Концепції сучасного природознавства - Карпов Я. С. - 4.2.8 Особливості квазарів

Відразу ж після Другої світової війни, коли почалося спорудження великих радіотелескопів, астрономи дістали можливість проводити спостереження за всім небом, вимірюючи в кожній ділянці інтенсивність радіохвиль, які надходили з космосу. Так було виявлено кілька сотень осередків, з яких виходило більш-менш сильне радіовипромінювання. Спочатку припускали, що джерелом цього випромінювання є зірки. Однак незабаром стало зрозуміло, що жодне джерело радіовипромінювання не можна ототожнити із зірками.

Справді, у радіодіапазоні зірки являють собою "темні" об'єкти. Як і будь-яке тіло з температурою, відмінною від абсолютного нуля, зірки випромінюють не тільки у видимій, але й у довгохвильовій частині спектра (тобто в радіодіапазоні), але в гарячих тіл (а зірки — гарячі тіла) інтенсивність випромінювання в області довгих хвиль мізерно мала порівняно з інтенсивністю випромінювання у видимій частині спектра. Тому випромінюванням зірок у радіодіапазоні, звичайно, можна знехтувати (хоч відомі й винятки — деякі змінні зірки й пульсари). Досить сильне радіовипромінювання також у деяких туманностей (наприклад, у знаменитої Крабовидної туманності).

Разом з тим більшість відкритих радіосигналів належить до позагалактичного світу.

Виявилося, що кутові розміри квазарів дуже малі, тому їх можна сплутати з об'єктами, які мають вигляд зірок. Пізніше з'ясувалося, що спектри квазарів не схожі ні на спектри зірок, ні на спектри галактик.

Усі труднощі вдалося подолати в 1962 році, коли одне з неопізнаних радіоджерел закрив Місяць. Виявилося, що це радіоджерело було подвійним, причому складалося воно зі слабкої зірки й "радіовикиду". Тоді ж було ідентифіковано ще кілька радіоджерел із дуже слабкими зірками. Тому ці об'єкти почали називати "квазізоряними радіоджерелами ", або "квазарами".

4.2.8 Особливості квазарів

Дослідження спектрів квазарів показало, що їхні лінії дуже сильно зміщені в бік довгих хвиль. Жодна з галактик не виявляла раніше такого червоного зміщення у своєму спектрі. Червоне зміщення в спектрах галактик — наслідок їх взаємного разбіган-ня. Із закону Хаббла випливає, що величина червоного зміщення залежить від відстані до джерела. Цю формулу використовують, визначаючи відстані до галактик.

Виявилося, що квазари віддаляються від нас зі швидкостями, що становлять у середньому 0,8 с, а знаходяться на відстанях близько 1,2 млрд світлових років. Таким чином, щоб подолати відстань від цих об'єктів до нас, світлу потрібні мільярди років. Разом з тим це означає, що сьогодні ми бачимо їх такими, якими вони були мільярди років тому.

У наш час відомо більш як дві тисячі квазарів. Найбільшу потужність, яка перевищує світність Галактики у видимому діапазоні світла в 1000-10000 разів, має квазар ЗС273. Оптичне випромінювання цього квазара є надзвичайно нестійким: за період близько одного року його світність змінювалася в десятки й сотні разів. Рекордно швидка змінюваність в одного із квазарів — близько 200 с. Це означає, що величина його випромінюючої зони не перевищує 200 світлових секунд, що вдвічі менше, ніж радіус земної орбіти.

Що стосується червоного зміщення квазарів, то тут також є рекордсмени.

Найбільше червоне зміщення має величину.

Коли значення червоного зміщення більше одиниці, формули, що пов'язують його зглівидкістю віддалення джерела і відстанню до нього, уже незастосовні. Справа в тому, що швидкості космологічного віддалення далеких квазарів наближаються до швидкості світла і, крім того, на гігантських відстанях до них виявляються властивості кривизни простору-часу. Тому існує певна невизначеність у розрахунках відстаней до квазарів. Найбільшому червоному зміщенню Z = 3,78 відповідає відстань 12-16 млрд. світлових років. Світло, яке ми сприймаємо в даний момент, такий квазар випромінював 12-16 млрд. років тому; на той час ні Землі, ні Сонця ще не існувало.

Квазари являють собою зовсім новий тип космічних об'єктів. Тому відкриття квазарів в астрономії можна порівняти з відкриттям нового виду тварин у зоології.

Фотопластинка поруч із зображенням квазара фіксує зображення безлічі об'єктів — це галактики. Якщо розраховувати відстані до квазарів так само, як і до галактик, то відстань до квазара ЗС278 дорівнює 3 млрд. світлових років/для квазара ЗС9 — 12 млрд. світлових років! На таких відстанях звичайну галактику спостерігати неможливо.

Знаючи відстань до квазара і його видиму зоряну величину, неважко розрахувати світність квазарів. Вона виявилася фантастичною. Астрономи були вражені: об'єкт, який за зовнішнім виглядом нічим не відрізняється від зірки, випромінює в сто разів більше енергії, ніж уся наша Галактика з її 150 мільярдами зірок. Але подив зріс ще більше, коли було виявлено змінність квазарів, а завдяки їм — їхні розміри. Виявилося, що розміри ці не такі й великі — вони, як правило, не перевищують декілька світлових днів.