Сегодня мы продолжим изучение самых мощных объектов Вселенной и познакомимся с квазарами, которые своим существованием обязаны чёрным дырам.
Квазар (также известный как квазизвездный объект) - чрезвычайно светящееся активное ядро галактики, питаемое сверхмассивной черной дырой, массой от миллионов до десятков миллиардов солнечных масс, окруженное газообразным аккреционным диском. Газ в диске, падающий в сторону черной дыры, нагревается из-за трения и выделяет энергию в виде электромагнитного излучения.
Слово «квазар» происходит от соединения двух английских терминов: quasi-stellar («квазизвездный», «похожий на звезду») и radio source («радиоисточник»). Такое имя яркие космические объекты получили в конце 1950-х, когда астрономы впервые начали замечать их. Однако позже выяснилось, что квазары — не звезды, а молодые галактики, которые расположены на огромной дистанции от Солнечной системы.
Квазары видны с Земли из-за своей необычайной яркости, которая может в тысячу раз превышать свечение Млечного пути. Обычный квазар в 27 трлн. раз ярче Солнца. Если он внезапно появился бы на месте Плутона, то это превратило бы все океаны Земли в пар за пятую долю секунды.
По мнению современных ученых, яркость квазаров вызывается активными ядрами галактик (AЯГ).
Теоретически в центре АЯГ находится сверхмассивная (массой в 100 тыс. — 100 млрд Солнц) черная дыра. Её окружает так называемый аккреционный диск — нагретое на миллионы градусов пространство, которое возникает от постоянного трения частиц газа, пыли и других материалов, постоянно сталкивающихся друг с другом.
Непреодолимое притяжение энергии черной дыры заставляет вещество (частицы газа, пыли и другие) двигаться к центру по спирали и превращаться в аккреционный диск – структуру, возникающую при падении обращающихся частиц на массивное космическое тело. Магнитная индукция чёрной дыры посылает часть вещества к полюсам, где создаются джеты – узкие пучки, излучающие радиоволны. На краях аккреционного диска температура понижается, и длина волн возрастает до инфракрасного спектра.
Именно аккреционный диск формирует радиацию. Нагреваясь, он производит радиоволны, обычный свет, рентгеновское и ультрафиолетовое излучение. Из-за этого квазары светят так ярко.
Из-за того, что квазары находятся очень далеко от Земли, мы видим только описанный центр. Никакие другие части пока запечатлеть невозможно. Физик Энди Бриггс сравнивает эту ситуацию с проезжающей вдалеке ночью машиной: неясна марка, кузов и цвет автомобиля, а заметен только свет его фар.
Квазары и процесс возникновения их мощного излучения всё ещё не разгаданы до конца.
Возникает вопрос: если квазар – это сверхмассивная чёрная дыра, которая только всасывает всё, то как он может испускать потоки? Считается, что электромагнитное поле внутри чёрной дыры настолько мощно, что заставляет частицы направляться к полюсам, а затем потоком вылетать наружу, образуя джеты.
Рассматривается несколько версий, объясняющих чем квазары являются по сути. Эти версии мы уже выше обозначили, а теперь только чётко уточним:
1. Большинство учёных-астрофизиков склонны предполагать, что квазар - это чёрная дыра гигантского масштаба, поглощающая окружающее вещество.
2. Другая гипотеза считает квазары юными галактиками в период их формирования.
3. Существует вариант, объединяющий две версии, согласно которому, чёрная дыра поглощает зарождающееся вещество галактики.
Нужнo пoнимaть, чтo вce квaзapы удaлeны oт нac нa знaчитeльныe диcтaнции. Caмый близкий pacпoлoжeн в нескольких млрд. (!) световых лет. Taк чтo, мoжнo cкaзaть, чтo в coвpeмeннoй Bceлeннoй иx ужe нe ocтaлocь. Чтo c ними cлучилocь? Hиктo тoчнo нe знaeт. Ho, ecли ocнoвывaтьcя нa иcтoчникe питaния, тo, cкopee вceгo, вcё дeлo в тoм, чтo зaпac тoпливa пoдoшeл к нулю. Гaз и пыль в диcкe зaкoнчилиcь, и квaзapы нe мoгли бoльшe cвeтить.
Самый близкий открытый сейчас к нам квазар – 3С 273, состоит из двух чёрных дыр и находится в галактике Маркарян 231 созвездия Девы.
Квазар 3С 273 - самый горячий объект из известных во Вселенной, был обнаружен в 1959 году в числе первых подобных объектов. И это неудивительно, потому что, несмотря на огромную удаленность от нас (более 2 млрд. световых лет) его яркость просто зашкаливает. Фантастическую яркость объекта обеспечивает его невероятная температура, которая, согласно самым современным оценкам, достигает 40 000 000 000 000 (триллионов) градусов Цельсия.
- Наше Солнце в 7 266 121 708 раз холоднее 3C 273;
- Наша Галактика, включающая в себя сотни миллиардов звезд, в 100 раз тусклее 3C 273.
Такая высокая температура никогда и нигде больше не фиксировалась. Она в 10 раз выше теоретического (!) максимума. Астрономы продолжают изучать загадочный объект, который удалён от нас на 2,443 миллиарда световых лет. Вероятно, он уже не существует, и мы видим лишь свет, который миллиарды лет шёл до нас.
Это фото опубликовано здесь.
Несмотря на то, что квазар так далеко и стар, считается, что две чёрные дыры, которые образуют его, вращаются вокруг друг друга за 1,2 года. Причина, по которой они, как полагают, находятся на орбите друг вокруг друга, является результатом столкновения двух галактик. К настоящему времени две чёрные дыры уже столкнулись, но мы увидим эффект их столкновения здесь, на Земле, ещё через несколько сотен тысяч лет.
Квазар 3С 273 продолжает преподносить сюрпризы. Астрофизики обнаружили необычное слабое радиоизлучение, распространяющееся на десятки тысяч световых лет в родительской галактике квазара 3С 273.
В работе, опубликованной в The Astrophysical Journal, японские астрофизики рассказывают про новую технологию, с использованием которой учёным удалось заглянуть внутрь системы и обнаружить неизвестное ранее радиоизлучение.
В своей работе учёные использовали радиотелескоп ALMA для создания непрерывных изображений галактики на частотах 93, 233 и 343 ГГц.
Исследователи отмечают, что волны в радиодиапазоне вокруг квазаров, связаны со вспышками звёздообразования или сверхбыстрых джетов, исходящих из чёрной дыры. Для такого излучения характерно изменение яркости в зависимости от частот наблюдений.
Но новое открытие не отвечает этому принципу — у слабого радиоизлучения, обнаруженного астрофизиками, одинаковая яркость на всех исследованных частотах.
В своей работе ученые показали, что найденное радиоизлучение исходит от газообразного водорода в галактике, на который воздействует ядро 3C273. Этот газ является важным компонентом для создания звёзд, но под действием интенсивного излучения квазара водород ионизируется, предотвращая звёздообразования.
Анализ найденного радиоизлучения показывает, что по крайней мере 7% света от 3C 273 поглощается водородом в галактике-хозяине, создавая ионизированный газ, масса которого в 10–100 млрд раз превышает массу Солнца. Однако с учетом общей оценки количества водорода в системе ученые полагают, что его остаётся достаточно, чтобы продолжить звёздообразование.
Мы знаем, что основным веществом для образования звёзд является самый распространённый элемент Вселенной - водород. Важный этап в эволюции звёзд начинается с объединения молекул водорода в одно облако. Таким образом, не смотря на то, что часть водорода в галактике под воздействием ядра квазара ионизируется, его остаётся достаточное количество для звёздообразования.
Известна и самая удалённая галактика с ядром в виде квазара. Международная группа учёных открыла её в январе 2021 года. Изучая рекордно далекую от Земли галактику, учёные пришли в замешательство - она опровергает большинство современных научных моделей. J0313-1806 - это квазар, находящийся на расстоянии более 13 миллиардов световых лет от Земли. Это полностью сформированная галактика с невероятно огромной сверхмассивной чёрной дырой в центре, которая с бешеной скоростью порождала звёзды всего через 670 миллионов лет после Большого взрыва. Теория Большого взрыва до сих пор считается ведущей и основной среди всех теорий происхождения Вселенной.
«Самые далёкие квазары имеют решающее значение для понимания того, как образовались самые ранние чёрные дыры, и понимания космической реионизации — последнего крупного фазового перехода нашей Вселенной», — заявил один из авторов исследования, профессор астрономии в Университете Аризоны (США) Сяохуэй Фань.
До обнаружения J0313-1806 учёные никогда не наблюдали столь раннего образования квазара и сверхмассивной чёрной дыры, поэтому открытие бросает вызов теориям образования этих объектов в молодой Вселенной. Ведь для их формирования необходимо время.
Есть в астрономии такие объекты, как блазары. Считается, что квазары и блазары - это активные ядра очень далеких древних галактик с высокой светимостью. Их особенность в том, что они выбрасывают узкую струю релятивистских частиц сверхвысоких энергий (джет). Чем же они тогда отличаются?
В основном, разница между квазаром и блазаром - в расположении джета относительно нашей точки наблюдения.
Если джет направлен слегка в сторону от нас, то это квазар, а если поток наклонен точно в сторону наблюдателя, то это блазар. Оба этих объекта обладают огромной массой, так как в центре каждого активного ядра галактик, скорее всего, сверхмассивная чёрная дыра.
Наша галактика Млечный путь не относится к квазарам.
Что собой представляет центр нашей галактики?
Получается, что наша галактика уже прошла фазу формирования с центром в виде квазара, и в этом плане является неактивной галактикой. Что говорят учёные об этом?
Образование квазара должны были пережить многие массивные галактики. В центре нашей Галактики также обнаружена сверхмассивная чёрная дыра, которая, по-видимому, миллиарды лет назад была квазаром.
Сейчас активность ядра находится на довольно низком уровне, у многих известных галактик она в тысячи раз выше. Но только там, где на протяжении небольшого времени (порядка миллиона лет) ядро достигает максимума активности, выплескивая энергию в сотни раз интенсивнее, чем все звёздное население галактики, мы наблюдаем объект, называемый квазаром.
Благодарю всех, кто дочитал эту статью до конца, оценил труд, поставив "класс", поделившись информацией, или подписался.
