблюдения за этими объектами. Возможно, полагаясь на анализ больших наборов данных».
Самый яркий квазар был подтвержден с помощью телескопа обсерватории MMT (Аризона, США), после того, как данные о нем промелькнули в ходе инфракрасного исследования неба британскими специалистами (UK Infrared Telescope Hemisphere Survey), наблюдениях телескопа Pan-STARRS1, а также архивных данных инфракрасного космического телескопа NASA WISE. С помощью космического телескопа «Хаббл» ученые смогли подтвердить, что квазар они видят с помощью эффекта гравитационного линзирования.
Следить за новостями астрономии и многими другими интересными темами очень удобно с помощью нашего Telegram-канала.
Источник
Квазар, который ярче Солнца в 600 трлн. раз.
Сначала определимся, что из себя представляет квазар.
Квазарами , принято считать активные ядра галактик, чье свечение образуется от аккреционного диска, когда сверхмассивная черная дыра поглощает материю. Такие ядра являются самыми яркими объектами во Вселенной.
До недавнего времени, самым ярким объектом (подчеркну) в известной нам Вселенной, считался квазар с яркостью 420 триллионов Солнц, что тоже невероятно ярко. Но новый объект переплюнул и его. Квазар, удаленный от нас на 12 миллиардов световых лет и имеющий свое специальное название J043947.08 + 163415.7 ярче нашего Солнца в 600 триллионов раз.
Ученым удалось обнаружить этого монстра с помощью эффекта гравитационного линзирования, который увеличил яркость квазара в 50 раз. Да, на таких больших расстояниях, сложно разглядеть даже настолько яркие объекты.
Ученые уверены, что во Вселенной еще много квазаров и этот еще не самый яркий. Но мы можем и вовсе их никогда не обнаружить из-за того, что другие галактики могут их затенять.
Нужно искать другие методы для поиска этих объектов, вероятно нам еще предстоит найти от 10 до 20 квазаров, так считает ученый Фейге Ван из университета Аризоны.
Спасибо за внимание! Хочу вам сообщить, что на моем Дзен канале не показывается реклама, поэтому если вы хотите поддержать выход новых публикаций материально, то чуть ниже для этого есть специальная форма. Еще раз спасибо : )
Источник
Почему квазар и жизнь вещи несовместимые?
Любого, кто собирается в галактику, в которой находится квазар (активная сверхмассивная чёрная дыра), не ожидает ничего хорошего
Квазары — одни из самых ярких объектов во Вселенной . Типичный квазар в триллионы раз ярче Солнца и в сотни раз ярче даже самых ярких галактик. Что ещё больше настораживает, большая часть светимости квазара обусловлена чрезвычайно сильным гамма-излучением — плохая новость для вероятных обитателей любой близлежащей планеты.
Всего одного квазара достаточно, чтобы сделать любую планету непригодной для жизни на расстоянии от центра Млечного Пути
до Солнца, что составляет около 25 000 световых лет .
Даже если бы планета располагалась дальше, ей это ничем бы не помогло. Проблема заключается в том, что квазары сильно переменчивы
во временных масштабах всего от нескольких часов до нескольких лет
и иногда становятся гораздо ярче.
Во время краткосрочных вспышек, область , облучаемая опустошающей дозой гамма-излучения, гораздо больше самой галактики . Поэтому внутри такой галактики практически невозможно найти обитаемую планету, или хотя бы пригодную для жизни.
Всего несколько лет назад квазар CTA-102 стал самым ярким светящимся объектом из известных. Он оказался в один квадриллион (число с 15 нулями) ярче Солнца, или в сотни раз ярче, чем все звёзды во всей наблюдаемой Вселенной вместе взятые . На пике вспышки его можно было наблюдать в бинокль, хотя он находится на расстоянии более
10 миллиардов световых лет .
Источник
Ученые обнаружили квазар, который ярче нашего Солнца в 10 триллионов раз.
Скорость света — величина конечная. Скорость невероятно огромная, но по меркам размеров Вселенной — сущая пустышка. Это является причиной того, что все объекты (особенно находящиеся на огромных расстояниях) мы видим в прошлом. Самой Вселенной всего 13,8 миллиардов лет — дальше этого числа в световых годах узреть мы ничего не сумеем. Но все же в космосе можно увидеть самые далекие объекты — некие «небесные маяки»: такие объекты обладают феноменальной светимостью.
Квазар J043947.08 + 163415.7 (для краткости J043) — наш сегодняшний герой, можно сказать, что это галактика, которая выделяет невероятно огромное количество света из-за сверхмассивной черной дыры в центре: материя попадает в аккреционный диск и закручивается. Нагревшись до температуры миллионов градусов от трения, материя излучает свой суперяркий свет в окрестности Вселенной. Ранее, квазары были довольно распространены. Многие квазары красного цвета, т.к. черная дыра поглощает синий оптический диапазон излучения.
Кстати, найти квазар невероятно трудно — спутники и телескопы принимают их за обычные галактики, невзирая на светимость. Приходится вручную пересматривать наблюдения и выискивать особенности каждого объекта. Таким образом нашли и J043.
С помощью эффекта Доплера было высчитано расстояние до квазара — 12,8 миллиардов световых лет! Видимый нами J043 на небе выглядит таким, каким был всего через миллиард лет после рождения Вселенной. Проблема заключается в том, что J043 невероятно яркий даже для квазара. Ученые продолжили наблюдать за этим объектом с помощью телескопа «Хаббл». Рядом нашли галактику и выяснили, что гравитация галактики изгибала направление света — данный эффект называется » гравитационное линзирование «. Такой эффект и обусловливал его невероятную яркость. Причем, яркость усилена в целых 50 раз: без этого удачного совпадения мы бы не смогли обнаружить J043. Используя этот факт, ученые выяснили, что галактика находится на расстоянии всего в 6,4 миллиарда световых лет от Земли: полпути между квазаром и нами.
Несмотря на удручающий факт псевдосветимости, J043 в 10 триллионов раз ярче нашего Солнца, черная дыра в ее центре в 400 миллионов раз массивнее Солнца — для сравнения, масса черной дыры в центре Млечного Пути всего в 4 миллиона раз массивнее Солнца.
Хочу отметить, что это самый яркий объект, видимый на таком огромном расстоянии, что облегчает наблюдение за ним. Только непонятно, как черная дыра смогла за такой короткий промежуток времени стать настолько массивной. Данный квазар поможет нам исследовать период Вселенной, называемый реионизацией — мы в прямом смысле смотрим в прошлое!
Ожидается, что таких объектов, как J043 во Вселенной встретится нам еще не одна сотня. В надежде на запуск телескопа им. Джеймса Уэбба в 2020 году, мы сумеем обнаружить кучу удивительных миров.
Спасибо за прочтение статьи, ставьте лайк/дизлайк, задавайте вопросы в комментариях.
Вселенная Айлашкерского — исследуем космос вместе!
Источник