Что такое квазар?

Все мы знаем, что звезды, сияющие на ночном небе, излучают свет. Однако по мере того, как наше понимание космоса увеличивалось, люди поняли, что звезды — не единственные небесные тела, излучающие свет.

Мы узнали, что другие небесные тела, такие как Луна  и планеты, способны отражать солнечный свет в определенные моменты времени. Это дает нам иллюзию того, что они светятся. Даже далекие звезды за сотни и тысячи световых лет видны из-за света, который они излучают. Однако один из самых ярких объектов во Вселенной — это не звезда или отражающий свет небесный объект, а скорее нечто довольно темное, называемое квазаром.

Что такое квазары?

Квазар можно определить как чрезвычайно активное галактическое ядро (Active Galactic Nucleus). AGN — не что иное, как сверхмассивная черная дыра, которая активна и питается материалом в центре галактики. Они чрезвычайно яркие и иногда принимаются за звезды. Тем не менее, выходная энергия звезды далеко не соответствует количеству энергии квазара. Слово «квазар» происходит от сокращения «квазизвездный» (quasi-stellar), который ссылается на подобный звезде радиоисточник. Когда они были впервые идентифицированы в 1950-х годах, они были определены как источник излучения радиоволн с неизвестным физическим происхождением.

Формирование квазара

Черная дыра — это область в космосе, которая обладает такой большой силой гравитации, что даже свет не может избежать ее. Масса черной дыры в центре квазара в миллионы или миллиарды раз превышает массу нашего Солнца. Солнечная масса обозначается через M_☉ и равна массе Солнца:

M_☉ = (1,98847 ± 0,00007) × 10³⁰ кг. , и приблизительно в 332 946 раз превышает массу Земли. 

 Продолжающиеся исследования все еще пытаются объяснить, как возникли такие сверхмассивные черные дыры.

В центре квазара находится черная дыра, окруженная большим вращающимся облаком газа. Это газовое облако называется аккреционным диском, и черная дыра «питается» этим диском. Когда газ попадает в черную дыру, он нагревается до миллионов градусов. Газ испускает тепловое излучение из-за такой экстремальной температуры. Тепловое излучение делает квазар уникально ярким как в видимой, так и в рентгеновской областях электромагнитного спектра.

Свойства квазаров

Чтобы понять свойства квазара, нам прежде всего необходимо понять очень важную концепцию, известную как электромагнитный спектр. Электромагнитный спектр дает нам диапазон частот различных электромагнитных волн и их соответствующих длин.

Существуют различные области электромагнитных волн, основанные на их частоте, такие как ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, видимый свет и инфракрасное излучение, и это лишь некоторые из них. Обычно большинство исследований, проводимых на квазарах, основаны на их спектральных свойствах.

Известно, что квазары испускают электромагнитное излучение, которое находится между видимой и рентгеновской областями. Они также излучают большое количество ультрафиолетовых волн. Некоторые квазары даже излучают радиоволны. Впрочем, это бывает весьма редко, и только 10 процентов всех изученных квазаров способны излучать такие волны.

Квазары демонстрируют уникальное наблюдаемое оптическое явление, известное как гравитационное линзирование. Гравитационное линзирование происходит, когда между наблюдателем и объектом (в данном случае, квазаром) имеется большое пространство или небесное тело (галактика или черная дыра), и оно может изгибать и искажать свет.

Это создает несколько изображений одного и того же объекта. Квазары используются для правильного выравнивания телескопов для наблюдения за галактикой. Если встречаются несколько изображений квазара, это означает, что выравнивание неверно. Однако, когда квазар и галактика находятся в идеальном выравнивании с глазом наблюдателя, образуется кольцо Эйнштейна.

Кроме того, квазары также показывают еще одно уникальное свойство, известное как Красное смещения (Redshift). Красное смещение — это явление, которое возникает, когда длина волны света увеличивается в электромагнитном спектре. Квазар обычно показывает космологическое красное смещение. Это указывает на то, что Вселенная расширяется и что происходит относительное увеличение расстояния, которое должен пройти свет.

Квазары важны для того, чтобы помочь астрономам понять работу Вселенной. Первое, что сделали квазары, — показали нам, насколько они на самом деле далеки от нас. Это дает наблюдателям и экспертам приблизительное представление о том, насколько велика Вселенная.

Чтобы понять представление о расстояниях, на которых присутствует большинство квазаров, следует отметить, что ближайший находится на расстоянии 730 миллионов световых лет и известен как IC 2497. Один световой год равен расстоянию, которое свет проходит пролетает за один год. Вот еще один момент, который нужно рассмотреть: свет, который мы получили от квазара IC 2497, — это то, как квазар выглядел 730 миллионов лет назад, а не то, как он выглядит сейчас.

Изучение квазаров дает ученым представление о том, как галактики формируются и развиваются. У большинства галактик, которые были изучены астрономами, есть спящая сверхразмерная черная дыра в их центре. Спящая черная дыра — это та, возле которой закончился материал (газ, пыль и тд), и она больше не активна и не «питается». Даже наша галактика Млечный Путь имеет спящую сверхмассивную черную дыру в центре.

Квазары называют маяками Вселенной. Они видны с огромных расстояний, по ним исследуют структуру и эволюцию Вселенной, определяют распределение вещества. Ввиду большой удалённости, квазары, в отличие от звёзд, выглядят практически неподвижными (то есть не имеют параллакса), поэтому радиоизлучение квазара используется для высокоточного определения с Земли параметров траектории полета автоматических межпланетных станций.