Квазар
Многие считают их огромными чёрными дырами, интенсивно всасывающими в себя всё, что их окружает. Вещество, приближаясь к ним, разгоняется и очень сильно разогревается. Под воздействием магнитного поля чёрной дыры частицы собираются в пучки, которые разлетаются от её полюсов. Этот процесс сопровождается очень ярким свечением. Есть версия, что квазары – это галактики в начале своей жизни, и фактически, мы видим их появление.
Яркость
Квазары имеют громадную мощность излучения. Она может превышать мощность излучения всех звёзд целой галактики в сотни раз. Мощь так велика, что объект, отдалённый от нас на миллиарды световых лет, мы можем увидеть в обычный телескоп.
Светимость может превышать светимость галактик в тысячи раз, а ведь последние состоят из миллиардов звёзд! Если сравнивать количество энергии, произведённое в единицу времени квазаром и Солнцем, то разница получится в 10 триллионов раз! А размер такого объекта может быть вполне сравним с объёмом Солнечной системы.
Возраст
Возраст этих суперобъектов определяется десятками миллиардов лет. Ученые вычислили: если сегодня соотношение квазаров и галактик 1 : 100000, то 10 млрд. лет назад оно было 1 : 100.
Расстояния до квазаров
Расстояния до удалённых объектов Вселенной определяются с помощью эффекта Доплера. Для всех наблюдаемых квазаров характерно сильное красное смещение, то есть, они удаляются. И скорость их удаления просто фантастическая. Например, для объекта 3С196 была вычислена скорость 200000 км/сек (две трети скорости света)! А расстояние до него около 12 млрд. световых лет. Для сравнения, галактики летят с максимальными скоростями «всего» в десятки тысяч км/сек.
Некоторые астрономы считают, что и потоки энергии от квазаров, и расстояния до них несколько преувеличены. Дело в том, что нет уверенности в методах изучения сверхдалёких объектов, за всё время интенсивных наблюдений не удалось достаточно определённо установить расстояния до квазаров.
Переменность
Настоящая загадка – переменность квазаров. Они изменяют свою светимость с необычайной частотой, у галактик таких изменений не бывает. Период изменений может исчисляться годами, неделями и сутками. Рекордом считается изменение блеска в 25 раз за один час. Эта переменность характерна для всех излучений квазара. Исходя из последних наблюдений, выясняется, что большая часть квазаров расположена возле центров громадных эллиптических галактик.
Изучая их, нам становится более понятной структура Вселенной и её эволюция.
Источник
Квазары: самые яркие во Вселенной
«Наш мир погружен в огромный океан энергии, мы летим в бесконечном пространстве с непостижимой скоростью.»
Н. Тесла
Квазары открыты астрономами совсем недавно, в середине ХХ века. О том, что они собой представляют, до сих пор идут споры. У ученых есть несколько теорий, но какая из них правильная — пока неизвестно.
Маяки Вселенной
Сначала квазары принимали за звезды: с большого расстояния эти объекты выглядят как светящиеся точки. Но когда по электромагнитному излучению было рассчитано расстояние до этих звезд и определена их яркость, ученые были поражены. Потому что звезду, расположенную так далеко от нас, увидеть нельзя. И звезда не может быть настолько яркой. Квазары светятся в десятки, а иногда и в сотни раз ярче, чем все звезды нашей галактики, вместе взятые. При этом их размер сопоставим с размером Солнечной системы, а значит, в сотни тысяч раз меньше средней галактики.
Новые космические объекты назвали квазарами (что в переводе означает «квазизвездный радиоисточник») и занялись их изучением. Вскоре было обнаружено новое удивительное свойство: квазары постоянно меняли степень яркости, причем за очень короткие промежутки времени. Иногда перемены происходили в течение нескольких дней или даже часов.
Ближайший к нам квазар по имени 3C 273 находится на расстоянии 3 миллиардов световых лет, при этом он имеет звездную величину -13. Самые далекие из обнаруженных квазаров находятся в 12 миллиардах световых лет, и при этом мы их видим, потому что сияют они просто с сумасшедшей силой. Каждый квазар расположен в центре галактики, поэтому квазары называют активными галактическими ядрами.
Свет от квазаров идет к нам миллиарды лет, и то, что мы видим, — это далекое прошлое. Все квазары находятся очень далеко от нашей галактики; таким образом, наблюдая за квазарами, можно понять, что творилось на окраинах Вселенной в момент ее зарождения. Так как Вселенная однородна, то скорее всего то же самое происходило и в нашей области. Возможно, в нашей галактике тоже когда-то был квазар, который к этому времени завершил свое существование или превратился во что-то другое.
Квазары называют «динозаврами Вселенной» за их преклонный возраст. Они существуют очень давно, практически столько же, сколько наша Вселенная. Новые квазары уже давно не образуются.
Если бы мы могли использовать энергию квазара, нам хватило бы ее навечно. Той энергии, которую этот яркий объект излучает за секунду, было бы достаточно, чтобы обеспечить нашу планету электричеством на миллиарды лет
Аппетит квазара
По одной из версий , квазары — это молодые галактики, зародившиеся совсем недавно, по звездным меркам. В центре такой галактики находится черная дыра, поглощающая вещество. От нее и исходит яркое свечение. Вернее, не от нее, а от прилегающей области. Ведь межзвездный газ вокруг черной дыры всегда находится в разогретом состоянии.
Квазары — это не простые черные дыры, а сверхмассивные, поэтому и излучение у них такое мощное. А перемены яркости объясняются так: когда в область притяжения черной дыры попадает новый объект, она вспыхивает. Когда «питание» не поступает, ее свет угасает. Нужно сказать, что аппетит у квазара отменный — он поглощает звезды, их системы, скопления и целые галактики. Со временем черная дыра поглотит все вещество в пределах досягаемости и перестанет светиться. Вероятно, так произошло и с черной дырой в центре нашей галактики. Она «съела» все, до чего могла дотянуться, и теперь находится в состоянии покоя.
По другой версии , квазары — это не сами черные дыры, а часть системы, состоящей из черной дыры, квазара и соединяющего их туннеля. Черная дыра поглощает объекты, а потом поглощенная энергия выбрасывается через квазар.
Есть еще одна интересная теория : квазары — это такие специальные точки во Вселенной, где образуется новая энергия и материя, которая потом распространяется повсеместно. То есть квазары — это космические батарейки, подпитывающие Вселенную.
Новые квазары обнаруживаются астрономами постоянно, так как телескопы становятся все более совершенными. В настоящее время открыто уже более 200 тысяч квазаров
Источник
Реферат на тему Квазар
К квазарам причисляют отдельный класс космических тел, отличающихся самой большой яркостью во Вселенной. Эту особенность ученые объясняют энергией огромной мощности, которая исходит от них. Она сотни раз превосходит общую мощность светил галактических систем, подобных нашей. Квазары сегодня определяют, как далекие галактические ядра с энергичной светимостью.
На первых парах исследований квазары фиксировались, как тела с сильным красным смещением, обладающие электромагнитным излучением, а также малыми угловыми размерами. И даже через несколько лет после тщательных наблюдений, квазары на снимках было все еще трудно отличить от «точечных источников» — звезд.
Как было упомянуто ранее, квазарами принято считать активными ядрами галактических систем, в каждой из которых, по мнению ученых, находится гигантская черная дыра, «выкачивающая» материю из окружающего космического пространства. Именно это и объясняет высокую мощность излучения и габариты массивных черных дыр. Более поздние исследования квазаров показали, что существенная их часть располагается в центральных зонах больших эллиптических галактик.
Сегодня имеется сразу несколько предположений о том, чем же в действительности являются квазары. Смысл главной теории до недавнего время заключался в том, что данные объекты — это молодые эволюционирующие галактики. В них, по мнению специалистов, центральная черная дыра «захватывает» материю из близлежащего космического пространства. Сегодня ученые больше склоняются к мнению, что велика вероятность того, что источник их излучения — это центральный аккреционный диск системы. Соответственно, и красное смещение квазаров больше космологического на единицу величины гравитационного смещения, некогда описанного в ОТО А. Эйнштейна.
«Маяки Вселенной» — именно так сегодня принято называть квазары, из-за их высокой светимости. И это несмотря на то, что они находятся на огромных дистанциях от нас. Они дают отличную возможность астрофизикам составить более полную картину об этапах эволюцию Вселенной, а также подробнее изучить принцип распределения вещества в космическом пространстве.
Этимология
Само слово «квазар» пришло к нам из английского, что в дословном переводе значит «подобный звезде».
Первоначальное определение
Помимо нового, также существует и первоначальное определение квазара. Ранее данные объекты характеризовались, как немного другой класс космических тел. В оптическом диапазоне они практически ничем не отличались от обычных звезд. Ученых «настораживало» лишь то, что они испускали слишком мощное радиоизлучение относительно таких малых угловых размеров.
Первоначальное определение возникло в середине прошлого века. Тогда квазары и их излучение находились лишь на первых этапах изучения. И данное определения в общем можно было бы считать верным, но позднее учеными были открыты еще и радиоспокойные квазары. Они не характеризовались настолько сильным радиоизлучением. По данным 2004 года около 90% квазаров относятся именно к таким.
Хронология наблюдения
История изучения квазаров начинается с радиообсерватории «Джорделл Бэнк» где ученые производили замеры видимых угловых радиоисточников.
Первый квазар обнаружили Томас Метьюз и Алан Сендидж пятидесятых годах прошлого века. Тогда космическое тело получило название 3С48. Через десять лет человечество знало о 5-ти квазарах. Приблизительно в то же время Мартином Шмидтом — астрономом из Голландии, было доказано, что спектральные линии данных объектов имеют чересчур сильное смещение в красную сторону.
Ученые сошлись во мнение о том, что такое смещение стало следствием эффекта космологического красного смещения, что можно объяснить слишком большими расстояниями квазаров от места наблюдения — Земли (оно было рассчитано при помощи закона Хаббла).
Самый ближайший к Земле квазар — №С 273 имеет красное смещение z = 0,158, и блеск в районе 13m. Уровень светимости самых дальних объектов данного класса способен в разы превосходить светимость галактических систем. Как привило, для их наблюдения таких удаленных объектов ученые используют радиотелескопы.
В 2011 г учеными был обнаружен самый дальний квазар, находящийся от Земли на расстоянии свыше 13 млрд св. лет. Непостоянная переменность блеска данных объектов, относительно временных масштабов (не до 24 часов) указывает на то, что зона, из которой испускается излучение в действительности характеризуется т относительно малым масштабом.
Даже сегодня нельзя точно определиться с числом открытых квазаров. Во-первых, это связано с непрерывным обнаружением новых. Во-вторых, ученые и по сей день не сумели определить грань при визуализации между квазарами и иными галактиками. В списке Хьюитта-Бэрбриджа к 1987 г. Насчитывалось порядка 3594 квазаров. К 2005 г. ученые сообщили о наличии 195 тыс. объектов.
Свойства
Также квазары характеризуются болометрической светимостью. Ее показатели находятся в районе 1046 — 1047 эрг/c. Энергия, исходящая от данных объектов, выше энергии нашей звезды примерно в 10 трлн. раз.
Вариации блеска
Большая часть квазаров изменяют свою светимость за достаточно короткие временные сроки. Такое свойство можно назвать особенностью объектов данного класса.
Источник
Квазары
Самое интересное в науке – находить нечто необычное. Сначала ученые вообще не понимают, с чем столкнулись и тратят десятилетия, а иногда и века, чтобы разобраться в возникшем явлении. Так и было с квазаром.
В 1960-х годах земные телескопы столкнулись с загадкой. От Солнца, галактики и некоторых звезд приходили радиоволны. Но были найдены и необычные источники, ранее не наблюдавшиеся. Они были крошечными, но невероятно яркими.
Их назвали квазизвездными объектами («квазары»). Но наименование не объяснило природу и причину появления. На начальных этапах удалось лишь узнать, что они двигаются от нас на 1/3 скорости света.
Квазары – невероятно интересные объекты, потому что своим ярким сиянием способны затмить целые галактики. Это далекие формирования, подпитывающиеся от черных дыр, и в миллиарды раз массивнее Солнца.
Это иллюстрация квазара подобного APM 08279+5255, в котором было найдено огромное количество водяного пара. Скорее всего, газ и пыль формируют выступ вокруг центральной части
Первые полученные данные о количестве поступающей энергии повергли ученых в настоящий шок. Многие не могли поверить в существование подобных объектов. Скептицизм заставил их искать другое объяснение происходящему. Некоторые думали, что красное смещение не указывает на удаленность и связано с чем-то другим. Но последующие исследования отбрасывали альтернативные идеи, из-за чего пришлось согласиться, что перед нами – действительно одни из ярчайших и удивительных вселенских объектов.
Изучение началось в 1930-х годах, когда Карл Янски понял, что статистические помехи в трансатлантических телефонных линиях происходили от Млечного Пути. В 1950-х гг. ученые использовали радиотелескопы, чтобы изучить небо, и объединить сигналы с видимым наблюдением.
Удивляет и то, что источников для такого энергетического запаса у квазара не так уж и много. Наилучший вариант – сверхмассивная черная дыра. Это определенный участок в пространстве, обладающий такой сильной гравитацией, что даже световым лучам не удается вырваться за его пределы. Малые черные дыры создаются после гибели массивных звезд. Центральные по массе достигают миллиардов солнечных. Удивляет еще один момент. Хотя это невероятно массивные объекты, по радиусу могут достигать Солнечной системы. Никто не может понять, как формируются такие сверхмассивные черные дыры.
Иллюстрация квазара и черной дыры, похожей на APM 08279+5255, где было замечено много водяного пара. Скорее всего, пыль и газ формируют тор вокруг черной дыры
Вокруг черной дыры вращается огромное газовое облако. Как только газ оказывается в черной дыре, его температура поднимается до миллионов градусов. Это заставляет его создавать тепловое излучение, делая квазар таким ярким в видимом спектре, как и в рентгеновском.
Но есть граница, именуемая пределом Эддингтона. Этот показатель зависит от массивности черной дыры. Если попадает большое количество газа, то создается сильное давление. Оно притормаживает газовый поток, сохраняя яркость квазара ниже черты Эддингтона.
Вам нужно понимать, что все квазары удалены от нас на значительные дистанции. Самый близкий расположен в 800 миллионах световых лет. Так что, можно сказать, что в современной Вселенной их уже не осталось.
Что с ними случилось? Никто точно не знает. Но, если основываться на источнике питания, то, скорее всего, все дело в том, что запас топлива подошел к нулю. Газ и пыль в диске закончились, и квазары не могли больше светить.
Квазары — Дистанционные огни
Если мы говорим о квазаре, то следует объяснить, что такое пульсар. Это быстро вращающаяся нейтронная звезда. Она создается в процессе разрушения сверхновой, когда остается сильно уплотненное ядро. Его окружает мощное магнитное поле (превышает земное в 1 триллион раз), которое заставляет объект вырабатывать заметные радиоволны и радиоактивные частицы из полюсов. Они вмещают в себя разнообразные типы излучения.
Гамма-пульсары воспроизводят влиятельные гамма-лучи. Когда нейтронный тип поворачивается к нам, мы замечаем радиоволны всякий раз, когда на нас указывает один из полюсов. Это зрелище напоминает маяк. Этот свет будет мелькать с разной скоростью (влияют размер и масса). Иногда случается так, что у пульсара появляется двоичный спутник. Тогда он может вторгаться в материю компаньона и учащать свое вращение. В быстром темпе способен пульсировать 100 раз в секунду.
Что же такое квазар?
Точного определения для квазара пока нет. Но последние сведения говорят, что квазары могут создаваться сверхмассивными черными дырами, которые поглощают вещество в аккреционном диске. С ускорением вращения она нагревается. Столкновения частичек создают большое количество света и передают его прочим формам излучения (рентгеновские лучи). Черная дыра в таком положении будет питаться веществом, равным солнечному объему за год. При этом значительное количество энергии будет выброшено из серверного и южного полюса дыры. Это называется космическими струями.
Хотя есть вариант, что перед нами молодые галактики. Так как о них известно мало, то квазар может представлять собою всего лишь раннюю стадию выброшенной энергии. Некоторые считают, что это отдаленные пространственные пункты, где новая материя поступает во Вселенную.
Поиск квазаров
Первый найденный квазар назвали 3C 273 (в созвездии Девы). Его нашли Т. Мэттьюс и А. Сэнджиджем в 1960 году. Тогда казалось, что он относится к 16-й звезде, подобной объекту. Но через три года заметили, что у него обнаружился серьезное красное смещение. Ученые догадались в чем дело, когда поняли, что интенсивная энергия производится на небольшой площади.
Квазар 3C 273 в созвездии Девы
Сейчас квазары находят благодаря красному смещению. Если видят, что у объекта оно высокое, то он заносится в список претендентов. На сегодняшний день их насчитывают более 2000. Главный инструмент поиска – космический телескоп Хаббла. С развитием технологий мы сможем раскрыть все тайны этих загадочных вселенских огоньков.
Световые струи в квазарах
Ученые думают, что точечные проблески – сигналы из галактических ядер, затмевающие галактики. Квазары можно найти только в галактиках, располагающих сверхмассивными черными дырами (миллиард солнечных масс). Хотя свет не способен вырваться из этого места, некоторые частицы пробиваются возле краев. Пока пыль и газ всасываются в дыру, другие частички отдаляются практически на скорости света.
Большую часть квазаров во Вселенной обнаружили на отдалении в миллиарды световых лет. Не будем забывать, что у света уходит время, чтобы добраться к нам. Поэтому, изучая подобные объекты, мы как будто возвращаемся в прошлое. Многие из 2000 найденных квазаров существовали еще в начале галактической жизни. Квазары способны генерировать энергию до триллиона электро-вольт. Это больше, чем количество света всех звезд в галактике (ярче свечения Млечного пути в 10-100000 раз).
Типы квазаров
Квазары входят в класс «активных ядер галактик». Среди прочих можно также заметить сейфертовские галактики и блазары. Каждый из них нуждается в сверхмассивной черной дыре для подпитки.
Сейфертовские уступают по энергии, создавая лишь 100 кэВ. Блазары потребляют намного больше. Многие полагают, что эти три типа – один и тот же объект, нов разных перспективах. Струи квазаров текут под углом в направлении Земли, на что способны также и блазары. У сейфертовских струи не видны, но есть предположение, что их эмиссия направлена не на нас, поэтому не замечается.
Квазары демонстрируют раннюю структуру галактик
При помощи сканирования древнейших вселенских объектов, ученым удается понять, как выглядел Млечный Путь во времена своей молодости.
Атакамская большая решетка миллиметрового диапазона способна запечатлеть «младенческое» состояние галактик, подобных нашей, отобразив момент, когда звезды только родились. Это удивительно, ведь они возвращаются в период, когда Вселенная по возрасту достигала всего 2 миллиардов лет. То есть, мы буквально смотрим в прошлое.
Наблюдая за двумя древними галактиками в инфракрасных длинах волн, ученые заметили, что в раннем периоде развития присутствуют нечто, напоминающее удлиненные диски водородного газа, превосходящие намного меньшие внутренние области звездообразования. Кроме того, они уже обладали вращающими газовыми и пылевыми дисками, а звезды появлялись в довольно быстрых темпах: 100 солнечных масс в год.
Изучаемые объекты: ALMA J081740.86+135138.2 и ALMA J120110.26+211756.2. В наблюдениях помогли квазары, чей свет поступал с заднего плана. Речь идет о сверхмассивных черных дырах, вокруг которых сосредоточены яркие аккреционные диски. Полагают, что они играют роль центров активных галактик.
Квазар на удаленности в 12.5 миллиардов световых лет сияет возле молодой галактики (12 миллиардов световых лет). Приборы ALMA уловили ионизированный углерод (зеленый) и диск с формированием звезд (синий)
Квазары светят намного ярче галактик, поэтому если они расположены на фоне, то галактика теряется из виду. Но наблюдение ALMA позволяет зафиксировать инфракрасный свет, исходящий от ионизированного углерода, а также водород в сиянии квазаров. Анализ показывает, что углерод создает свечение на длине волны в 158 микрометров и характеризует галактическую структуру. Места рождения звезд можно найти благодаря инфракрасному свету от пыли.
Ученые заметили еще один момент в светящемся углероде – его расположение было смещено по отношению к газообразному водороду. Это намек на то, что галактические газы отходят предельно далеко от углеродного участка, а значит, у каждой галактики можно найти большой водородный ореол.
При осмотре объектов переднего плана, исследователи ожидали запечатлеть слабый выброс над квазаром. Но вместо этого заметили две ярких галактики на большой удаленности от квазара.
Художественная интерпретация «детской» галактики, похожей на Млечный Путь, с ярким квазаром, излучающим сияние в газообразном водороде
Анализ также подтвердил, что молодые галактики уже запустили процесс вращения. А это один из признаков принадлежности к спиральному типу. Этот проект стартовал в 2003 году, когда только разрабатывалась идея использования спектров квазаров для идентификации галактик на переднем плане. Этот механизм именуют демпфированной системой Лайман-альфа, из-за того, что водородный газ не дает определить длину волн света от квазара.
ALMA помогла, наконец, разобраться в процессе формирования галактик. Теперь понятно, что некоторые из ранних обладали ореолами, оказавшиеся намного шире, чем предполагали. Они могут предоставлять материал для галактического роста.
Источник