Все о космосе

Космос. Астрономия. Вселенная. Наука

Leaf
Главная
Новости
FAQ по Астрономии
Астрословарь
Древняя астрономия
Современные теории
Метагалактика
Солнечная система
Статьи о космосе
Космонавтика
Галерея астрофото
Популярно о космосе
Карта сайта
Поиск
Обратная связь
Партнеры

Астрономия


Leaf Главная arrow Метагалактика arrow Звезды arrow Квазары



Квазары PDF Напечатать Е-мейл
Оглавление статей
Квазары
Страница 2
Страница 3
Страница 4

 

 

 

Со времени первого отождествления спектральных линий квазаров были обнаружены сотни таких источников. Их красные смещения составляют 15—340%; последнее значение было отмечено у квазара ОН 471, обнаруженного в 1973 г. Красное смещение в 340% соответствует скорости убегания (удаления) 263000 км/с — это 90% скорости света! Данный факт поразителен сам по себе, а при попытке объяснить такое красное смещение следует предположить, что эти волнующие воображение объекты, по-видимому, разбросаны по всему космосу почти до самого горизонта наблюдаемой Вселенной. Отметим, что скорость убегания, равная 263 000 км/с, говорит о том, что объект находится на расстоянии 11 млрд. световых лет. Согласно оценкам, Большой Взрыв, который гипотетически считается моментом образования Вселенной, произошел около 12 млрд. лет назад. Таким образом, свет от источника ОН 471 отправился в путь спустя лишь миллиард лет после «рождения мира».

Как мы уже знаем, если линии в спектре какого-либо объекта смещены в красную сторону, эта означает, что объект удаляется от нас. (Большим смещениям спектральных линий соответствуют большие скорости убегания.) Итак, красное смещение в спектре космического тела свидетельствует о том, что он удаляется, а скорость удаления в свою очередь позволяет оценить расстояние до этого объекта. В гл. 2 мы уже отмечали, что существует непосредственная связь между красным смещением и расстоянием, измеренным по видимому угловому размеру и видимой звездной величине объекта, и это дает возможность определять расстояния до некоторых удаленных галактик. «Закон Хаббла» остается верным и по сей день, хотя значение константы в нем все время уточняется. Тем не менее зависимость между скоростью убегания объекта и расстоянием до него является превосходной меркой, и пока еще никому не удалось доказать ее несостоятельность. Этот закон дает нам метод, используя который мы можем измерить внегалактические расстояния с точностью до 20%. Хотя подобная точность не столь высока, как нам бы хотелось, красное смещение остается единственным способом измерения расстояний до самых далеких галактик.

Изучение спектров большого числа квазаров показало, что всем им присуще красное смещение — ни один спектр не выявил синего смещения. Это хорошо согласуется с представлениями астрономов: поскольку у всех квазаров смещения спектральных линий происходят только в красную сторону, значит, все они удаляются от нас, участвуя в общем расширении Вселенной.

Когда выяснилось, что квазары находятся на космологических расстояниях, сразу же стало очевидно, что они должны обладать невероятно большой светимостью. Как же иначе объект может быть таким ярким, что легко наблюдается в 15—20-сантиметровый телескоп, тогда как для фотографирования обычных объектов, удаленных на такие же расстояния, требуются большие телескопы, продолжительные экспозиции и сверхчувствительные фотопластинки? Для оценки светимости квазаров астрономы провели несложные расчеты и были поражены, обнаружив, что некоторые из этих объектов излучают в 100 раз больше энергии, чем самые крупице галактики нашей Вселенной, содержащие свыше сотни миллиардов звезд. Получаемые при этом значения энергии почти невозможно себе представить.

Рассмотрим модель квазара. За одну только секунду квазар излучает энергию порядка 1047 эрг, что составляет 0,1% полной энергии, излучаемой во время взрыва очень мощной сверхновой. Умножив это число на число секунд в году, получим 1054 эрг. Но некоторые квазары заведомо существуют уже несколько миллионов лет. Следовательно, энергия, излученная такими квазарами, составляет примерно 1060—1061 эрг. Нужен титанической силы взрыв, чтобы дать подобный выход энергии.

Хотя это и невероятно огромная энергия, но, насколько известно в настоящее время, в природе нет законов, запрещающих излучение такого количества энергии. Очевидно, астрономы обнаружили на окраинах Вселенной новый класс сверхъярких объектов. На что же они похожи?

Прежде всего они, подобно звездам, очень компактны. И снова мы должны повторить, что нет такого закона природы, который накладывал бы ограничения на возможные размеры тела, правда, как мы уже видели, при условии, что оно не сжато до размеров гравитационного радиуса. Полученные спектры квазаров помимо красного смещения выявляют наличие как эмиссионных, так и абсорбционных линий. Известно, что эмиссионные линии излучаются горячим разреженным газом. Отождествление эмиссионных линий квазаров позволило обнаружить наличие знакомых элементов: водорода, гелия, углерода, кислорода и неона. Более того, как оказалось, многие элементы ионизованы, то есть их атомы потеряли по одному или больше электронов. Обнаруженные абсорбционные линии указывают на присутствие холодного газа, поглощающего часть излучения этих объектов. С природой абсорбционных линий связана некоторая неопределенность. Поглощающий холодный газ может находиться как вблизи квазара, так и где-то в космическом пространстве между галактиками. И действительно, в спектрах некоторых квазаров абсорбционные линии оказываются смещенными в красную сторону на разные величины. Не исключено, что эти линии обусловлены межзвездными облаками, движущимися вдоль луча зрения между источником излучения и наблюдателем. Здесь пока еще нет ничего, что казалось бы непонятным. Все проблемы впереди.

Уже первое исследование радиоисточника ЗС 48 показало, что его светимость меняется. Чтобы подтвердить этот факт, астрономы обратились к старым пластинкам Гарвардской обсерватории. Однако измерения яркости по этим пластинкам связаны с такими ошибками, что первоначально больших изменений не было замечено. Но уже в первых фотоэлектрических наблюдениях этого квазара в 1963 г. обнаружились изменения потока энергии почти на 0,4 звездной величины за время около 13 месяцев. Так как объект ЗС 273 оказался ярчайшим квазаром (13-й звездной величины), астрономы начали искать его на старых пластинках, полученных на Гарвардской и Пулковской обсерваториях за период около 80 лет. Эти пластинки засвидетельствовали значительные флуктуации светимости с характерным временем порядка нескольких лет и ряд вспышек, имеющих более короткую продолжительность — от нескольких месяцев до недель.

В результате детальных оптических исследований квазара ЗС 345 были обнаружены изменения светимости на 50 % за промежуток времени около 20 дней; кроме того, наблюдалось расщепление одной из спектральных линий (принадлежащих магнию) с тем же периодом. Особенно эффектным оказался квазар ЗС 466 — поток его излучения менялся почти в 20 раз в течение нескольких месяцев, а иногда наблюдались изменения светимости в 2 раза на протяжении нескольких дней. Помимо вариаций оптического излучения квазаров астрономы обнаружили также изменения мощности их радиоизлучения. Для некоторых квазаров они достигают 40%. Наблюдаются даже колебания в миллиметровой области спектра. Такое непрерывное изменение потока излучаемой энергии в различных частях электромагнитного спектра оказывается одной из сложнейших загадок при объяснении свойств квазаров.

Время, необходимое лучу света, чтобы пересечь какой-либо объект, является мерой диаметра этого объекта. В качестве примера укажем, что Земля находится от Солнца на расстоянии около 150 млн. км. Свет, распространяясь со скоростью 300 000 км/с, или около 18 млн. км/мин, затрачивает 8,3 мин на прохождение этого расстояния. А чтобы достигнуть орбиты Плутона, свету необходимо около 6 ч. За 4,5 с свет пересекает солнечный диаметр. И нужно 100 000 лет, чтобы свет добрался с одного края Млечного Пути до другого. Запомним это и перейдем к квазарам.

Некоторые из этих объектов излучают столько света, сколько излучают 100, вместе взятых, галактик, каждая из которых содержит примерно 100 млрд. звезд. Чтобы излучать такое чудовищное количество энергии, источник света должен быть сравнительно большим. Но в таком случае, как же объяснить флуктуации излучения подобных объектов с периодом несколько дней? Это кажется абсурдным.

Предположим, мы вдвое увеличили орбиту Плутона; тогда свету потребуется около суток, чтобы пройти от одного' края новой орбиты до другого. Что касается квазаров, излучение которых меняется с периодом порядка суток, то законы физики требуют, чтобы их размеры не превышали существенно размеров Солнечной системы. А если занимаемый ими объем столь мал, то как можно упаковать в него 10000 млрд. звезд, необходимых для излучения такого количества энергии? Именно данные о переменности излучения квазаров и есть тот краеугольный камень, на котором основываются многие теории, предложенные для их объяснения.



<Предыдущая   След.>