Что такое квазары. Теории появления квазаров

Особенности и типичные характеристики квазаров - квазизвездных радиоисточников, природа которых является загадкой для астрономии

Как и когда были открыты квазары

В деле изучения космоса никак нельзя опираться на данные полученные только из одного источника. Поэтому и видов астрономии так много – не всегда можно увидеть в оптическом диапазоне то, что отлично видно в ульрафиолетовом, или , скажем радиоизлучении.

Так было и с открытием квазаров. Оказалось, что некоторые, внешне совершенно не выдающиеся блеском звездочки, если “посмотреть” на них не обычным, а радиотелескопом, “выбрасывают” в космос столько энергии в секунду, что наше Солнце едва-едва способно выдать за сотни лет непрерывной “работы”!

Квазар в представлении художника.

Причем, такие “космические радиостанции” оказались не таким уж редким явлением. В 1963 г. были известны уже пять очень мощных, но в то же время явно точечных источников космического радиоизлучения, которым изначально дали название «радиозвезды». Однако вскоре этот термин был признан неудачным и таинственные радио излучатели стали называть квазизвездными радиоисточниками, или, сокращенно, квазарами.

В упрощенном виде можно сказать, что квазар это объект похожий на звезду размерами и наблюдаемый в оптическом диапазоне как звезда, но в то же время массой и мощностью радиоизлучения, во много раз превышающие любые звезды.

Какими особенностями обладают квазары?

Исследуя спектр квазаров, астрономы убедились, что они расположены очень далеко от Земли, явно за пределами Млечного пути, в глубоком космосе. Более того – постепенно выяснилось, что квазары вообще самые далекие из доступных сегодня человеку космических объектов.

Так, уже на первых порах оказалось, что расстояние до квазара 3С 273 равно двум миллиардам световых лет, причем квазар удаляется от Земли со скоростью 50000 км/сек! По данным десятилетней давности (2005 г.), науке известно не менее 200 000 квазаров или похожих на них радиоисточников в космосе, причем самый далекий из них удален от нас примерно на 15 миллиардов световых лет!

Заметим, что этот квазар представляет собой не только чрезвычайно тяжелый и “яркий” в радиочастотном диапазоне объект, но  одновременно с этим и самый быстрый – он «убегает» от нас со скоростью, близкой к скорости света!

Какой размер у квазаров

Когда стала очевидной почти невообразимая удаленность квазаров, возник вопрос, что это за тела (или системы тел) и почему они так ярко светят? Даже рядовой квазар излучает свет, в десятки и сотни раз сильнее, чем самые крупные галактики, состоящие из сотен миллиардов звезд. А есть и квазары, еще в десятки раз более яркие.

Характерно, что квазары излучают во всем электромагнитном диапазоне от рентгеновских волн до радиоволн, причем у многих из них инфракрасное («тепловое») излучение особенно мощно. Даже средний квазар ярче 300 миллиардов солнц!  А квазар с зубодробительным именем  J043947.08+163415.7 обнаруженный в январе 2019 года имеет яркость эквивалентную 600 триллионам Солнц – совершенно немыслимая величина!!!

При всех этих свойствах совершенно неожиданно оказалось, что блеск квазаров испытывает заметные колебания, как у переменных звезд. Самым удивительным было то, что периоды таких колебаний подчас чрезвычайно малы – недели, дни и даже меньше. Например, известен квазар с периодом изменения блеска всего около 200 секунд!

Этот факт неоспоримо свидетельствовал о том, что размеры квазаров относительно невелики. В природе нет ничего быстрее света. Поэтому взаимодействие внутри любой материальной системы не может происходить быстрее 300000 км/сек. Значит, если квазар меняет свой блеск, то его размеры не превышают соответствующее число световых лет, дней или часов. Говоря более ясно, любой объект, меняющий блеск с периодом в «t» лет, имеет поперечник не более «t» световых лет.

Из этого следует, что размеры квазаров очень малы и их диаметры, как правило, не превосходят несколько сотен астрономических единиц. Напомним читателю, что поперечник нашей планетной системы равен 100 а.е., а значит, по размерам квазары (и это максимальное значение) сравнимы с планетной системой.

Посчитано, что тот самый квазар с периодом в 200 секунд имеет поперечник вдвое меньше радиуса земной орбиты. Откуда же в таком малом объеме космического пространства берутся чудовищно большие запасы энергии?

Квазар 3С 273 – один из самых ранних обнаруженных квазаров. На фоне других звезд ни чем особым не выделяется. А вот энергии излучает в триллионы раз больше, чем соседи по фотографии!

Что представляет собой квазар?

Выяснено, что квазары могут существовать не более нескольких миллионов лет и за время своей жизни они излучают фантастическую энергию 1055 Дж. Однако спектр квазаров по химическому составу мало чем отличается от спектра обычных звезд.

В отдельных случаях удается различить двойственность квазаров, неоднородности их структуры. Так, вблизи квазара 3С 273 обнаружена материя, выброшенная из квазара в результате какого-то мощнейшего взрыва. Все это свидетельствует о мощнейших взрывных процессах, и квазары предстают современным астрофизикам как объекты, «переполненные» энергией, от которой они всячески стараются освободиться.

По мнению одних астрономов квазары – это сверхзвезды с массой, в миллиард раз больше солнечной. В такой сверхзвезде в ходе термоядерных реакций превращения водорода в гелий могла бы за миллионы лет выделиться энергия в 1055 Дж. Беда в том, что по современным теоретическим представлениям звезды с массой, более чем в 100 раз большей, чем у Солнца, неустойчивы.

Другие полагают, что квазары – это сверхмассивные черные дыры с массой в миллиарды солнц. Засасывание в дыру громадных масс газа могло бы, по их мнению, привести к наблюдаемому мощному энерговыделению. Многие считают квазары активными ядрами очень далеких галактик.

Следует помнить, что, наблюдая квазары, мы видим прошлое, удаленное от нашей эпохи на миллиарды лет. Любопытно, что по мере нашего продвижения в глубины мирового пространства количество открываемых квазаров сначала увеличивается, а потом уменьшается. Этот факт доказывает, что квазары – кратковременная форма существования материи. Возможно, что квазары – это фрагменты, осколки того напоенного энергией сверхплотного тела, из которого при взрыве 15-20 миллиардов лет назад образовалась наблюдаемая часть Вселенной.

Так ли это на самом деле, станет ясно в будущем.