Що таке квазар

У 1960 році були виявлені дуже слабкі точкові джерела радіовипромінювання з великими червоними зсувами. Багато з них згодом опинилися радіогалактиками. Але кілька джерел при як завгодно сильному вирішенні так і залишалися точковими, як зірки. Тому вони отримали назву квазари (квазі-зіркові радиоисточники). Як виявилося, назва "радиоисточники" вони отримали марно. На даний момент відомо вже близько двохсот тисяч квазарів і лише у 1% з них виявлено помітне випромінювання енергії у вигляді радіохвиль. Квазари зі слабким випромінюванням радіохвиль отримали окрему назву "квазаг" (квазі-зоряні галактики). Але перехід від квазарів до квазаг ні різким - частка випромінювання в радіохвилях по відношенню до повного випромінювання зменшувалася поступово. Тому в даний час за цими обома об'єктами закріпилося позначення "QSO" ( "quasi-stellar objects - квазі-зіркові об'єкти) або QSS (quasi-stellar sources - квазі-зіркові джерела). Але частіше все ж як і раніше використовується термін" квазари ".

Втім, від думки, що ці об'єкти є зірками, також довелося відмовитися. Почалося з того, спектр квазі-зіркових об'єктів настільки різко відрізнявся від спектрів всіх інших зірок, що здавався нераспознаваемой. Незабаром, проте, з'ясувалося, що спектр просто сильно зміщений в червону сторону. За величиною червоного зсуву по закону Хаббла визначили відстань до квазарів (відстань, знайдене за формулою Хаббла називається космологічним). Вийшло, що квазари знаходяться на краю видимого Всесвіту. Зіставили знайдене відстань блискуче квазара, і вийшло, що маса квазара повинна перевищувати масу Сонця в сотні мільйонів або навіть в мільярди разів. Відповідно до законів фізики зірок з такими масами бути не може.

Наступний крок до розуміння природи квазарів було зроблено, коли за спектрами зіставили хімічний склад випромінюючих областей квазарів з хімічним складом випромінюючих областей звичайних галактик. Хімічні склади квазарів і звичайних галактик виявилися однаковими. Це свідчило про спорідненість галактик і квазарів. Однак, зазначається така особливість спектрів квазарів: у різних ліній червоні зсуви різні; в спектрі є як лінії випромінювання, так і лінії поглинання; зазвичай лінії поглинання зміщені до червоного кінця спектра менше, ніж лінії випромінювання, але буває і навпаки. Останнє явище особливо ставить астрономів в глухий кут.

Далі пішов скурпулезно і тривалий процес зіставлення властивостей квазарів з властивостями галактик різних типів. І знову з'ясувалося, що різкого переходу від галактик до квазарів немає. Замість цього є ланцюжок плавного переходу від нормальних галактик до квазарів: нормальні галактики- еліптичні галактики - радіогалактікі- "блакитні" галактики - компактні галактики - галактики Сейферта - лацертиди - квазари. Нормальні галактики - це порівняно близькі до нас галактики, в безперервних спектрах яких немає зміщених ліній випромінювання, а є тільки темні лінії поглинання з невеликим червоним зміщенням. Лацертиди - галактики c дуже активними ядрами високою змінної потужності. Як і ядра квазарів, вони виглядають на фотографіях точковими джерелами. Відстані до них, знайдені по червоному зсуву, можна порівняти з відстанями до далеких квазарів. На фотографіях лацертиди іноді оточені слабо світяться ореолами - зоряними системами. Незабаром близько декількох порівняно близьких квазарів також були виявлені слабкі туманності, що складаються з зірок. Це дало підставу вважати, що квазари - галактики з незвичайно активними ядрами.

В даний час більшістю астрономів визнано, що квазари - це галактики з дуже активними ядрами. Насправді ядра всіх галактик активні в більшій чи меншій мірі. Причому простежується закономірність - чим більше космологічне відстань до галактики (тобто, чим більше червоний зсув), тим активніше ядро галактики і тим потужніше її світність (тобто повна потужність випромінювання) галактики. Тому, обговорюючи властивості квазарів (дуже висока світність і дуже велика амплітуда змінності), деякі астрономи обережно додають: "якщо відстань до квазара визначено правильно".

Дуже своєчасна застереження, тому що при визначенні відстаней до квазарів по червоному зсуву у них спостерігаються властивості, яких в принципі не може бути. До таких властивостей, яких в природі не може бути ніколи, відносяться червоні зсуви в спектрі одного і того ж квазара, що відрізняються в 10 разів. А це означає, що квазар віддаляється від нас з різними швидкостями, що відрізняються в 10 разів. Але це ще не все містичні властивості. Є ще такий феномен. На небесній сфері спостерігаються два віддаляються один від одного квазара. Так ось, якщо відстань до цих квазарів визначити по їх червоного зсуву, то виявиться, що вони віддаляються один від одного зі швидкістю, в кілька разів перевищує швидкість світла. Ці два містичних результату (видалення квазара від спостерігача з різними швидкостями і видалення квзаров один від одного зі надсвітовою швидкістю) слідують з теорії Великого Вибуху. Теорія, яка дає такі жахливі протиріччя з основними законами фізики, правильної бути не може. Але теорію Великого Вибуху поки є недоторканною, тому що вона є наслідком ОТО (загальної теорії відносності). Але, зрозуміло, питання перегляду теорії - це лише питання часу. Накопичуються протиріччя з основними законами фізики неминуче змушують переглянути будь-яку теорію.

Виникає припущення, а чи не є квазар явищем оптичним, пов'язаних із завищенням відстані до нього. Дійсно, якщо квазари в 100 разів ближче до нас, ніж визначено по червоному зсуву, то їх світність ми завищуємо в 10 000 разів, і при правильному визначенні відстані замість гігантської світності квазарів ми б отримали їх світність таку ж, як у нормальних галактик. Таким чином, надпотужне випромінювання квазарів, і видалення двох квазарів один від одного зі надсвітовою швидкістю легко пояснюється просто завищенням відстані до спостережуваних галактик.

Залишається пояснити, як в спектр квазара потрапляють лінії випромінювання з різними червоними зсувами. Для виникнення червоного зсуву дуже велику роль грає форма магнітного поля галактики. Розглянемо, наприклад, спіральні галактики. Вони найкраще вивчені, хоча б тому, що наша рідна Галактика теж спіральна. У спіральних галактик магнітне поле має дипольні або квадрупольному структуру (рис.1)

Розглянемо спіральну галактику, віддалену на таку відстань, що велика частина спіральних рукавів і ядра буде прихована флуктуаціями фону нічного неба. Якщо така галактика буде повернута до спостерігача ребром, то аккреційний механізм червоного зсуву буде проявлятися дуже слабо. Причина цього в тому, що газ, аккрецируют в площині галактики, буде замагнічіваться в спіральних рукавах, рухатися по спіралі і давати дуже мале червоне зміщення. А газ, аккрецируют у напрямку, перпендикулярному до площини галактики, взагалі червоне зміщення давати не буде. Якщо ж далека галактика буде повернута полюсом до спостерігача, то червоне зміщення, викликане аккрецией газу, буде максимальним.

Найбільш яскраві лінії в спектрі дає зіткнення аккрецируют газу з щільними хмарами міжзоряного газу, тому що в деяких хмарах щільність газу може в сотні тисяч разів перевищувати середню щільність міжзоряного газу Межгалактический газ частину часу перебуває в іонізованому стані, а частина часу в нейтральному. Тому він аккрецируют на полюс прямолінійно, а в значній мірі зісковзує по магнітним лініям. При цьому створюється "ефект воронки". Це проілюстровано на рис.2, де в поперечному розрізі показано магнітне поле квадрупольної конфігурації. Синім кольором зображено конус, в якому знаходився б аккрецируют газ при прямолінійною акреції. Траєкторії газу для реально що здійснюється акреції показані чорним кольором. Як видно, чим ближче до центру галактики, тим сильніше реальна щільність аккрецируют газу перевищує щільність, розраховану для прямолінійної акреції.

Зустрічаючись на шляху акреції з щільним газовою хмарою, аккрецируют газ може дати випромінювання, порівнянне за потужністю з потужністю випромінювання всієї галактики в оптичному діапазоні. Якщо ж на шляху акреції зустрінуться кілька щільних газових хмар (рис.3), то вони дадуть потужні лінії випромінювання в спектрі, причому з різними червоними зсувами.

Описаний механізм пояснює не тільки "видалення квазара з різними швидкостями", але і іноді спостерігаються аномально малі розміри квазара

10 10 м, які обчислюються по змінності випромінювання. Малі розміри випромінюючої області є наслідком стиснення аккрецируют газу магнітним полем галактики в вузький джгут ( "ефект воронки"). Для виникнення явища, що спостерігається як квазар, не обов'язково, щоб галактика була спіральної. Досить, щоб вона володіла власним магнітним полем і щоб кут між магнітною віссю і променем зору був невеликий. З ослабленням магнітного поля або збільшенням кута нахилу магнітної осі описані вище ефекти стають менш виразними.

Сформулюємо коротко основні твердження статті.

Квазар - явище оптичне, обумовлене наступними причинами:

1) Галактика далека від спостерігача, так що периферійні частини її приховані флуктуаціями фону нічного неба;
2) Фиксируемое спостерігачем випромінювання квазара є випромінюванням аккрецируют газу, що йде з глибоких шарів галактики;
3) Галактика має власним магнітним полем і кут між магнітною віссю і променем зору невеликий. Внаслідок цього міжгалактичний газ, починаючи акреції з різних напрямків, зісковзує по магнітним лініям і в глибоких шарах галактики віддаляється від спостерігача майже по паралельних траєкторіями;
4) Енергія випромінювання в лініях тільки за рахунок зіткнення аккрецируют газу з міжзоряними газовими хмарами може бути порівнянна з енергією випромінювання всієї галактики в оптичному діапазоні;
5) Відстань до галактики, знайдене за законом Хаббла, завищується на два і більше порядку, що призводить до завищення енергії випромінювання на чотири і більше порядку.
6) Аномально малі розміри квазара, що визначаються за змінності випромінювання, обумовлені випромінюванням аккрецируют газу, стисненого магнітним полем у вузький джгут.
7) Наявність в спектрі квазара ліній з різними червоними зсувами пояснюється випромінюванням аккрецируют газу на міжзоряних газових хмарах, розташованих на різних відстанях R від центру галактики.

Головна сторінка розділу