Что такое квазары в космосе

Квазар (от англ. quasar — сокращение от quasi;stellar radio source, то есть «похожий на звезду радиоисточник») — класс астрономических объектов, один из самых ярких в видимой Вселенной.

Первые квазары обнаружили в конце 1950;х годов. Аллан Сэндидж и Томас Мэтьюс нашли первый квазар (3C 48) во время радиообзора неба. К 1963 году было известно уже 5 таких объектов.

В 1963 году нидерландско;американский астроном Мартен Шмидт исследовал спектр квазара 3C 273 и выяснил, что линии в спектре — это обычные линии водорода и магния, сильно сдвинутые в красную сторону. Это означало: объект удаляется от нас с огромной скоростью и находится в миллиардах световых лет от Земли. Следовательно, его истинная светимость колоссальна.

В 1964 году физики Яков Зельдович и Эдвин Солпитер объяснили механизм свечения: падающее в чёрную дыру вещество разогревается и излучает энергию.

По современным представлениям, квазары — это активные ядра далёких галактик на раннем этапе их развития. В центре каждого квазара находится сверхмассивная чёрная дыра. Вокруг неё формируется аккреционный диск — область из газа и пыли, которая:

под действием гравитации чёрной дыры ускоряется и вращается с огромными скоростями (близкими к скорости света);

из;за трения и вязкости нагревается до миллионов градусов;

излучает колоссальное количество энергии во всех диапазонах — от радиоволн до рентгеновских лучей.

Ключевые особенности излучения:

Мощность может превышать суммарную светимость всей галактики (например, Млечного Пути) в десятки или сотни раз.

Иногда квазар светит ярче, чем 600 трлн Солнц (как квазар J043947.08+163415.7).

В энергию излучения преобразуется от 6 % до 32 % массы падающего вещества — это на порядок эффективнее термоядерного синтеза в звёздах (0,7 % для Солнца).

Характерные черты квазаров

Большое красное смещение. Указывает на огромную удалённость и быстрое удаление от нас из;за расширения Вселенной. Самые далёкие квазары имеют красное смещение z>7,5; например, UHZ1 — z=10,1.

Малые угловые размеры. Долгое время их путали со звёздами: они выглядели как точечные источники. Лишь позже с помощью мощных телескопов (в т.;ч. «Хаббла») удалось разглядеть окружающие их тусклые галактики;хозяева.

Переменная светимость. Яркость может меняться за часы или сутки, что говорит о компактности излучающей области (меньше светового года).

Излучение широкого спектра. Включает радиоволны, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновские лучи.

Релятивистские струи (джеты). Из ядер вырываются потоки частиц, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света.

Почему квазары важны для астрономии

Их называют «маяками Вселенной», потому что:

они видны с огромных расстояний (до 12–13 млрд световых лет), поэтому мы наблюдаем их такими, какими они были на ранних этапах истории Вселенной (пик активности — около 10 млрд лет назад);

по спектру квазаров изучают распределение и химический состав межгалактического вещества (линии поглощения в спектре);

их используют для высокоточного определения траекторий космических аппаратов (из;за кажущейся неподвижности на небе);

они помогают исследовать эволюцию галактик и роль сверхмассивных чёрных дыр в их развитии.

Интересные факты

Большинство галактик (включая Млечный Путь) имеют в центре сверхмассивную чёрную дыру, но не все становятся квазарами — для этого нужно много вещества в окрестности дыры.

Примерно 90 % известных квазаров — «радиоспокойные», то есть не создают сильного радиоизлучения.

Самый яркий квазар — J043947.08+163415.7 (12,8 млрд световых лет, яркость — 600 трлн солнечных).

Самый далёкий квазар на конец 2023 года — UHZ1 (красное смещение z=10,1).

Единственный квазар, который можно увидеть в небольшой телескоп, — 3C 273

Краткий итог: квазары — это сверхъяркие ядра молодых галактик, питаемые энергией сверхмассивных чёрных дыр. Они помогают учёным изучать раннюю Вселенную и процессы, происходящие в центрах галактик.