Квазар — это ядро молодой галактики, которое находится на огромном расстоянии от Земли. Астрофизики считают, что практически все крупные галактики во Вселенной на одном из этапов своей жизни были квазарами. Общественная служба новостей расскажет, что такое квазары.
Основные характеристики квазаров
Квазары — это внегалактические объекты, являющиеся активными ядрами галактик. Их название происходит от словосочетания «квазизвездный радиоисточник», поскольку первоначально они были обнаружены как точечные источники радиоизлучения, напоминающие звезды. Современные исследования показывают, что квазары представляют собой сверхмассивные черные дыры, окруженные аккреционными дисками. Излучение квазаров возникает из-за падения вещества на черную дыру, сопровождающегося выделением огромного количества энергии.
Структура квазара
В центре квазара находится сверхмассивная черная дыра массой от миллионов до десятков миллиардов солнечных масс. Вокруг неe вращается аккреционный диск из газа и пыли, разогретый до температур в миллионы градусов. Часть вещества диска выбрасывается вдоль оси вращения в виде релятивистских струй (т.н. джеты), движущихся со скоростями, близкими к скорости света. Эти струи могут простираться на сотни тысяч световых лет.
Энергетические процессы в квазарах
Квазары — самые яркие объекты во Вселенной. Их светимость в сотни раз превышает совокупное излучение всех звезд галактики, подобной нашему Млечному Пути. Энергия генерируется за счет гравитационного преобразования массы аккрецируемого вещества в излучение.
Физические процессы в квазарах
За колоссальной энергией квазаров скрываются сложные физические взаимодействия.
· Основное излучение квазара исходит из аккреционного диска. Внутренние области диска, близкие к черной дыре, испускают рентгеновские лучи из-за экстремальных температур. Внешние слои излучают в ультрафиолетовом и видимом диапазонах. Джеты становятся источниками синхротронного излучения в радиодиапазоне, возникающего при движении электронов в магнитных полях со скоростями, близкими к световой.
· Аккреция — процесс падения вещества на черную дыру. Газ и пыль, попадая в гравитационное поле черной дыры, формируют диск, где частицы сталкиваются, теряют энергию и постепенно спирально приближаются к центру. Трение между слоями диска разогревает вещество, заставляя его излучать свет. Скорость аккреции может достигать нескольких солнечных масс в год, что определяет яркость квазара.
· Джеты формируются вблизи полюсов черной дыры, где магнитные поля вытягивают и ускоряют часть вещества диска. Механизм образования струй до конца не ясен. Джеты состоят из заряженных частиц, движущихся с релятивистскими скоростями, и могут сохранять стабильность на огромных расстояниях.
· Яркость квазаров меняется с определенной периодичностью. Краткосрочные колебания связаны с процессами в аккреционном диске: время изменения светимости ограничено скоростью распространения возмущений в диске. Долгосрочные изменения яркости могут быть объяснены изменением скорости аккреции.
· Джеты квазаров оказывают значительное влияние межзвездную и межгалактическую среду. Сталкиваясь с газом, они создают колоссальные ударные волны, стимулируя или подавляя звездообразование в галактике. Энергия, выделяемая квазаром, способна выбросить газ из галактики, лишив ее материала для формирования новых звезд.
Место квазаров во Вселенной
Квазары занимают особое место в структуре Вселенной.
· Квазары распространены на космологических расстояниях, соответствующих эпохе, когда возраст Вселенной составлял около 1–3 млрд лет. Их количество резко уменьшилось около 10 млрд лет назад, что связано с истощением запасов газа для аккреции и «затуханием» активных ядер галактик. Современные квазары встречаются реже и, как правило, менее яркие.
· Из-за высокой яркости квазары служат «маяками» для исследования ранней Вселенной. Их свет, проходя через межгалактическую среду, несет информацию о химическом составе и плотности вещества на разных эпохах формирования Вселенной.
· Существуют гипотезы, что аккреция темной материи может влиять на активность квазаров. Однако прямых доказательств этого нет.
Читайте также по теме:
Как работает спутниковая связь