Квазари тАУ сама вражаюча загадка астрофiзики

Квазари тАУ сама вражаюча загадка астрофiзики

В 1963 р. американський астроном голландського походження М. Шмiдт зробив одне з найбiльших вiдкриттiв в астрономii ХХ в. Це вiдкриття, проте маi свою передiсторiю. Близько 1960 р. невелика кiлькiсть радiоджерел було дуже надiйне ототожнено iз зiрками, що було повною несподiванкою. Адже дотепер космiчнi радiоджерела ототожнювалися або з галактиками, або з туманностями . Очiкуванi потоки радiовипромiнюваннi навiть вiд найближчих зiрок повиннi бути украй незначнi. А тим часом ототожненi iз зiрками радiоджерела були досить iнтенсивнi. Цiлком природно, що астрономи-оптики зразу ж зацiкавилися цими зiрками. М. Шмидт одержав i дослiдив спектр такоi досить яскравоi зiрки 13-й величини, ототожненоi з iнтенсивним радiоджерелом 3С 273. Цей спектр мiстив лiнii випромiнювання, якi спочатку нi з якими лабораторними лiнiями ототожнити не вдавалося. Велике ж був подив астрономiв, коли Шмiдт з повною достовiрнiстю ототожнив цi лiнii з основними лiнiями водню серii Бальмера, довжини хвиль яких змiщенi в червону сторону на нечувану за тих дiб величину, вiдповiдну швидкостi видалення джерела 42000 км/с! Така швидкiсть видалення з великою вiрогiднiстю означаi, що об'iкт 3С 273 знаходиться в Метагалактицi, а спостережуваний червоний зсув спектральних лiнiй обумовлений розширенням Всесвiту. Застосовуючи закон Хаббла одержимо вiдстань до цього джерела близько двох мiльярдiв свiтлових рокiв. З такими вiдстанями астрономи ще тодi не зустрiчалися. Тим бiльше дивно, що, не дивлячись на громаднiсть вiдстанi, об'iкт 3С 273 досить яскравий. Звiдси витiкаi, що свiтимiсть 3С 273 приблизно в сто разiв перевищуi свiтимiсть нашоi Галактики, гiгантською зоряною системою, що вважаiться. З об'iктами такоi високоi свiтимостi астрономи тодi ще не зустрiчалися. Слiд помiтити, що дивнi властивостi об'iкту 3С 273 були вiдкритi тiльки завдяки тому, що вiн виявився радiоджерелом. На небi i багато тисяч зiрочок 13-й величини, i серед них об'iкт 3С 273, багатократно потрапляючий в полi зору оптичних телескопiв i довгi роки рiшуче нiчим не привертаючий до себе уваги. Зразу ж пiсля з'ясування природи метагалактики 3С 273 автор цiii статтi прийшов до парадоксального висновку, що блиск 3С 273 може мiнятися з часом. Радянськi астрономи А.С.Шаров i Ю.Н.Ефремов ретельно дослiджували старi фотографii неба, на якi випадково потрапляв цей об'iкт. Цi фотографii зберiгалися в "склянiй бiблiотецi" Державного Астрономiчного iнституту iм. Штернберга. Результати перевершили найсмiливiшi очiкування: 3С 273 мiняв свiй блиск за декiлька рокiв майже на цiлу зоряну величину, тобто приблизно в 2.5 рази! Незабаром це вiдкриття радянських учених було пiдтверджено на бiльш багатому наглядовому матерiалi в США.

Вiдкриття змiнностi 3С 273 було дiйсне парадоксальним. Донинi змiннiсть астрономи знаходили i вивчали у зiрок рiзних типiв. Але ж, здавалося, 3С 373 - це галактика, що складаiться з трильйонiв зiрок, кожна з яких, звичайно, повинна випромiнювати незалежно. Отже про змiннiсть "згладженого" i усередненого за часом випромiнювання такоi величезноi кiлькостi зiрок не могло бути i мови! Та все ж змiннiсть, i притому значна, була в наявностi! З того простого факту, що характерний час змiни потоку (а, отже, свiтимостi) був бiля 1 року, з очевиднiстю витiкало, що лiнiйнi розмiри випромiнюючоi областi не перевищують 1 свiтловий рiк - величина, нiкчемно мала для галактик. Звiдси слiдував висновок, що випромiнюють не зiрки, а щось iнше. Вiдносно цього "iншого" можна було тiльки сказати, що це об'iкт, до певноi мiри близький по своiй природi ядрам сейфертовських галактик, але тiльки в тисячi раз могутнiше i активнiше. До речi, помiтимо, що iсторично змiннiсть блиску ядер сейфертовських галактик була вiдкрита пiзнiше, а саме дослiдження цих галактик в значнiй мiрi стимулювалося дослiдженням об'iктiв, спорiднених по своiй природi 3С 273 i "квазарiв", що одержали назву, тАЬквазiзорянi радiоджерелатАЭ ("квази-зорянi" об'iкти).

Вiдстань до квазарiв

У мiру накопичення даних наглядiв бiльшiсть астрономiв прийшла до висновку, що квазари далi вiд нас, нiж будь-якi iншi об'iкти, доступнi наглядам. Але невелика частина астрономiв затверджувала, що найпереконливiшi данi наглядiв говорять про просторову близькiсть квазарiв i не дуже далеких галактик.

Червоний зсув

Бiльшiсть квазарiв iнтенсивно випромiнюi радiохвилi. Коли астрономи точно визначили положення цих радiоджерел на фотографiях, одержаних у видимому свiтлi, вони знайшли зiркоподiбнi об'iкти.

Щоб встановити природу дивних небесних тiл, сфотографували iх спектр. РЖ побачили зовсiм несподiване! Цi тАЬзiркитАЭ мали спектр, рiзко вiдмiнний вiд всiх iнших зiрок. Спектри були абсолютно незнайомими. У бiльшостi квазарiв вони не мiстили не тiльки добре вiдомих i характерних для звичайних зiрок лiнiй водню, в них взагалi з першого погляду не можна було знайти жоднiй лiнii навiть якого-небудь iншого хiмiчного елемента. Працюючий в США молодий голландський астрофiзик М.Шмiдт з'ясував, що лiнii в спектрах дивних джерел невпiзнаннi лише тому, що вони сильно змiщенi в червону область спектру, а насправдi це лiнii добре вiдомих хiмiчних елементiв (ранiше всього водню).

Причина зсуву спектральних лiнiй квазарiв була предметом великих наукових дискусiй, у результатi яких пригнiчуюче бiльшiсть астрофiзикiв прийшли до висновку, що червоний зсув спектральних лiнiй пов'язаний iз загальним розширенням Метагалактики.

В спектрi об'iктiв 3С273 i 3С48 червоний зсув досягаi небувалоi величини. Зсув лiнiй до червоного кiнця спектру може бути ознакою видалення джерела вiд спостерiгача. Чим швидше вiддаляiться джерело свiтла, тим бiльше червоний зсув в його спектрi.

Характерний, що в спектрi практично всiх галактик (а для далеких галактик це правило не маi жодного виключення) лiнii в спектрi завжди змiщенi до його червоного кiнця. Червоний зсув пропорцiйний вiдстанi до галактики.

Швидкiсть видалення

У найдальших з вiдомих до цих галактик червоний зсув вельми великий. Вiдповiднi йому швидкостi видалення вимiрюються десятками тисяч кiлометрiв в секунду. Але у об'iкту 3С48 червоний зсув перевершив всi рекорди. Вийшло, що вiн несеться вiд Землi з швидкiстю тiльки приблизно удвiчi менше швидкостi свiтла! Якщо вважати, що цей об'iкт пiдкоряiться загальному закону червоного зсуву, легко обчислити, що вiдстань вiд Землi до об'iкту 3С48 рiвна 3,78 млрд. свiтлових рокiв! Наприклад, за 8 1/3 хвилин промiнь свiтла долетить до Сонця, за 4 роки тАУ до найближчоi зiрки. А тут майже 4 млрд.рок безперервнi надстрiмкi польоти тАУ час, порiвнянний з тривалiстю життя нашоi планети.

Для об'iкту 3С196 вiдстань, також знайдена по червоному зсуву, вийшла рiвною 12 млрд. свiтлових рокiв, тобто ми уловили промiнь свiтла, яке було послане до нас ще тодi, коли нi Землi, нi Сонця не iснувало! Об'iкт 3С196 дуже швидкий тАУ його швидкiсть видалення по променю зору досягаi 200 тисяч кiлометрiв в секунду.

Вiк квазарiв

За сучасними оцiнками, вiки квазарiв вимiрюються мiльярдами рокiв. За цей час кожний квазар випромiнюi величезну енергiю. Нам невiдомi процеси, якi могли б служити причиною такого енерговидiлення. Якщо припустити, що перед нами надзiрка, в якiй тАЬзгоряiтАЭ водень, то ii маса повинна в мiльярд раз перевищувати масу Сонця. Тим часом сучасна теоретична астрофiзика доводить, що при масi бiльш нiж в 100 разiв перевищуючоi сонячну, зiрка неминуче втрачаi стiйкiсть i розпадаiться на ряд фрагментiв.

З вiдомих нинi квазарiв, загальне число яких бiльше 10 000, найближчий видалений на 260 000 000 свiтлових рокiв, найдальший тАУ на 15 млрд. свiтлових рокiв. Квазари, мабуть, найстарiшi з об'iктiв, спостережуваних нами, оскiльки з вiдстанi в мiльярди свiтлових рокiв звичайнi галактики не виднi нi в один телескоп. Проте це тАЬживе минулетАЭ поки що вчинено незрозумiло нам. Природа квазарiв дотепер повнiстю не з'ясована.

Надзвичайна свiтимiсть

Пiдкоряючись тому ж закону космологiчного видалення, що i галактики, джерела 3С273 i 3С48 самi по собi сильно вiдрiзняються вiд звичайних галактик, подiбних нашiй Галактицi. Перш за все вражаi iх надзвичайна свiтимiсть, в сотнi раз перевищуюча свiтимiсть нашоi Галактики.

Здавалося б, об'iкти, такi далекi вiд Землi, повиннi бути доступними лише спостерiгачу, озброiному наймогутнiшими сучасними телескопами. Насправдi, наприклад, об'iкт 3С273 можна знайти в сузiр'i Волосся веронiки як зiрочку 12,6 зоряноi величини. Такi зiрки доступнi навiть любительським телескопам.

Таiмним i i той факт, що за своiми розмiрами квазари явно менше галактик: адже вони виглядають як точковi джерела свiтла, тодi як навiть найдальшi галактики схожi на розмитi плями, що свiтяться.

Джерело енергii

Якими ж жахливими по потужностi випромiнювання повиннi бути цi джерела свiтла, якщо з вiдстанi в мiльярди свiтлових рокiв вони здаються такими яскравими!

Найважче питання, пов'язане з квазарами, - це пояснення гiгантського видiлення енергii. Якщо квазари i справдi знаходяться на космологiчно великих вiдстанях вiд нас (тобто червоний зсув дiйсно пов'язаний з розширенням Всесвiту), то потрiбно пояснити, як виникаi ця найсильнiша свiтимiсть. Залишаiться загадкою, яке ж джерело енергii пiдтримуi свiчення квазара. Ясне одне, що який би не було це джерело, зосереджений вiн у вiдносно невеликiй областi простору, тобто достатньо компактний. А це саме по собi вже говорить про те, що механiзм видiлення енергii в квазарi вельми незвичайний.

Багато астрофiзикiв вважають, що квазари пов'язанi з ядрами галактик, що знаходяться на певному ступенi еволюцii. Наприклад, ядро галактики М87 набагато яскравiше за ii зовнiшнi частини. Але i галактики i iнших типiв, так званi сейфертовськи галактики, у яких контраст яскравого ядра з рештою слабосвiтноi частини виражений ще бiльш рiзко. Можливо, квазари тАУ наступний ступiнь цiii послiдовностi. Якщо вони розташованi дуже далеко, то ми бачимо тiльки iх яскраве ядро, слабка ж оболонка (якщо вона взагалi i) просто зовсiм не видна.

Висловлюiться також припущення, що, як i в галактицi М87, видiлення енергii в квазарах, можливо, пов'язано з наявнiстю надмасивних чорних дiр. Починаючи з серединою 70-х рокiв iдея про те, що гiгантське видiлення енергii в квазарах пояснюiться чорними дiрами, придбала велику популярнiсть.

Процес видiлення енергii теж пов'язують з роботою сил тяжiння, а радiовипромiнювання квазара тАУ це синхротронне випромiнювання заряджених частинок в магнiтному полi.

Деякi астрономи вважають, що потоки енергii вiд квазарiв значно нижче, оскiльки вiдстанi до них сильно перебiльшенi. Якщо квазари, скажiмо, в 100 разiв ближче до нас, нiж ми думаiмо, то ми завищуiмо в 10 000 разiв iх свiтимiсть при розрахунках потужностi випромiнювання по iх спостережуванiй яскравостi. Астрономи, якi дотримуються цiii точки зору, виходять з того факту, що квазари часто виднi на небi поряд з пекулярними (незвичайними) галактиками. Цi галактики, хоча i дещо незвичайнi по своiй структурi, мають звичайнi червонi зсуви, яким вiдповiдають швидкостi видалення, рiвнi декiльком вiдсоткам вiд швидкостi свiтла. А квазари, розташованi на небi поблизу вiд них, мають червонi зсуви в 10 тАУ 20 разiв бiльше!

Якщо квазари знаходяться по сусiдству з досить близькими галактиками, нiж пояснити iх величезнi червонi зсуви? РДдине розумне пояснення тАУ ефект Доплера, але чому ми завжди спостерiгаiмо лише червоний зсув (видалення) i нiколи тАУ фiолетове (наближення)? РЖ як речовина могла бути викинуте (завжди в напрямi вiд нас!) з такими величезними швидкостями i зберегти при цьому форму iдиного об'iкту?

Вiдповiдь свiдчить: це нiкому невiдомо. За 15 рокiв не вдалося визначити нi вiдстанi до квазарiв, нi iх природу i джерела iх колосальноi енергii. Можливо, загадка квазарiв таiть в собi ключ до якоiсь новоi областi астрофiзики, якiсь новi можливостi виникнення великих червоних зсувiв в невiдомих нам ситуацiях або новi способи генерацii гiгантських енергiй, якщо квазари знаходяться дуже далеко. Сподiватимемося, що в подальшi роки нам вдасться подолати цi труднощi в поясненнi природи видалених областей Всесвiту, в яких розташованi квазiзорянi об'iкти. А зараз ми можемо тiльки сказати: мабуть, це природнi, а не штучнi астрономiчнi об'iкти, оскiльки поки не зрозумiло, як цивiлiзацiя могла б тАЬзробититАЭ квазар.

Змiннiсть i розмiр

Ще одна загадка квазарiв полягаi в тому, що деякi з них мiняють свою яскравiсть з перiодом в декiлька дiб, тижнiв або рокiв, тодi як звичайнi галактики не знаходять таких варiацiй.

Московськi астрономи А.С.Шаров i Ю.Н.Ефремов вирiшили з'ясувати, як поводилися у минулому тАЬдивнi зiркитАЭ. Вони уважно проглянули 73 негативи, на яких з 1896 по 1963 р. був вiдображений об'iкт 3С273. Висновок, до якого прийшли радянськi ученi, можна вважати цiлком достовiрним. А вiн вражаючий. Виявилося, що 3С273 мiняв свою яскравiсть! РЖ не трохи, а дуже помiтно тАУ вiд 12,0 до 12,7 зоряних величин, тобто майже в два рази. Бували випадки (наприклад, в перiод з 1927 по 1929 р.), коли за нетривалий час потiк випромiнювання вiд 3С273 зростав в 3 тАУ 4 рази! РЖнодi за декiлька дiб об'iкт мiнявся на 0,2 тАУ 0,3 зоряноi величини. При цьому зовнi, оптично, не вiдбувалося нiяких iнших iстотних змiн тАУ тАЬдивна зiркатАЭ незмiнно здавалася зiркою, хоча i змiнною. Подiбне явище пiзнiше було знайдено i у об'iкту 3С48.

Вiдомi тисячi змiнних зiрок, що з рiзних причин змiнюються. Але серед звичайних галактик не було зареiстровано жодноi змiнноi. Хоча багато хто з них мiстить тисячi i мiльйони змiнних зiрок, коливання iх свiтимостi вiдбуваються в рiзнобiй i такi неiстотнi для галактики в цiлому, що загальне випромiнювання галактик завжди залишаiться практично незмiнним. Жоден оптичний iнструмент миру не може уловити хоча б щонайменшi коливання свiтимостi якоi-небудь з галактик.

Залишаються три можливостi. Перша з них безглузда: зiрки галактики змiнюються вiдразу i однаково, як по командi, в одному ритмi. З фiзичноi сторони таке пояснення настiльки абсурдне, так суперечить всiм нашим знанням про космос, що не заслуговуi серйозного розгляду. Друга можливiсть - дивнi об'iкти, схожi з галактиками по характеру червоного зсуву, мають фiзичну природу, вчинено вiдмiнну вiд галактик. Проте, бiльшiсть астрономiв припускаi, що квазари тАУ активнi ядра наддалеких галактик.

Безперечно, що квазари тАУ це не протяжнi, розкиданi на десятки тисяч свiтлових рокiв зорянi системи, а якiсь вельми компактнi тiла невеликих порiвняно розмiрiв i колосальноi маси (мiльярди сонячних мас). Вiдносно малi розмiри можуть пояснити швидкiсть коливань свiтимостi всього об'iкту в цiлому, а величезна маса тАУ iдино можлива причина винятковоi яскравостi, або, точнiше за свiтимiсть небесного тiла. Чим масивнiше зiрка, тим яскравiше вона свiтить. Ця закономiрнiсть виходить як з наглядiв, так i з теоретичних мiркувань.

Не тiльки по масi, але i по потужностi випромiнювання квазари рiзко вiдрiзняються вiд всiх вiдомих небесних тел. Навiть найновiшi зiрки тАЬблiднутьтАЭ порiвняно з ними. Найновiшi зiрки випромiнюють свiтла в декiлька мiльярдiв раз бiльше, нiж Сонце тiльки у момент свого могутнього вибуху. Рядовий же квазар завжди в десятки тисяч раз випромiнюi бiльше

РЖнфрачервоне i рентгенiвське випромiнювання квазарiв

Останнiми роками астрономам вдалося зареiструвати iнфрачервоне i рентгенiвське випромiнювання квазарiв; вони знайшли, що потужнiсть випромiнювання деяких об'iктiв в цих областях спектру навiть бiльше, нiж у видимiй областi i радiодiапазонi. Якщо пiдсумувати енергii випромiнювання у всiх областях спектру, то виявляiться, що деякi квазари генерують в 100 000 разiв бiльше енергii в секунду, нiж гiгантськi галактики за умови, що нашi оцiнки вiдстаней до квазарiв вiрнi.

Розвиток рентгенiвськоi астрономii допомiг встановити, що бiльшiсть квазарiв виявилася могутнiми рентгенiвськими джерелами. Деякий натяк на це можна було помiтити ще в результатi найперших рентгенiвських наглядiв квазара 3С273, а в останнiх дослiдженнях обсерваторii тАЬЕйнштейнтАЭ (тАЬНЕАО-ВтАЭ) було знайдено вже бiльше 100 квазарiв з сильним рентгенiвським випромiнюванням.

Виходячи з цих наглядiв, вважають, що на вiдмiну вiд радiовипромiнювання рентгенiвське випромiнювання тАУ характерна властивiсть квазарiв.

Кратнi квазари

Особливу увагу астрофiзикiв i фiзикiв привернули кратнi (подвiйнi, потрiйнi) квазари: подвiйний квазар в сузiр'i Великоi Ведмедицi (1978), потрiйний квазар в сузiр'i Льва (1980) i такий же квазар в сузiр'i Риб (1981). Кожний з об'iктiв був квазарiв-близнят, розташованих один вiд одного на вiдстанi декiлькох кутових секунд, що мають дуже схожi спектри i червонi зсуви. Проте, ймовiрно, перерахованi квазари не i тАЬiстиннiтАЭ кратнi квазари, а лише зображення вiдповiдного джерела. Розщеплювання одного зображення на декiлька вiдбуваiться пiд дiiю гравiтацiйного поля масивноi галактики, що виявилася на шляху мiж квазаром i нами. Промiння свiтла вiд квазарiв може викривлятися пiд дiiю гравiтацii галактик, що грають роль джерел гравiтацiйного фокусування. Такi гравiтацiйнi лiнзи можуть спотворювати форми далеких галактик, що, на думку деяких учених, вiдкриваi новi можливостi дослiдження великомасштабних неоднорiдностей в розподiлi речовини у Всесвiтi.

Не виключено, що ефект гравiтацiйноi лiнзи в деяких випадках створюють не далекi галактики, а масивнi чорнi дiри. РЖндiйськi астрофiзики Г. Падманабхан i С. Читре обернули увагу на випадки, коли видно подвоiне зображення квазара, а галактики, що викликала це явище, поблизу не знайдено. Ось i з'явилася гiпотеза про те, що ефект створюють практично точковi чорнi дiри з масою, в мiльйон раз перевершуючоi масу Сонця. Оскiльки дотепер нiде жодна чорна дiра не знайдена, то поки важко сказати, наскiльки близька до iстини така гiпотеза.

Питання про те, чи iснують в природi тАЬiстиннiтАЭ подвiйнi квазари, залишаiться предметом дослiджень i дискусiй.

Радiоструктура квазарiв

Радiоструктура квазарiв багато в чому нагадуi радiогалактики, так що звичайно по однiй лише цiй структурi вiдрiзнити квазари неможливо. Так само, як i у радiогалактик, дуже часто спостерiгаються подвiйнi радiоджерела, мiж якими знаходиться компактний, iнодi змiнний, радiоджерело, спiвпадаюче по своiх координатах iз зiркоподiбним оптичним об'iктом - квазаром. В дуже окремих випадках у найближчих квазарiв бiля зiркоподiбного об'iкту спостерiгаються дуже слабкi протяжнi утворення. Вiд квазара 3С 273 виходить слабкий струмiнь - викид протяжнiстю близько 20". На такiй величезнiй вiдстанi цим кутовим розмiрам вiдповiдаi лiнiйна протяжнiсть близько 100 тисяч свiтлових рокiв. Цей струмiнь, крiм оптичного випромiнювання, випромiнюi також радiохвилi, так що квазар 3С 273 можна розглядати як подвiйне радiоджерело. Слiд помiтити, що аналогiчнi викиди спостерiгаються також i у деяких радiогалактик. Особливо цiкавий викид у однiii з найближчих до нас радiогалактик, про яке йтиметься далi.

Важливим питанням i приналежнiсть квазарiв до скупчень галактик. Довгий час не можна було вирiшити питання в позитивному значеннi. Це i зрозумiло, адже квазари випромiнюють в сотнi раз iнтенсивнiше за "нормальнi" галактики, тому останнi, що знаходяться в тому ж скупченнi, будуть дуже слабкi, щоб вивчатися спектроскопiчно. Адже критерiiм приналежностi до одного скупчення i однаковий червоний зсув у галактик i квазарiв. Тiльки для небагатьох, порiвняльно близьких квазарiв, вдалося знайти скупчення галактик, в яких вони знаходяться.

В даний час вiдома i занесена в каталоги понад тисячу квазарiв, що i дозволяi виконати iх статистичний аналiз. Перш за все, вдалося побудувати "функцiю свiтимостi" квазарiв, тобто iх розподiл по потужностi випромiнювання. З неi виходить, що вiдносна кiлькiсть квазарiв убуваi у мiру зростання потужностi iх випромiнювання. Найважливiшим результатом таких статистичних дослiджень i висновок про те, що на бiльш раннiх етапах еволюцii Вселеноi, коли ii розмiри були в 3-5 разiв менше нинiшнiх, квазарiв було набагато бiльше, нiж зараз. В ту вiддалену епоху квазарiв було майже стiльки ж, скiльки i "нормальних" галактик. Не можна виключити гiпотезу, що тодi всi галактики були квазарами! Цей важливий висновок, проте, маi потребу для свого пiдтвердження в нових наглядах.

Звертаi на себе увагу та обставина, що кiлькiсть квазарiв, починаючи iз значенням червоного зсуву, що перевершуi деяку межу (вiдповiдний збiльшенню довжини хвилi в 4,5 - 5 разiв), рiзко падаi. Звичайно, не можна виключити чисто iнструментальну причину цього явища, проте цiлком можливо, що квазари з великими червоними зсувами просто вiдсутнi. Така вiдсутнiсть природнiше всього пояснити тим, що якраз в цю епоху розвитку Всесвiту утворювалися шляхом конденсацii газу галактики. До цього (тобто при великому червоному зсувi) нi галактик, нi квазарiв просто не було. Такий висновок, звичайно, мав би дуже велике значення для проблеми еволюцii Вселеноi, оскiльки дозволив би уточнити епоху формування галактик, а отже, i зiрок. Потрiбнi, проте, ще новi високоякiснi нагляди, щоб його пiдтвердити.

Вище ми вже говорили про змiннiсть оптичного випромiнювання квазарiв. Як крайнiй прояв такоi змiнностi слiд згадати про "спалах" квазара 3С 279. В даний час вiн спостерiгаiться як злегка змiнна слабка зiрочка 18-й величини. Проте на старих астрономiчних фотографiях довоiнного часу (тобто задовго до вiдкриття квазарiв) цей об'iкт виявився iстотно бiльш яскравим - майже 13 величини! Це означаi, що вiн був яскравiше, нiж тепер, в сотню раз! Знаючи по червоному зсуву вiдстань 3С 279, можна знайти, що пiд час "спалаху" його свiтимiсть була майже в сотню раз бiльше, нiж у 3С 273 i в десять тисяч раз бiльше, нiж у нашоi Галактики! РЖ при цьому розмiри випромiнюючоi областi нiкчемно малi, менше свiтлового року. В даний час квазар 3С 279 вважаiться наймогутнiшим "маяком" Всесвiту. Ми бачимо, що розкид значень свiтимостей об'iктiв метагалактик надзвичайно вели майже такiй же, як у зiрок!

Велике значення для розумiння природи квазарiв мають дослiдження змiнностi iх радiовипромiнювання, особливо на сантиметровому дiапазонi. При цьому було показано, що моменти максимуму потоку випромiнювання повиннi мiнятися закономiрним чином iз змiною довжини хвилi. Так само повинен мiнятися i сам характер радiоспектру (дiаграма на 15 стор., де приведенi результати наглядiв спектрiв квазарiв в рiзнi моменти часу). На пiдставi теорii синхротронного випромiнювання можна по вiдомiй частотi, вiдповiднiй максимуму радiовипромiнювання, i величинi максимального потоку визначити кутовi розмiри джерел радiовипромiнювання, якi виявляються порядку тисячних часток секунди дуги. Знаючи (по величинi червоного зсуву) вiдстанi до квазарiв, можна тепер знайти лiнiйнi розмiри пов'язаних з ними компактних радiо-джерел. Встановлено, що iх розмiри менше одного свiтлового року, у згодi з оцiнками, одержаними на основi аналiзу змiнностi потоку.

Дотепер ми говорили тiльки про радiо i оптичному випромiнюваннi квазарiв i радiогалактик. Тим часом, в останнi десятирiччя все бiльше значення придбаваi дослiдження рентгенiвського випромiнювання цих об'iктiв метагалактик. Вперше рентгенiвське випромiнювання вiд позагалактичного об'iкту було знайдено ще в 1971 р. на першому спецiалiзованому рентгенiвському супутнику "Ухуру", що заклав основи сучасноi рентгенiвськоi астрономii. Цим об'iктом позначилася одна з найближчих радiогалактик NGC 4486. РЖншим рентгенiвським джерелом метагалактики виявилася яскрава сейфертовська галактика NGC 4151. Не пiдлягаi сумнiву, що випромiнюi активне ядро цiii галактики. Незабаром був знайдений слабкий потiк рентгенiвського випромiнювання i вiд першого вiдкритого квазара 3С 273, а також вiд радiогалактики Либiдь-А. Новий етап у вивченнi позагалактичних рентгенiвських джерел наступив в 1979 р., пiсля запуску космiчноi лабораторii iменi Ейнштейна. На цiй обсерваторii чутливiсть приймальноi рентгенiвськоi апаратури була в 1000 разiв вище, нiж на "Ухуру", при дуже хорошiй кутовiй роздiльнiй здатностi. В результатi виявилося можливим здiйснити масове визначення рентгенiвського випромiнювання великоi кiлькостi квазарiв, а також сейфертовських галактик. Крiм того, був одержаний великий наглядовий матерiал по рентгенiвському випромiнюванню скупчень галактик, що представляi особливий iнтерес.

Всього було дослiджено рентгенiвське випромiнювання бiльш нiж 100 квазарiв i велику кiлькiсть сейфертовських галактик i скупчень. Практично всi квазари i джерелами рентгенiвського випромiнювання, потужнiсть якого мiняiться в широких межах, вiд сотих часток повного випромiнювання нашоi Галактики до значень, в тисячу раз перевершуючих повну потужнiсть Галактики. Як правило, рентгенiвське випромiнювання квазарiв змiнне; це указуi (як у разi радiовипромiнювання), що воно виникаi в малiй областi. Наявнiсть могутнього рентгенiвського випромiнювання квазарiв i активних ядер галактик свiдчить про грандiознi процеси, пов'язанi з нагрiвом газу до температури порядка сотнi мiльйонiв градусiв, що вiдбуваються там. Мабуть, частина рентгенiвського випромiнювання не пов'язана з гарячою плазмою, а створюiться релятивiстськими електронами, що взаiмодiють з полем випромiнювання великоi густини (явище Комптона). В даний час, комбiнуючи тiльки рентгенiвськi i оптичнi нагляди, вдалося вiдкрити ряд нових квазарiв. Це наочно демонструi, що "проникаюча" здатнiсть рентгенiвськоi астрономii може бути навiть вище, нiж у радiоастрономii.

Знайшлися ''зниклi'' квазари

В 2000 роцi група австралiйських астроном на чолi з Р.Уебстер (R.Webster; Мельбурнськiй унiверситет) прийшла до вельми несподiваного висновку: серед всiх iснуючих у Всесвiтi квазарiв бiля 80% залишаються невiдкритими. Як вiдомо, квазар - неймовiрно могутнi точкове джерело радiовипромiнювання; по однiй з гiпотез, вiн i видаленою активною галактикою, яка одержуi енергiю в результатi аккрецii речовини на надмасивну чорну дiру, що знаходиться в центрi квазара. Провiвши нагляди декiлькох стiльникiв квазарiв, австралiйськi ученi знайшли, що випромiнювання бiля 80% з них надзвичайно сильно зсунуте в червону частину спектру. Астрономи ж, що працюють з оптичними приладами, шукають квазари, як правило, серед голубих об'iктiв. Якщо бiльшiсть квазарiв - червона, значить, основна iх маса нам все ще невiдома. Проте в березнi 1996 р. англiйськi астрономи С.Серджент i С.Ролiнгс "заспокоiли " своiх колег, показавши, що квазари, що спостерiгалися австралiйськими ученими, "нетиповi ". Уебстер i ii спiвробiтники вважали, що "почервонiння " об'iктiв, що вивчаються, викликано космiчним пилом, присутнiм в будь-якiй бiляквазарной областi. Проте англiйськi астрономи указують, що квазари, що спостерiгалися австралiйцями, володiють плоскими, "сплюснутими " радiоспектром. РЖншими словами, спектральна яскравiсть iх випромiнювання в радiодiапазонi з пiдвищенням частоти знижуiться дуже поволi. А це вважаiться важливою ознакою таких об'iктiв. Квазари, що вивчалися групою Уебстер, сильно випромiнюють на високих радiочастотах - в червонiй областi оптичного спектру. У такому разi спостережуване червоне випромiнювання викликаiться не космiчним пилом, а маi ту ж синхротронну природу, що i радiовипромiнювання квазарiв: зарядженi електрони випромiнюють, рухаючись з релятивiстською швидкiстю по спiралi уздовж магнiтно-силових лiнiй. Але при цьому збуджуiться лише плоский спектр червоного випромiнювання, що характерне лише для невеликоi групи квазарiв. Таким чином, число "упущених " астрономами квазарiв нiяк не може бути значним.

Астрономи нарештi побачили квазари другого типу

Припущення про iснування квазаров другого типа було вперше озвучено на початку 80-х рокiв, коли була побудована iдина модель квазарiв i iнших яскравих об'iктiв, що пiдживляються енергiiю вiд масивних черных дыр.

Звичайнi квазари знаходяться на вiдстанi декiлькох мiльярдiв свiтлових рокiв вiд Землi. Квазар другого типу, як i звичайний квазар, i дуже яскравим джерелом рентгеновского i iншого випромiнювання, але на вiдмiну вiд перших оточенi хмарою газу i пилу, яка зменшуi його яскравiсть видимому дiапазонi довжини хвиль. РЖнакше кажучи, до недавнього часу побачити квазар другого типу нiкому не вдавалося.

РЖ ось на днях людський погляд вперше поглянув на цей астрономiчний об'iкт. За заявою астрономiв, ця знахiдка i важливим кроком на шляху до розумiння того як на зорi iснування Всесвiту утворили чорнi дiри i галактики. В роботах брали участь фахiвцi з декiлькох обсерваторiй з рiзних краiн свiту, у тому числi з унiверситету Джонса Хопкинса i Пiвденноi iвропейськоi Обсерваторii. Для пошуку квазара другого типу були використанi рентгеновский космический телескоп "Chandra" i наземний Великий Телескоп Very Large Telescope (VLT) з Пiвденноi iвропейськоi обсерваторii в Чилi. Знайдений квазар другого типу розташований в пiвденному созвездии Печь на вiдстанi 9 мiльярдiв свiтлових рокiв вiд Землi.

В кожнiй галактицi квазар в центрi

Квазари тАФ це яскравi джерела випромiнювання в оптичнiй i iнших частинах спектру. Звичайно вони знаходяться в центрi якоi-небудь галактики. Серед астрофiзикiв поширена думка, що квазар i порiвняно невеликим гарячим газовим диском, що оточуi чорну дiру, маса якоi може складати 1011 мас Сонця.

Недавно фахiвцi вважали, що радiогалактики влаштованi iнакше, нiж тАЬквазарнiтАЭ. Проте, пiсля того, як знайшли в центрi радiогалактики Лебiдь А, розташованоi в 750 млн. св. рокiв вiд нас, крихiтне джерело iнфрачервоного випромiнювання, спiвпадаюче з радiоджерелом, думка кардинально помiнялася щодо пристрою всiх галактик. РЖнфрачервоне джерело схоже на квазар, але вiн дивно слабкий i невидимий в оптичнiй областi.

Вiдомо, що яскравiсть квазара в iнфрачервоному промiннi пропорцiйна його iнтенсивностi в рентгенiвському дiапазонi. Галактика Либiдь А тАФ могутнi джерело рентгенiвського випромiнювання.

Вiдповiдний йому але iнтенсивностi квазар був би повинен був випромiнювати в iнфрачервоному дiапазонi в 200 разiв сильнiше, нiж спостерiгаiться. Такий квазар можна б було легко спостерiгати в оптичному дiапазонi.

Надалi, ученi прийшли до висновку, що в центрi радiогалактики Лебiдь А розташований саме квазар, проте, вiн екрануiться тороiдальною хмарою газу i космiчного пилу (тАЬбубликомтАЭ).

Встановлено, що iнфрачервоне джерело в центрi Лебедя А лежить за щiльною водневою хмарою. Очевидно, воно i i частина того ж тАЬбубликатАЭ з дiаметром близько 10 св. рокiв, який був ранiше знайдений. РЖз Землi тАЬбубликтАЭ видний з торця, тому випромiнювання, що йде до нас з центру галактики, повинне пройти крiзь досить щiльне скупчення матерii. Згiдно наглядам астрономiв, скупчення пропускаi не бiльше 1/200 всього iнфрачервоного випромiнювання, поступаючого з об'iкту, що знаходиться усерединi нього. Якби не ця обставина, квазар, що лежить в центрi Лебедя А, виглядав би в 10 разiв яскравiше, нiж навколишня його галактика. Цей квазар тАФ рядовий серед подiбних об'iктiв, але вiн, мабуть, найближчий до нас. Наступний за ним по вiдстанi квазар ЗС 273 володii в 30 разiв бiльшою свiтимiстю.

Вiдкриття пiдтверджуi те, що було дотепер чисто теоретичним твердження, згiдно якому всi активнi галактики влаштованi в основному однаково, але при наглядi iз Землi вони можуть виглядати рiзно тАФ залежно вiд своii орiiнтацii щодо нас.

Вместе с этим смотрят:

Aerospace industry in the Russian province

РЖсторiя ракетобудування Украiни

Авиационно-космические отрасли в российской провинции

Аналiз гiпотез виникнення Землi i Сонячноi системи

Антропний принцип у Всесвiтi