Квазари

КВАЗА́РИ (англ. quasars, від абревіатури QSRS — Quasi Stellar Radio Sourсe — квазізореподібні радіоджерела) — чисельний клас позагалактичних, компактних зореподібних об’єктів з величезною енергією випромінювання у всіх діапазонах електромагнітних хвиль, які віддаляються від нашої Галактики зі швидкостями розширення Всесвіту. Відкриття та перші дослідж. К. зроблено наприкінці 1950-х — на поч. 1960-х рр. Завдяки розвитку методів радіоастрономії вони вперше були зареєстровані як компактні джерела інтенсив. радіовипромінювання з малими кутовими розмірами, що знайшло відображення у їхній назві. Пізніше встановлено, що понад 90 % К. не мають інтенсив. випромінювання у радіодіапазоні (тихі К., або квазаги). Тому на позначення цих позагалактич. об’єктів нині також використовують термін «квазізореподібні об’єкти» (QSO — Quasi Stellar Objects). Дослідж. оптич. спектрів випромінювання К. дозволили встановити, що вони знаходяться на надзвичайно великих відстанях від нашої Галактики. Вперше це визначено для К. 3С 273, який є джерелом радіовипромінювання і ототожнений з оптич. об’єктом, що має зоряну величину 13^m. 1963 амер. астроном М. Шмідт встановив, що цей об’єкт віддаляється від Землі зі швидк. бл. 42 000 км/сек. Відповідно до сучас. уявлень про Всесвіт 3С 273 має знаходитися на відстані понад 600 Мпк (червоне зміщення z = 0,158). Рос. астрономи А. Шаров і Ю. Єфремов виявили, що оптичне випромінювання 3С 273 змінюється періодично майже в 2,5 раза. Радіоастрон. дослідж. методом радіоінтерферометрії з наддовгою базою, в яких брали участь астрономи Крим. астрофіз. обсерваторії (смт Кацивелі Ялтин. міськради) за допомогою радіотелескопа РТ-22, дозволило визначити розміри компакт. зони радіовипромінювання 3С 273 (не більше 0,0004 кутових сек.). Низка фіз. фактів свідчать про те, що К. знаходяться в ядрах галактик в актив. фазі формування (активні ядра галактик), де відбуваються високоенергет. процеси та виділяється величезна енергія. Найбільш прийнятне пояснення величез. енерговиділення К. базується на процесах акреції речовини надмасив. (10⁶–10¹⁰ мас Сонця) чорною дірою, яка створює гравітац. поле та породжує рух речовини з швидкостями, величини яких визначаються балансом між радіац. тиском і силою гравітації. Цей механізм першими розглянули рос. астрономи Я. Зельдович та І. Новіков і амер. астроном Е. Солпетер. Вважається, що речовина під час свого руху до гравітац. ями чорної діри розігрівається та починає випромінювати електромагнітні хвилі, накопичуючись в акреційних дисках (торах) побл. горизонту подій чорної діри. У газі, який оточує та рухається з великою швидкістю, атоми водню та іони ін. атомів випромінюють характерні для К. широкі емісійні лінії з відповід. великими червоними зміщеннями. Формування акреційних дисків часто призводить до створення потуж. біполяр., сильно колімов. потоків речовини (джетів), рух плазми в яких генерує випромінювання у радіо- та рентґенів. діапазонах. Чорні діри знаходяться в центрі (ядрі) багатьох галактик. Водночас існують галактики, зокрема Чумацький Шлях, активність ядер яких незначна. К. спостерігаються лише в 5– 10 % заг. кількості відомих галактик. Донині зареєстровано бл. 200 тис. К. (станом на 2005 — 195 тис.). К. — найпотужніші джерела електромагніт. хвиль, що генеруються в малих за косм. масштабами простор. об’ємах. Інтеграл. потуж. випромінювання у всьому інтервалі електромагніт. хвиль (радіо-, інфрачервоному, оптич., ультрафіолет., рентґенів. і гамма-) досягає 10³⁸–10⁴⁰ Вт з максимумом в ультрафіолет. й оптич. діапазонах. Це в сотні — тисячі разів перевищує потужність випромінювання зоряної складової галактик. Для порівняння, повна потуж. випромінювання Сонця 4·10²⁶ Вт. Тому інтенсивне випромінювання К. з Землі спостерігається, а значно слабше випромінювання зоряної складової галактик видно лише в окремих випадках. У оптич. діапазоні спектрал. щільність потоку випромінювання від частоти v описується виразом f(v) ~ v^-n, де n ~ 0,2–1,5. У гамма- і рентґенів. діапазонах n ~ 0,7. Відомі об’єкти, які також випромінюють близьку за величиною енергію, напр., наднові та їхні залишки. Але фіз. процеси, які в них відбуваються, можуть забезпечити випромінювання великої потужності за значно коротший час порівняно з віком існування К. Функція світності К., тобто залежність їхньої кількості від потужності випромінювання, показує, що відносна кількість К. зменшується із зростанням потужності. Випромінювання К. змінюється у часі практично в усіх діапазонах електромагніт. хвиль. У оптич. діапазоні яскравість К. може змінюватися у декілька разів. Характер. час змінності зменшується при збільшенні частоти випромінювання. У радіодіапазоні характер. час змінності складає до декількох років, а в рентґенівському вимірюється декількома годинами. Нині вважають, що К. в ядрі галактики знаходиться в об’ємі, що оточує надмасивну чорну діру, радіус якого у 10–10 000 разів більший від швацшильдів. радіуса цієї діри. Розміри зони випромінювання К. оцінюють за змінністю випромінювання. Якщо змінність складає декілька днів, то їхній розмір — 10¹⁰–10¹¹ км. У спектрах випромінювання К. найрозповсюдженіші лінії атомів водню й іонів з високим рівнем іонізації (кисню O III, магнію Mg II, вуглецю C III, C IV, азоту N V, заліза Fe III), що належать до оптич. і ультрафіолет. діапазонів. Їхня ширина свідчить про випромінювання атомами чи іонами, що рухаються побл. чорної діри у великому діапазоні швидкостей. Червоне зміщення К. має космол. природу та зумовлене заг. розширенням Всесвіту. На цей час знайдено найближчі об’єкти, випромінювання яких асоціюється з акрецією речовини надмасив. чорною дірою в гігант. еліптич. галактиці (блазари), з червоним зміщенням z = 0,03 (Mrk 421). Найбільшу величину червоного зміщення виявлено 2011 у К. ULAS J112001.48+064124,3 (z = 7,085±0.003). Із стандарт. космол. моделі (плоский Всесвіт зі сталою Габла Н₀ = 72 км сек.^-1 Мпк^-1) випливає, що нині ми бачимо світло, яке випромінювалося об’єктом 12,9 млрд р. тому, коли вік Всесвіту не перевищував бл. 770 млн р. після Великого вибуху. Розподіл К. залежно від червоного зміщення вказує на незначну їх кількість при малих і великих z (z < l i z > 3). Макс. їх кількість відповідає бл. z = 2. К. з великим червоним зміщенням можуть не існувати. Перші К. виникли на ранньому етапі розвитку Всесвіту, можливо, одночасно з зародженням перших галактик. Ймовірність появи К. нині незначна. Спостереження К. є надзвичайно важливими для вивчення властивостей матерії (баріонної і темної), її розподілу та руху на великих червоних зміщеннях на різних етапах розвитку Всесвіту. К. стали осн. астрофіз. об’єктами для визначення параметрів космол. моделей Всесвіту. Спостереження К. дозволило відкрити ефект гравітац. лінзування. Нині астрономи Крим. астрофіз. обсерваторії вивчають властивості актив. ядер галактик, Гол. астрон. обсерваторії НАНУ (Київ) — галактики та великомасштабну структуру Всесвіту, Харків. фіз.-тех. інституту НАНУ й Інституту астрономії Харків. університету — властивості чорних дір, Радіоастрон. інституту НАНУ (Харків) — гравітац. лінзування випромінювання К., Астрон. обсерваторії Львів. університету — розподіл К. за червоним зміщенням у різних космол. моделях Всесвіту з урахуванням вмісту темної матерії.

Завантажити статтю