Квазары - квазистационарные звезды

Квазары

Презентацию подготовил : ученик 11-Б класса

Ковальчук Артур

Что такое квазар?

• Квазар – мощное далёкое активное ядро галактики, которое является одним из самых ярких объектов во Вселенной. Мощность излучения одного квазара иногда в десятки и сотни раз превышает суммарную мощность всех звёзд таких галактик, как наша. Кроме современного определения, существовало ещё и первоначальное: «Квазары — класс небесных объектов, которые в оптическом диапазоне похожи на звезду, но имеют сильное радиоизлучение и малые угловые размеры». Оно сложилось в конце 1950-х - начале 1960-х, когда были открыты первые квазары и их изучение только началось.

• В наше время ученые всё ещё не сходятся в одном мнении насчёт квазаров. Иногда их относят к огромным чёрным дырам, интенсивно всасывающим в себя всё, что их окружает. Частицы, приближаясь к ним, разгоняются, сталкиваются друг с другом, и это приводит к мощным радиоизлучениям. Под воздействием магнитного поля чёрной дыры частицы собираются в пучки, которые разлетаются от её полюсов. Этот процесс сопровождается очень ярким свечением. Также есть версия, что квазары – это галактики в начале своей жизни. Фактически, мы видим их появление. Кое-кто считает, что это молодые галактики, поглощаемые чёрной дырой.

Параметры квазаров

Сам термин quasar произошел от слов quasi stellar и radio source, что означает «квазизвёздный радиоисточник». В настоящее время многие астрономы в своих трудах называют его QSOs. От звёзд их отличает громадная мощность излучения. Она может превышать мощность излучения всех звёзд целой галактики в сотни раз. Мощь так велика, что некоторые квазары, отдалённые от нас на миллиарды световых лет, мы можем увидеть с помощью обычного телескопа. Несмотря на то, что квазары оптически схожи со звёздами, излучаемые ими энергии нельзя и близко сравнивать друг с другом. Получасовая мощность излучения квазара может быть сопоставима с энергией, выделившейся при взрыве сверхновой. Следы предшествующих галактик были обнаружены вокруг квазаров. Их распознавали как объекты с красным смещением, которые имеют электромагнитное излучение вместе с радиоволнами и невидимым светом, и имеющие маленькие угловые размеры. Данные факторы до открытия квазаров не давали возможности отличить их от звёзд — точечных источников. Наоборот, протяженные источники скорее соответствуют форме галактик. Для сравнения: коэффициент средней величины самого яркого квазара составляет 12,6, а самой яркой звезды — 1,45.

Модель квазаров

• Наиболее вероятную модель, которая смогла бы описать его наблюдаемые свойства, можно представить следующим образом: в центре вращающегося аккреционного диска располагается сверхмассивная черная дыра. Его центральная горячая часть представляет собой источник электромагнитного излучения и

быстрых космических частиц, которые могут распространяться только вдоль оси диска, образуя два противоположно направленных джета.

Тяготение квазаров

• Теория тяготения Эйнштейна утверждает, что свет, проходя через сильное гравитационное поле, искривляет свою траекторию. Знаменитая проверка этой теории была время солнечного затмения в 1919 году. Положения звезд немного изменились из-за того, что лучи света, проходя очень близко от Солнца, несколько отклонились от прямой линии. Квазары тоже демонстрируют этот эффект, но гораздо драматичнее. Они редко оказываются на

небе по соседству друг с другом, но в 1979 году астрономы обнаружили пару идентичных квазаров, расположенных близко друг к другу. На самом деле это оказались два изображения одного и того же объекта, свет от которого был искажён гравитационной линзой. Где-то на пути луча света, идущего от этого квазара, находится нечто очень плотное и массивное. Тяготение этого объекта и расщепляет свет в двойное изображение. Сейчас известно много гравитационных линз. Некоторые из них создают многократные изображения далеких квазаров. В других случаях далекий квазар расплывается в красивую светящуюся дугу.

Излучение и переменность

В большинстве случаев излучение квазаров является настолько сильным, что затмевает собой галактику, в которой находится сам квазар. Кроме оптического, инфракрасного, ультрафиолетового и рентгеновского излучения они выбрасывают потоки быстрых элементарных частиц — космических лучей, которые, перемещаясь в магнитных полях, образуют радиоизлучение квазара. Потоки этих лучей в основном покидают квазар в виде джетов, как описано в пунктах выше, при этом создавая два «радиооблака» на его противоположных сторонах. Когда Земля выросла до современной массы, она нагрелась за счет распада изотопов и путем улавливания кинетической энергии от столкновения крупных обломков.

Настоящая загадка — переменность квазаров. Они изменяют свою светимость с необычайной частотой. Период изменений может исчисляться годами, неделями и сутками. Это, вероятно, их основное свойство. Рекордом считается изменение блеска в 25 раз за один час. У галактик таких изменений не бывает. Эта переменность характерна для всех излучений квазара. Исходя из последних наблюдений, выясняется, что большая часть квазаров расположена возле центров громадных эллиптических галактик.

Расстояния до квазаров

Квазары являются одними из самых отдаленных объектов во Вселенной. Они имеют самое большое инфракрасное излучение. С помощью спектрального анализа астрономы имеют возможность определять скорость движения различных тел, расстояние между ними и до них от Земли. Если цвета излучения квазара краснеют, значит, он движется по направлению от Земли, чем больше сдвиг спектра в сторону красного — тем дальше становится квазар и его скорость растёт. Все квазары имеют такой сдвиг и движутся на очень высоких скоростях, которые, в свою очередь, бесконечно меняются. Доказано, что скорость их движения достигает отметки 240 тысяч км/сек, что составляет почти 80% от скорости света. Так как это самые отдалённые от нас объекты, сегодня мы наблюдаем их движение, которое происходило миллиарды лет назад — так долго их свет добирается до Земли. Скорее всего, самыми отдалёнными, а поэтому и самыми древними являются именно квазары. Космос позволяет нам увидеть их такими, какими они только появились 10 миллиардов лет назад. Можно предположить, что некоторые из них уже прекратили своё существование.

История наблюдений

История квазаров началась с проводимой радиообсерваторией «Джорделл Бэнк» программы измерений видимых угловых размеров радиоисточников.

Первый квазар, 3C 273, был обнаружен в конце 1950-х Аланом Сендиджем и Томасом Метьюзом во время радиообзора неба. В 1963 году было известно уже 5 квазаров. В том же году голландский астроном Мартин Шмидт доказал, что линии в спектрах квазаров сильно смещены в красную сторону. Принимая, что это красное смещение вызвано эффектом космологического красного смещения, возникшего в результате удаления квазаров, расстояние до них определили по закону Хаббла. Почти сразу, 9 апреля 1963 года, Ю. Н. Ефремовым и А. С. Шаровым по фотометрическим измерениям снимков источника 3C 273 была открыта переменность блеска квазаров с периодом всего лишь в несколько дней.

Один из ближайших и наиболее яркий квазар 3C 273 имеет блеск около 13m и красное смещение z = 0,158. Самые далёкие квазары, благодаря своей гигантской светимости, превосходящей в сотни раз светимость обычных галактик, регистрируются с помощью радиотелескопов на расстоянии более 12 миллиардов световых лет.

На июль 2011 года самый удалённый квазар, ULAS J1120+0641, находился на расстоянии около 13 миллиардов световых лет от Земли. Нерегулярная переменность блеска квазаров на временных масштабах менее суток указывает на то, что область генерации их излучения имеет малый размер, сравнимый с размером Солнечной системы.

На сегодня сложно определить точное число обнаруженных квазаров из-за их постоянного открытия и отсутствия четкой границы между ними и другими типами активных галактик. В 2005 году группа астрономов указала о 195 000 квазаров, а на сегодняшний день их число перевалило за 200 000.

Известные квазары

3C 273

3C 273 — квазар в созвездии Дева. Считается первым астрономическим объектом, идентифицированным в качестве квазара. Интенсивно исследуется на протяжении многих лет, начиная с открытия квазаров.

Самый яркий квазар на звёздном небе Земли, а также один из самых близких.

Крест Эйнштейна

Крест Эйнштейна — гравитационно лицензированное изображение квазара, располагающегося по оси зрения за галактикой ZW 2237+030. Это учетверённое изображение образует крест с галактикой-линзой в центре, поэтому его назвали Крест Эйнштейна. Этот квазар может быть найден в созвездии Пегаса.

ULAS J1120+0641

ULAS J1120+0641 — квазар в созвездии Льва.

По данным на 2014 год, это самый удалённый из всех известных квазаров и первый с красным смещением более 7.

Его красное смещение соответствует моменту времени 0,77 миллиарда лет после Большого взрыва.

HE0450-295

E0450-295 — квазар в созвездии Резец.

Его называют «голый квазар» и «бездомный квазар», поскольку не обнаружена содержащая его галактика.

Согласно оценкам, он находится на расстоянии около одного миллиарда парсек от нас.

Спасибо за внимание!