Исследования квазаров

Работу выполнила Чернышова Мария,

11А класс СОШ №1 г. Олонца

Учитель: Жукова Е.В.

Во Вселенной существуют огромное множество ярких космических объектов: звезд, галактик, нейтронных звезд. Но яркость даже самой большой галактики с самой массивной черной дырой – не предел. Они гаснут на фоне самых ярких объектов нашей Вселенной – квазаров. Квазары – самые яркие объекты наблюдаемой Вселенной, их яркость превышает яркость галактик в несколько раз. Сами они представляют из себя одну или более яркую Черную дыру, размер которой зачастую составляет несколько световых дней, что сравнимо с размерами нашей Солнечной системы.

В настоящее время распространена гипотеза, что квазары – это активные ядра галактик, и что их избыточный свет – результат того, что газ, попадая в Черную дыру и нагреваясь от высокой скорости и давления до миллионов градусов частично попадает на квазар, тем самым давая ему энергию для его свечения.

История квазаров началась с радиообсерваторирии «Джодрелл Бэнк», первый квазар был открыт в конце 1950 годов Аланом Сендиджем и Томасом Метьдьюзом и называется 3С 48. Он имел самое большое на то время красное смещение в радиодиапазоне, что и привело к появлению термина «квазар». Их обнаруживают благодаря их сильному красному смещению в радиодиапазоне. Квазары используются в космонавтике, в частности межпланетными станциями. По радиоизлучению квазаров можно определять положение космических аппаратов в межпланетном пространстве. Но несмотря на их большую яркость обнаружить их невооруженным глазом невозможно. Это обусловлено тем, что квазары – объекты далекие. Самый близкий открытый сейчас к нам квазар – 3С 273, расположен на расстоянии 600 миллионов световых лет от нас, состоит из двух Черных дыр и находится в галактике Маркарян 231.

Самые далёкие квазары, благодаря своей гигантской светимости, превосходящей в сотни раз светимость обычных галактик, регистрируются с помощью радиотелескопов на расстоянии более 12 млрд св. лет. На июль 2011 года самый удалённый квазар (ULAS J112001.48+064124.3 ) находился на расстоянии около 13 млрд св. лет от Земли.

Очень сложно определить точное число обнаруженных на сегодняшний день квазаров. Это объясняется, с одной стороны, постоянным открытием новых квазаров, а с другой — отсутствием чёткой границы между квазарами и другими типами активных галактик. В опубликованном в 1987 году списке Хьюитта — Бэрбриджа число квазаров 3594. В 2005 году группа астрономов использовала в своём исследовании данные уже о 195 000 квазаров.

Квазары находятся в центре активных галактик и являются одними из самых ярких объектов, известных во Вселенной, излучая в тысячу раз больше энергии, чем Млечный путь, который содержит от 200 до 400 миллиардов звезд. Болометрическая (интегральная по всему спектру) светимость квазаров может достигать 10 46 —10 47  эрг/с. В среднем, квазар производит примерно в 10 триллионов раз больше энергии в секунду, чем наше Солнце (и в миллион раз больше энергии, чем самая мощная известная звезда), и обладает переменностью излучения во всех диапазонах длин волн. Спектр плотность излучения квазара распределёна почти равномерно от рентгеновских лучей до дальнего инфракрасного диапазона с пиком в ультрафиолетовом видимом диапазонах, причем некоторые квазары также являются сильными источниками радиоизлучения и гамма-излучения. С помощью изображений высокого разрешения, полученных с наземных телескопов и космического телескопа Хаббла, в некоторых случаях были обнаружены «галактики-хозяева», окружающие квазары. Эти галактики обычно слишком тусклые, чтобы их можно было увидеть на ярком свете квазара. Средняя видимая звёздная величина большинства квазаров мала и их нельзя увидеть с помощью небольших телескопов. Исключением выступает объект 3C 273, видимая звёздная величина, которого составляет 12,9, .

Квазары называют маяками Вселенной. Они видны с огромных расстояний (вплоть до красного смещения, превышающего  z  = 7,5), по ним исследуют структуру и эволюцию Вселенной, определяют распределение вещества на луче зрения: сильные спектральные линии поглощения водорода разворачиваются в лес линий по красному смещению поглощающих облаков. Ввиду большой удалённости квазары, в отличие от звёзд, выглядят практически неподвижными (не имеют параллакса), поэтому радиоизлучение квазара используется для высокоточного определения с Земли параметров траектории автоматической межпланетной станции.

По состоянию на конец 2017 года наиболее удалённым обнаруженным квазаром является ULAS J1342+0928 с красным смещением 7,54. Свет, наблюдаемый от этого квазара, был испущен, когда Вселенной было всего 690 миллионов лет. Сверхмассивная чёрная дыра в этом квазаре, оценённая в 800 миллионов солнечных масс, является самой отдалённой чёрной дырой, определённой на сегодняшний день.

В январе 2019 года было объявлено об обнаружении самого яркого квазара — его яркость оценивается в 600 трлн солнечных. Квазару присвоено имя J043947.08+163415.7, расстояние до объекта составляет примерно 12,8 млрд световых лет (красное смещение z = 6,51).

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, но в 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.