Квазари - Светът е красив

Квазари (Английски квазари, съкратено от английски квазизвезден радиоизточник - квазизвезден радиоизточник) - екстрагалактически обекти с подобни на зори изображения и силни емисионни линии с голямо червено изместване в спектъра.

Квазарите са открити през 1963 г. като източник на радиоизлъчване. Впоследствие бяха открити квазаги, които не се различават по оптични характеристики от квазарите, но не и по радиоизлъчване. Днес и двата вида обекти се наричат квазари: първият са радио гласове (или радиоактивни), а вторият са радиоактивни (или радиоактивни). Квазарите с радио гласове съставляват няколко процента от общия брой на квазарите.

В спектрите на много квазари, в допълнение към емисионните линии, има една или повече системи на абсорбционни линии, чиито червени отмествания са по-малко, отколкото в емисионните линии. Тези абсорбционни линии се образуват по пътя между квазарите и наблюдателя. Квазарите имат най-голяма светимост сред всички обекти във Вселената, например мощността на излъчване на квазарите S5 0014 +81 в оптичния диапазон надвишава 5.1014L. Високата светимост на квазарите позволява да се наблюдават на много големи разстояния. Разкрити квазари с червено отместване z> 4.

Квазарите показват променливост в широк диапазон от продължителност на цикъла, от няколко дни до няколко години. Амплитудата на променливостта във филтъра B обикновено е 0,5-1,5 m, въпреки че в някои квазари тя не надвишава 0 lM. Съществува обаче група оптично променливи квазари, чиито вариации на яркостта достигат 6,0 m. Оптично променливите квазари често се комбинират с BLL в един клас - блазари. Квазарите принадлежат на галактики с активни ядра. Повечето от тях са свързани със спирални галактики. По природа квазарите вероятно са близо до сепфертианските галактики, към които те се присъединяват от страната на висока яркост.

В началото на XXI век е установено, че квазарите са галактики, които имат свръхмасивни черни дупки в своите центрове.

История на наблюдението на квазарите

Повече от 200 000 квазари са известни благодарение на Sloan Digital Sky Survey. Всички наблюдавани квазарни спектри имат червени отмествания между 0,06 и 6,5. Прилагането на закона на Хъбъл досега показва, че червените отмествания са съществували между 780 милиона и 28 (?) Милиарда светлинни години. Чрез големи разстояния до най-отдалечените квазари и ограничената скорост на светлината ги виждаме в много ранната Вселена. Повечето от известните квазари са на повече от три милиарда светлинни години от нас. Въпреки че квазарите са слаби обекти, когато се гледат от Земята, фактът, че те са видими досега, означава, че те са леки обекти в познатата вселена. Най-яркият квазар в небето е 3C273 в съзвездието Дева. Той има средна привидна величина 12,8 (достатъчно ярка, когато се гледа през малък телескоп) и има абсолютна величина -26,7. От разстояние 33 светлинни години този обект трябва да свети в небето толкова ярко, колкото нашето Слънце. По този начин в квазарите яркостта на светлината е около 2 трилиона (2x1012) пъти по-голяма от тази на нашето Слънце и около 100 пъти по-голяма от общата светлина на средните гигантски галактики като нашия Млечен път. Hyperascravium quasar APM 08279 +5255 е открит през 1998 г., абсолютната му величина е 32,2, въпреки че изображенията на телескопа Хъбъл и 10-метровите телескопи Keck с висока разделителна способност показват, че тази система е гравитационно обектив. Изследването на гравитационната леща на тази система дава оценка на нарастването на светимостта на квазара, дължащо се на лещиране с порядък (

десет). Този квазар все още е по-ярък от съседните квазари, като 3C 273. Квазарите са били много по-често срещани в ранната Вселена. Това откритие от Мартин Шмит от 1967 г. свидетелства срещу стационарната космология на Фред Хойл в полза на модела на Големия взрив. Квазарите показват къде масивните черни дупки растат бързо (чрез натрупване на материя). Масите на черните дупки растат равномерно с нарастващата маса на звездите в галактиките, което все още не е обяснено. Едната идея е, че струите радиация и ветровете от квазарите пречат на образуването на нови звезди в галактиката, процес, наречен обратна връзка. Известно е, че струите, произвеждащи силно радиоизлъчване в някои квазари в центровете на галактически клъстери, имат достатъчна мощност, за да предпазят горещия газ в тези клъстери от охлаждане и падане върху централната галактика. Открито е, че квазарите променят яркостта си с течение на времето. Някои промени в яркостта настъпват в продължение на месеци, седмици, дни или часове. Това означава, че квазарите генерират и освобождават своята енергия от много малък регион, тъй като всяка част от квазара трябва да е в контакт с други части на такива интервали, за да координира вариационната яркост на светлината. Тъй като квазарът променя яркостта във времева скала от няколко седмици, размерът му не може да бъде по-голям от няколко светлинни седмици. Голямо количество радиационна мощност от малък регион изисква много по-висока ефективност на източника от ядрения синтез. Освобождаването на гравитационната енергия от материя, падаща към масивна черна дупка, е единственият известен процес, който може непрекъснато да генерира такава висока мощност. (Звездни експлозии - избухванията на супернови и гама-лъчи могат да доставят тази мощност само за няколко минути.) Черните дупки бяха разглеждани от много астрономи през 60-те години като нещо екзотично. Те вярваха, че червеното изместване е резултат от някакъв друг (неизвестен) процес и съответно квазарите не са толкова далечни, колкото предвижда законът на Хъбъл. Тази дискусия около червеното изместване продължава от много години. В момента има много доказателства (наблюдение на майчините галактики, откриване на абсорбционни линии в спектрите на квазарите, произтичащи от разпространението на тяхната светлина в космоса, гравитационна леща), че червеното изместване на квазарите е причинено от Хъбъл разширяване и квазарите са мощни източници, както се очаква. Квазарите имат същите свойства като активните галактики, но са по-мощни. Тяхната радиация не е топлинна (т.е. не е черно тяло). Част от енергията (

10%) се наблюдава под формата на струи (като радио галактики), които представляват значително (но малко известно) количество енергия под формата на високоенергийни релативистки частици (по-специално електрони и протони или електрони и позитрони) . Квазарите могат да се наблюдават в почти всички части на електромагнитния спектър - включително радио, инфрачервени, оптични, ултравиолетови, рентгенови и дори гама диапазони. Повечето квазари са най-ярки в ултравиолетовия регион (около 1216 ангстрема или 121,6 nm), но поради значителното червено изместване на тези източници, пикът на яркостта се наблюдава в червения цвят 9000 ангстрема (900 nm) близо до инфрачервения регион. Малка част от квазарите имат силно радиоизлъчване, което идва от струи - струи частици, движещи се със скорости, близки до скоростта на светлината. Когато наблюдаваме струята, виждаме, че тя изглежда като пламък и често съдържа региони, които се отдалечават от центъра по-бързо от скоростта на светлината. Тази оптична илюзия се дължи на релативистки ефекти. Червеното изместване на квазарите се измерва чрез ярки спектрални линии на оптичния и ултравиолетовия спектър. Тези линии са по-ярки от непрекъснатия спектър, поради което се наричат емисионни линии. Те имат ширина, еквивалентна на няколко процента от скоростта на светлината, причинена от доплерово изместване поради бързото движение на излъчващия газ. Бързото движение на газа ясно показва голямата маса на квазара. Емисионните линии на водорода (главно серията Lyman и Balmer), хелий, въглерод, магнезий, желязо и кислород са ярки линии. Атомите, излъчващи тези линии, са едновременно неутрални и силно йонизирани. Този широк диапазон на йонизация означава, че газът, който квазарът излъчва, не е напълно горещ и не образува отделни звезди. "Железните квазари" показват силни емисионни линии на ниско йонизирано желязо (FeII), например IRAS 18508-7815.

Тъй като свойствата на квазарите са близки до тези на всички активни галактики, техните емисии могат да бъдат сравнени с малки активни галактики, в които има свръхмасивни черни дупки. За да създаде яркост на светлината от 1040 вата или джаула в секунда (типична яркост на квазар), свръхмасивна черна дупка трябва да консумира материя със скорост от 10 звезди годишно. Най-ярките известни квазари консумират 1000 слънчеви маси материя годишно. Най-високата консумация на веществото се оценява на до 600 земни маси на час. Квазарите се "включват" и "изключват" в зависимост от тяхната среда - черните дупки абсорбират околните газове и прах за относително кратък период от време, много по-малък от възрастта на Вселената, след завършване на натрупването на материя върху черна дупка, квазарът се превръща в обикновена галактика.

Квазарите предоставят информация за ранния период на Вселената - края на реонизацията. Спектрите на самите квазари (червено отместване ≥ 6) съдържат абсорбционни линии, показващи, че средата в тези моменти е била пълна с неутрален газ. По-близо до нас, квазарите не показват области на поглъщане, но техните спектри съдържат управлявана област, известна като Lyman-alpha Les. Това показва, че междугалактическата среда претърпява повторна йонизация и че неутралният газ съществува само в малки облаци. Друга интересна особеност на квазарите е, че те съдържат химически елементи, по-тежки от хелия, което показва, че галактиките са навлезли в масивна фаза на формиране на звезди (създавайки визия от трето поколение) във времевия интервал между Големия взрив и първите наблюдавани квазари. Светлината от тези звезди е наблюдавана през 2005 г. на космическия телескоп на NASA Spitzer, въпреки че тези наблюдения все още изискват потвърждение.