вазари Ц сама вражаюча загадка астроф≥зики

 вазари - сама вражаюча загадка астроф≥зики

¬ 1963 р. американський астроном голландського походженн¤ ћ. Ўм≥дт зробив одне з найб≥льших в≥дкритт≥в в астроном≥њ ’’ в. ÷е в≥дкритт¤, проте маЇ свою перед≥стор≥ю. Ѕлизько 1960 р. невелика к≥льк≥сть рад≥оджерел було дуже над≥йне ототожнено ≥з з≥рками, що було повною неспод≥ванкою. јдже дотепер косм≥чн≥ рад≥оджерела ототожнювалис¤ або з галактиками, або з туманност¤ми . ќч≥куван≥ потоки рад≥овипром≥нюванн≥ нав≥ть в≥д найближчих з≥рок повинн≥ бути украй незначн≥. ј тим часом ототожнен≥ ≥з з≥рками рад≥оджерела були досить ≥нтенсивн≥. ÷≥лком природно, що астрономи-оптики зразу ж зац≥кавилис¤ цими з≥рками. ћ. Ўмидт одержав ≥ досл≥див спектр такоњ досить ¤скравоњ з≥рки 13-й величини, ототожненоњ з ≥нтенсивним рад≥оджерелом 3— 273. ÷ей спектр м≥стив л≥н≥њ випром≥нюванн¤, ¤к≥ спочатку н≥ з ¤кими лабораторними л≥н≥¤ми ототожнити не вдавалос¤. ¬елике ж був подив астроном≥в, коли Ўм≥дт з повною достов≥рн≥стю ототожнив ц≥ л≥н≥њ з основними л≥н≥¤ми водню сер≥њ Ѕальмера, довжини хвиль ¤ких зм≥щен≥ в червону сторону на нечувану за тих д≥б величину, в≥дпов≥дну швидкост≥ видаленн¤ джерела 42000 км/с! “ака швидк≥сть видаленн¤ з великою в≥рог≥дн≥стю означаЇ, що об'Їкт 3— 273 знаходитьс¤ в ћетагалактиц≥, а спостережуваний червоний зсув спектральних л≥н≥й обумовлений розширенн¤м ¬сесв≥ту. «астосовуючи закон ’аббла одержимо в≥дстань до цього джерела близько двох м≥ль¤рд≥в св≥тлових рок≥в. « такими в≥дстан¤ми астрономи ще тод≥ не зустр≥чалис¤. “им б≥льше дивно, що, не дивл¤чись на громадн≥сть в≥дстан≥, об'Їкт 3— 273 досить ¤скравий. «в≥дси вит≥каЇ, що св≥тим≥сть 3— 273 приблизно в сто раз≥в перевищуЇ св≥тим≥сть нашоњ √алактики, г≥гантською зор¤ною системою, що вважаЇтьс¤. « об'Їктами такоњ високоњ св≥тимост≥ астрономи тод≥ ще не зустр≥чалис¤. —л≥д пом≥тити, що дивн≥ властивост≥ об'Їкту 3— 273 були в≥дкрит≥ т≥льки завд¤ки тому, що в≥н ви¤вивс¤ рад≥оджерелом. Ќа неб≥ Ї багато тис¤ч з≥рочок 13-й величини, ≥ серед них об'Їкт 3— 273, багатократно потрапл¤ючий в пол≥ зору оптичних телескоп≥в ≥ довг≥ роки р≥шуче н≥чим не привертаючий до себе уваги. «разу ж п≥сл¤ з'¤суванн¤ природи метагалактики 3— 273 автор ц≥Їњ статт≥ прийшов до парадоксального висновку, що блиск 3— 273 може м≥н¤тис¤ з часом. –ад¤нськ≥ астрономи ј.—.Ўаров ≥ ё.Ќ.≈фремов ретельно досл≥джували стар≥ фотограф≥њ неба, на ¤к≥ випадково потрапл¤в цей об'Їкт. ÷≥ фотограф≥њ збер≥галис¤ в "скл¤н≥й б≥бл≥отец≥" ƒержавного јстроном≥чного ≥нституту њм. Ўтернберга. –езультати перевершили найсм≥лив≥ш≥ оч≥куванн¤: 3— 273 м≥н¤в св≥й блиск за дек≥лька рок≥в майже на ц≥лу зор¤ну величину, тобто приблизно в 2.5 рази! Ќезабаром це в≥дкритт¤ рад¤нських учених було п≥дтверджено на б≥льш багатому нагл¤довому матер≥ал≥ в —Ўј.

¬≥дкритт¤ зм≥нност≥ 3— 273 було д≥йсне парадоксальним. ƒонин≥ зм≥нн≥сть астрономи знаходили ≥ вивчали у з≥рок р≥зних тип≥в. јле ж, здавалос¤, 3— 373 - це галактика, що складаЇтьс¤ з трильйон≥в з≥рок, кожна з ¤ких, звичайно, повинна випром≥нювати незалежно. ќтже про зм≥нн≥сть "згладженого" ≥ усередненого за часом випром≥нюванн¤ такоњ величезноњ к≥лькост≥ з≥рок не могло бути ≥ мови! “а все ж зм≥нн≥сть, ≥ притому значна, була в на¤вност≥! « того простого факту, що характерний час зм≥ни потоку (а, отже, св≥тимост≥) був б≥л¤ 1 року, з очевидн≥стю вит≥кало, що л≥н≥йн≥ розм≥ри випром≥нюючоњ област≥ не перевищують 1 св≥тловий р≥к - величина, н≥кчемно мала дл¤ галактик. «в≥дси сл≥дував висновок, що випром≥нюють не з≥рки, а щось ≥нше. ¬≥дносно цього "≥ншого" можна було т≥льки сказати, що це об'Їкт, до певноњ м≥ри близький по своњй природ≥ ¤драм сейфертовських галактик, але т≥льки в тис¤ч≥ раз могутн≥ше ≥ активн≥ше. ƒо реч≥, пом≥тимо, що ≥сторично зм≥нн≥сть блиску ¤дер сейфертовських галактик була в≥дкрита п≥зн≥ше, а саме досл≥дженн¤ цих галактик в значн≥й м≥р≥ стимулювалос¤ досл≥дженн¤м об'Їкт≥в, спор≥днених по своњй природ≥ 3— 273 ≥ "квазар≥в", що одержали назву, Укваз≥зор¤н≥ рад≥оджерелаФ ("квази-зор¤н≥" об'Їкти).

¬≥дстань до квазар≥в

” м≥ру накопиченн¤ даних нагл¤д≥в б≥льш≥сть астроном≥в прийшла до висновку, що квазари дал≥ в≥д нас, н≥ж будь-¤к≥ ≥нш≥ об'Їкти, доступн≥ нагл¤дам. јле невелика частина астроном≥в затверджувала, що найпереконлив≥ш≥ дан≥ нагл¤д≥в говор¤ть про просторову близьк≥сть квазар≥в ≥ не дуже далеких галактик.

„ервоний зсув

Ѕ≥льш≥сть квазар≥в ≥нтенсивно випром≥нюЇ рад≥охвил≥.  оли астрономи точно визначили положенн¤ цих рад≥оджерел на фотограф≥¤х, одержаних у видимому св≥тл≥, вони знайшли з≥ркопод≥бн≥ об'Їкти.

ўоб встановити природу дивних небесних т≥л, сфотографували њх спектр. ≤ побачили зовс≥м неспод≥ване! ÷≥ Уз≥ркиФ мали спектр, р≥зко в≥дм≥нний в≥д вс≥х ≥нших з≥рок. —пектри були абсолютно незнайомими. ” б≥льшост≥ квазар≥в вони не м≥стили не т≥льки добре в≥домих ≥ характерних дл¤ звичайних з≥рок л≥н≥й водню, в них взагал≥ з першого погл¤ду не можна було знайти жодн≥й л≥н≥њ нав≥ть ¤кого-небудь ≥ншого х≥м≥чного елемента. ѕрацюючий в —Ўј молодий голландський астроф≥зик ћ.Ўм≥дт з'¤сував, що л≥н≥њ в спектрах дивних джерел невп≥знанн≥ лише тому, що вони сильно зм≥щен≥ в червону область спектру, а насправд≥ це л≥н≥њ добре в≥домих х≥м≥чних елемент≥в (ран≥ше всього водню).

ѕричина зсуву спектральних л≥н≥й квазар≥в була предметом великих наукових дискус≥й, у результат≥ ¤ких пригн≥чуюче б≥льш≥сть астроф≥зик≥в прийшли до висновку, що червоний зсув спектральних л≥н≥й пов'¤заний ≥з загальним розширенн¤м ћетагалактики.

¬ спектр≥ об'Їкт≥в 3—273 ≥ 3—48 червоний зсув дос¤гаЇ небувалоњ величини. «сув л≥н≥й до червоного к≥нц¤ спектру може бути ознакою видаленн¤ джерела в≥д спостер≥гача. „им швидше в≥ддал¤Їтьс¤ джерело св≥тла, тим б≥льше червоний зсув в його спектр≥.

’арактерний, що в спектр≥ практично вс≥х галактик (а дл¤ далеких галактик це правило не маЇ жодного виключенн¤) л≥н≥њ в спектр≥ завжди зм≥щен≥ до його червоного к≥нц¤. „ервоний зсув пропорц≥йний в≥дстан≥ до галактики.

Ўвидк≥сть видаленн¤

” найдальших з в≥домих до цих галактик червоний зсув вельми великий. ¬≥дпов≥дн≥ йому швидкост≥ видаленн¤ вим≥рюютьс¤ дес¤тками тис¤ч к≥лометр≥в в секунду. јле у об'Їкту 3—48 червоний зсув перевершив вс≥ рекорди. ¬ийшло, що в≥н несетьс¤ в≥д «емл≥ з швидк≥стю т≥льки приблизно удв≥ч≥ менше швидкост≥ св≥тла! якщо вважати, що цей об'Їкт п≥дкор¤Їтьс¤ загальному закону червоного зсуву, легко обчислити, що в≥дстань в≥д «емл≥ до об'Їкту 3—48 р≥вна 3,78 млрд. св≥тлових рок≥в! Ќаприклад, за 8 1/3 хвилин пром≥нь св≥тла долетить до —онц¤, за 4 роки - до найближчоњ з≥рки. ј тут майже 4 млрд.рок безперервн≥ надстр≥мк≥ польоти - час, пор≥вн¤нний з тривал≥стю житт¤ нашоњ планети.

ƒл¤ об'Їкту 3—196 в≥дстань, також знайдена по червоному зсуву, вийшла р≥вною 12 млрд. св≥тлових рок≥в, тобто ми уловили пром≥нь св≥тла, ¤ке було послане до нас ще тод≥, коли н≥ «емл≥, н≥ —онц¤ не ≥снувало! ќб'Їкт 3—196 дуже швидкий - його швидк≥сть видаленн¤ по променю зору дос¤гаЇ 200 тис¤ч к≥лометр≥в в секунду.

¬≥к квазар≥в

«а сучасними оц≥нками, в≥ки квазар≥в вим≥рюютьс¤ м≥ль¤рдами рок≥в. «а цей час кожний квазар випром≥нюЇ величезну енерг≥ю. Ќам нев≥дом≥ процеси, ¤к≥ могли б служити причиною такого енерговид≥ленн¤. якщо припустити, що перед нами надз≥рка, в ¤к≥й Узгор¤ЇФ водень, то њњ маса повинна в м≥ль¤рд раз перевищувати масу —онц¤. “им часом сучасна теоретична астроф≥зика доводить, що при мас≥ б≥льш н≥ж в 100 раз≥в перевищуючоњ сон¤чну, з≥рка неминуче втрачаЇ ст≥йк≥сть ≥ розпадаЇтьс¤ на р¤д фрагмент≥в.

« в≥домих нин≥ квазар≥в, загальне число ¤ких б≥льше 10 000, найближчий видалений на 260 000 000 св≥тлових рок≥в, найдальший - на 15 млрд. св≥тлових рок≥в.  вазари, мабуть, найстар≥ш≥ з об'Їкт≥в, спостережуваних нами, оск≥льки з в≥дстан≥ в м≥ль¤рди св≥тлових рок≥в звичайн≥ галактики не видн≥ н≥ в один телескоп. ѕроте це Уживе минулеФ поки що вчинено незрозум≥ло нам. ѕрирода квазар≥в дотепер повн≥стю не з'¤сована.

Ќадзвичайна св≥тим≥сть

ѕ≥дкор¤ючись тому ж закону космолог≥чного видаленн¤, що ≥ галактики, джерела 3—273 ≥ 3—48 сам≥ по соб≥ сильно в≥др≥зн¤ютьс¤ в≥д звичайних галактик, под≥бних наш≥й √алактиц≥. ѕерш за все вражаЇ њх надзвичайна св≥тим≥сть, в сотн≥ раз перевищуюча св≥тим≥сть нашоњ √алактики.

«давалос¤ б, об'Їкти, так≥ далек≥ в≥д «емл≥, повинн≥ бути доступними лише спостер≥гачу, озброЇному наймогутн≥шими сучасними телескопами. Ќасправд≥, наприклад, об'Їкт 3—273 можна знайти в суз≥р'њ ¬олосс¤ верон≥ки ¤к з≥рочку 12,6 зор¤ноњ величини. “ак≥ з≥рки доступн≥ нав≥ть любительським телескопам.

“аЇмним Ї ≥ той факт, що за своњми розм≥рами квазари ¤вно менше галактик: адже вони вигл¤дають ¤к точков≥ джерела св≥тла, тод≥ ¤к нав≥ть найдальш≥ галактики схож≥ на розмит≥ пл¤ми, що св≥т¤тьс¤.

ƒжерело енерг≥њ

якими ж жахливими по потужност≥ випром≥нюванн¤ повинн≥ бути ц≥ джерела св≥тла, ¤кщо з в≥дстан≥ в м≥ль¤рди св≥тлових рок≥в вони здаютьс¤ такими ¤скравими!

Ќайважче питанн¤, пов'¤зане з квазарами, - це по¤сненн¤ г≥гантського вид≥ленн¤ енерг≥њ. якщо квазари ≥ справд≥ знаход¤тьс¤ на космолог≥чно великих в≥дстан¤х в≥д нас (тобто червоний зсув д≥йсно пов'¤заний з розширенн¤м ¬сесв≥ту), то потр≥бно по¤снити, ¤к виникаЇ ц¤ найсильн≥ша св≥тим≥сть. «алишаЇтьс¤ загадкою, ¤ке ж джерело енерг≥њ п≥дтримуЇ св≥ченн¤ квазара. ясне одне, що ¤кий би не було це джерело, зосереджений в≥н у в≥дносно невелик≥й област≥ простору, тобто достатньо компактний. ј це саме по соб≥ вже говорить про те, що механ≥зм вид≥ленн¤ енерг≥њ в квазар≥ вельми незвичайний.

Ѕагато астроф≥зик≥в вважають, що квазари пов'¤зан≥ з ¤драми галактик, що знаход¤тьс¤ на певному ступен≥ еволюц≥њ. Ќаприклад, ¤дро галактики ћ87 набагато ¤скрав≥ше за њњ зовн≥шн≥ частини. јле Ї галактики ≥ ≥нших тип≥в, так зван≥ сейфертовськи галактики, у ¤ких контраст ¤скравого ¤дра з рештою слабосв≥тноњ частини виражений ще б≥льш р≥зко. ћожливо, квазари - наступний ступ≥нь ц≥Їњ посл≥довност≥. якщо вони розташован≥ дуже далеко, то ми бачимо т≥льки њх ¤скраве ¤дро, слабка ж оболонка (¤кщо вона взагал≥ Ї) просто зовс≥м не видна.

¬исловлюЇтьс¤ також припущенн¤, що, ¤к ≥ в галактиц≥ ћ87, вид≥ленн¤ енерг≥њ в квазарах, можливо, пов'¤зано з на¤вн≥стю надмасивних чорних д≥р. ѕочинаючи з серединою 70-х рок≥в ≥де¤ про те, що г≥гантське вид≥ленн¤ енерг≥њ в квазарах по¤снюЇтьс¤ чорними д≥рами, придбала велику попул¤рн≥сть.

ѕроцес вид≥ленн¤ енерг≥њ теж пов'¤зують з роботою сил т¤ж≥нн¤, а рад≥овипром≥нюванн¤ квазара - це синхротронне випром≥нюванн¤ зар¤джених частинок в магн≥тному пол≥.

ƒе¤к≥ астрономи вважають, що потоки енерг≥њ в≥д квазар≥в значно нижче, оск≥льки в≥дстан≥ до них сильно переб≥льшен≥. якщо квазари, скаж≥мо, в 100 раз≥в ближче до нас, н≥ж ми думаЇмо, то ми завищуЇмо в 10 000 раз≥в њх св≥тим≥сть при розрахунках потужност≥ випром≥нюванн¤ по њх спостережуван≥й ¤скравост≥. јстрономи, ¤к≥ дотримуютьс¤ ц≥Їњ точки зору, виход¤ть з того факту, що квазари часто видн≥ на неб≥ пор¤д з пекул¤рними (незвичайними) галактиками. ÷≥ галактики, хоча ≥ дещо незвичайн≥ по своњй структур≥, мають звичайн≥ червон≥ зсуви, ¤ким в≥дпов≥дають швидкост≥ видаленн¤, р≥вн≥ дек≥льком в≥дсоткам в≥д швидкост≥ св≥тла. ј квазари, розташован≥ на неб≥ поблизу в≥д них, мають червон≥ зсуви в 10 - 20 раз≥в б≥льше!

якщо квазари знаход¤тьс¤ по сус≥дству з досить близькими галактиками, н≥ж по¤снити њх величезн≥ червон≥ зсуви? ™дине розумне по¤сненн¤ - ефект ƒоплера, але чому ми завжди спостер≥гаЇмо лише червоний зсув (видаленн¤) ≥ н≥коли - ф≥олетове (наближенн¤)? ≤ ¤к речовина могла бути викинуте (завжди в напр¤м≥ в≥д нас!) з такими величезними швидкост¤ми ≥ зберегти при цьому форму Їдиного об'Їкту?

¬≥дпов≥дь св≥дчить: це н≥кому нев≥домо. «а 15 рок≥в не вдалос¤ визначити н≥ в≥дстан≥ до квазар≥в, н≥ њх природу ≥ джерела њх колосальноњ енерг≥њ. ћожливо, загадка квазар≥в тањть в соб≥ ключ до ¤коњсь новоњ област≥ астроф≥зики, ¤к≥сь нов≥ можливост≥ виникненн¤ великих червоних зсув≥в в нев≥домих нам ситуац≥¤х або нов≥ способи генерац≥њ г≥гантських енерг≥й, ¤кщо квазари знаход¤тьс¤ дуже далеко. —под≥ватимемос¤, що в подальш≥ роки нам вдастьс¤ подолати ц≥ труднощ≥ в по¤сненн≥ природи видалених областей ¬сесв≥ту, в ¤ких розташован≥ кваз≥зор¤н≥ об'Їкти. ј зараз ми можемо т≥льки сказати: мабуть, це природн≥, а не штучн≥ астроном≥чн≥ об'Їкти, оск≥льки поки не зрозум≥ло, ¤к цив≥л≥зац≥¤ могла б УзробитиФ квазар.

«м≥нн≥сть ≥ розм≥р

ўе одна загадка квазар≥в пол¤гаЇ в тому, що де¤к≥ з них м≥н¤ють свою ¤скрав≥сть з пер≥одом в дек≥лька д≥б, тижн≥в або рок≥в, тод≥ ¤к звичайн≥ галактики не знаход¤ть таких вар≥ац≥й.

ћосковськ≥ астрономи ј.—.Ўаров ≥ ё.Ќ.≈фремов вир≥шили з'¤сувати, ¤к поводилис¤ у минулому Удивн≥ з≥ркиФ. ¬они уважно прогл¤нули 73 негативи, на ¤ких з 1896 по 1963 р. був в≥дображений об'Їкт 3—273. ¬исновок, до ¤кого прийшли рад¤нськ≥ учен≥, можна вважати ц≥лком достов≥рним. ј в≥н вражаючий. ¬и¤вилос¤, що 3—273 м≥н¤в свою ¤скрав≥сть! ≤ не трохи, а дуже пом≥тно - в≥д 12,0 до 12,7 зор¤них величин, тобто майже в два рази. Ѕували випадки (наприклад, в пер≥од з 1927 по 1929 р.), коли за нетривалий час пот≥к випром≥нюванн¤ в≥д 3—273 зростав в 3 - 4 рази! ≤нод≥ за дек≥лька д≥б об'Їкт м≥н¤вс¤ на 0,2 - 0,3 зор¤ноњ величини. ѕри цьому зовн≥, оптично, не в≥дбувалос¤ н≥¤ких ≥нших ≥стотних зм≥н - Удивна з≥ркаФ незм≥нно здавалас¤ з≥ркою, хоча ≥ зм≥нною. ѕод≥бне ¤вище п≥зн≥ше було знайдено ≥ у об'Їкту 3—48.

¬≥дом≥ тис¤ч≥ зм≥нних з≥рок, що з р≥зних причин зм≥нюютьс¤. јле серед звичайних галактик не було зареЇстровано жодноњ зм≥нноњ. ’оча багато хто з них м≥стить тис¤ч≥ ≥ м≥льйони зм≥нних з≥рок, коливанн¤ њх св≥тимост≥ в≥дбуваютьс¤ в р≥зноб≥й ≥ так≥ не≥стотн≥ дл¤ галактики в ц≥лому, що загальне випром≥нюванн¤ галактик завжди залишаЇтьс¤ практично незм≥нним. ∆оден оптичний ≥нструмент миру не може уловити хоча б щонайменш≥ коливанн¤ св≥тимост≥ ¤коњ-небудь з галактик.

«алишаютьс¤ три можливост≥. ѕерша з них безглузда: з≥рки галактики зм≥нюютьс¤ в≥дразу ≥ однаково, ¤к по команд≥, в одному ритм≥. « ф≥зичноњ сторони таке по¤сненн¤ наст≥льки абсурдне, так суперечить вс≥м нашим знанн¤м про космос, що не заслуговуЇ серйозного розгл¤ду. ƒруга можлив≥сть - дивн≥ об'Їкти, схож≥ з галактиками по характеру червоного зсуву, мають ф≥зичну природу, вчинено в≥дм≥нну в≥д галактик. ѕроте, б≥льш≥сть астроном≥в припускаЇ, що квазари - активн≥ ¤дра наддалеких галактик.

Ѕезперечно, що квазари - це не прот¤жн≥, розкидан≥ на дес¤тки тис¤ч св≥тлових рок≥в зор¤н≥ системи, а ¤к≥сь вельми компактн≥ т≥ла невеликих пор≥вн¤но розм≥р≥в ≥ колосальноњ маси (м≥ль¤рди сон¤чних мас). ¬≥дносно мал≥ розм≥ри можуть по¤снити швидк≥сть коливань св≥тимост≥ всього об'Їкту в ц≥лому, а величезна маса - Їдино можлива причина вин¤тковоњ ¤скравост≥, або, точн≥ше за св≥тим≥сть небесного т≥ла. „им масивн≥ше з≥рка, тим ¤скрав≥ше вона св≥тить. ÷¤ законом≥рн≥сть виходить ¤к з нагл¤д≥в, так ≥ з теоретичних м≥ркувань.

Ќе т≥льки по мас≥, але ≥ по потужност≥ випром≥нюванн¤ квазари р≥зко в≥др≥зн¤ютьс¤ в≥д вс≥х в≥домих небесних тел. Ќав≥ть найнов≥ш≥ з≥рки Убл≥днутьФ пор≥вн¤но з ними. Ќайнов≥ш≥ з≥рки випром≥нюють св≥тла в дек≥лька м≥ль¤рд≥в раз б≥льше, н≥ж —онце т≥льки у момент свого могутнього вибуху. –¤довий же квазар завжди в дес¤тки тис¤ч раз випром≥нюЇ б≥льше

≤нфрачервоне ≥ рентген≥вське випром≥нюванн¤ квазар≥в

ќстанн≥ми роками астрономам вдалос¤ зареЇструвати ≥нфрачервоне ≥ рентген≥вське випром≥нюванн¤ квазар≥в; вони знайшли, що потужн≥сть випром≥нюванн¤ де¤ких об'Їкт≥в в цих област¤х спектру нав≥ть б≥льше, н≥ж у видим≥й област≥ ≥ рад≥од≥апазон≥. якщо п≥дсумувати енерг≥њ випром≥нюванн¤ у вс≥х област¤х спектру, то ви¤вл¤Їтьс¤, що де¤к≥ квазари генерують в 100 000 раз≥в б≥льше енерг≥њ в секунду, н≥ж г≥гантськ≥ галактики за умови, що наш≥ оц≥нки в≥дстаней до квазар≥в в≥рн≥.

–озвиток рентген≥вськоњ астроном≥њ допом≥г встановити, що б≥льш≥сть квазар≥в ви¤вилас¤ могутн≥ми рентген≥вськими джерелами. ƒе¤кий нат¤к на це можна було пом≥тити ще в результат≥ найперших рентген≥вських нагл¤д≥в квазара 3—273, а в останн≥х досл≥дженн¤х обсерватор≥њ У≈йнштейнФ (УЌ≈јќ-¬Ф) було знайдено вже б≥льше 100 квазар≥в з сильним рентген≥вським випром≥нюванн¤м.

¬иход¤чи з цих нагл¤д≥в, вважають, що на в≥дм≥ну в≥д рад≥овипром≥нюванн¤ рентген≥вське випром≥нюванн¤ - характерна властив≥сть квазар≥в.

 ратн≥ квазари

ќсобливу увагу астроф≥зик≥в ≥ ф≥зик≥в привернули кратн≥ (подв≥йн≥, потр≥йн≥) квазари: подв≥йний квазар в суз≥р'њ ¬еликоњ ¬едмедиц≥ (1978), потр≥йний квазар в суз≥р'њ Ћьва (1980) ≥ такий же квазар в суз≥р'њ –иб (1981).  ожний з об'Їкт≥в був квазар≥в-близн¤т, розташованих один в≥д одного на в≥дстан≥ дек≥лькох кутових секунд, що мають дуже схож≥ спектри ≥ червон≥ зсуви. ѕроте, ймов≥рно, перерахован≥ квазари не Ї У≥стинн≥Ф кратн≥ квазари, а лише зображенн¤ в≥дпов≥дного джерела. –озщеплюванн¤ одного зображенн¤ на дек≥лька в≥дбуваЇтьс¤ п≥д д≥Їю грав≥тац≥йного пол¤ масивноњ галактики, що ви¤вилас¤ на шл¤ху м≥ж квазаром ≥ нами. ѕром≥нн¤ св≥тла в≥д квазар≥в може викривл¤тис¤ п≥д д≥Їю грав≥тац≥њ галактик, що грають роль джерел грав≥тац≥йного фокусуванн¤. “ак≥ грав≥тац≥йн≥ л≥нзи можуть спотворювати форми далеких галактик, що, на думку де¤ких учених, в≥дкриваЇ нов≥ можливост≥ досл≥дженн¤ великомасштабних неоднор≥дностей в розпод≥л≥ речовини у ¬сесв≥т≥.

Ќе виключено, що ефект грав≥тац≥йноњ л≥нзи в де¤ких випадках створюють не далек≥ галактики, а масивн≥ чорн≥ д≥ри. ≤нд≥йськ≥ астроф≥зики √. ѕадманабхан ≥ —. „итре обернули увагу на випадки, коли видно подвоЇне зображенн¤ квазара, а галактики, що викликала це ¤вище, поблизу не знайдено. ќсь ≥ з'¤вилас¤ г≥потеза про те, що ефект створюють практично точков≥ чорн≥ д≥ри з масою, в м≥льйон раз перевершуючоњ масу —онц¤. ќск≥льки дотепер н≥де жодна чорна д≥ра не знайдена, то поки важко сказати, наск≥льки близька до ≥стини така г≥потеза.

ѕитанн¤ про те, чи ≥снують в природ≥ У≥стинн≥Ф подв≥йн≥ квазари, залишаЇтьс¤ предметом досл≥джень ≥ дискус≥й.

–ад≥оструктура квазар≥в

–ад≥оструктура квазар≥в багато в чому нагадуЇ рад≥огалактики, так що звичайно по одн≥й лише ц≥й структур≥ в≥др≥знити квазари неможливо. “ак само, ¤к ≥ у рад≥огалактик, дуже часто спостер≥гаютьс¤ подв≥йн≥ рад≥оджерела, м≥ж ¤кими знаходитьс¤ компактний, ≥нод≥ зм≥нний, рад≥оджерело, сп≥впадаюче по своњх координатах ≥з з≥ркопод≥бним оптичним об'Їктом - квазаром. ¬ дуже окремих випадках у найближчих квазар≥в б≥л¤ з≥ркопод≥бного об'Їкту спостер≥гаютьс¤ дуже слабк≥ прот¤жн≥ утворенн¤. ¬≥д квазара 3— 273 виходить слабкий струм≥нь - викид прот¤жн≥стю близько 20". Ќа так≥й величезн≥й в≥дстан≥ цим кутовим розм≥рам в≥дпов≥даЇ л≥н≥йна прот¤жн≥сть близько 100 тис¤ч св≥тлових рок≥в. ÷ей струм≥нь, кр≥м оптичного випром≥нюванн¤, випром≥нюЇ також рад≥охвил≥, так що квазар 3— 273 можна розгл¤дати ¤к подв≥йне рад≥оджерело. —л≥д пом≥тити, що аналог≥чн≥ викиди спостер≥гаютьс¤ також ≥ у де¤ких рад≥огалактик. ќсобливо ц≥кавий викид у одн≥Їњ з найближчих до нас рад≥огалактик, про ¤ке йтиметьс¤ дал≥.

¬ажливим питанн¤м Ї приналежн≥сть квазар≥в до скупчень галактик. ƒовгий час не можна було вир≥шити питанн¤ в позитивному значенн≥. ÷е ≥ зрозум≥ло, адже квазари випром≥нюють в сотн≥ раз ≥нтенсивн≥ше за "нормальн≥" галактики, тому останн≥, що знаход¤тьс¤ в тому ж скупченн≥, будуть дуже слабк≥, щоб вивчатис¤ спектроскоп≥чно. јдже критер≥Їм приналежност≥ до одного скупченн¤ Ї однаковий червоний зсув у галактик ≥ квазар≥в. “≥льки дл¤ небагатьох, пор≥вн¤льно близьких квазар≥в, вдалос¤ знайти скупченн¤ галактик, в ¤ких вони знаход¤тьс¤.

¬ даний час в≥дома ≥ занесена в каталоги понад тис¤чу квазар≥в, що ≥ дозвол¤Ї виконати њх статистичний анал≥з. ѕерш за все, вдалос¤ побудувати "функц≥ю св≥тимост≥" квазар≥в, тобто њх розпод≥л по потужност≥ випром≥нюванн¤. « нењ виходить, що в≥дносна к≥льк≥сть квазар≥в убуваЇ у м≥ру зростанн¤ потужност≥ њх випром≥нюванн¤. Ќайважлив≥шим результатом таких статистичних досл≥джень Ї висновок про те, що на б≥льш ранн≥х етапах еволюц≥њ ¬селеноњ, коли њњ розм≥ри були в 3-5 раз≥в менше нин≥шн≥х, квазар≥в було набагато б≥льше, н≥ж зараз. ¬ ту в≥ддалену епоху квазар≥в було майже ст≥льки ж, ск≥льки ≥ "нормальних" галактик. Ќе можна виключити г≥потезу, що тод≥ вс≥ галактики були квазарами! ÷ей важливий висновок, проте, маЇ потребу дл¤ свого п≥дтвердженн¤ в нових нагл¤дах.

«вертаЇ на себе увагу та обставина, що к≥льк≥сть квазар≥в, починаючи ≥з значенн¤м червоного зсуву, що перевершуЇ де¤ку межу (в≥дпов≥дний зб≥льшенню довжини хвил≥ в 4,5 - 5 раз≥в), р≥зко падаЇ. «вичайно, не можна виключити чисто ≥нструментальну причину цього ¤вища, проте ц≥лком можливо, що квазари з великими червоними зсувами просто в≥дсутн≥. “ака в≥дсутн≥сть природн≥ше всього по¤снити тим, що ¤краз в цю епоху розвитку ¬сесв≥ту утворювалис¤ шл¤хом конденсац≥њ газу галактики. ƒо цього (тобто при великому червоному зсув≥) н≥ галактик, н≥ квазар≥в просто не було. “акий висновок, звичайно, мав би дуже велике значенн¤ дл¤ проблеми еволюц≥њ ¬селеноњ, оск≥льки дозволив би уточнити епоху формуванн¤ галактик, а отже, ≥ з≥рок. ѕотр≥бн≥, проте, ще нов≥ високо¤к≥сн≥ нагл¤ди, щоб його п≥дтвердити.

¬ище ми вже говорили про зм≥нн≥сть оптичного випром≥нюванн¤ квазар≥в. як крайн≥й про¤в такоњ зм≥нност≥ сл≥д згадати про "спалах" квазара 3— 279. ¬ даний час в≥н спостер≥гаЇтьс¤ ¤к злегка зм≥нна слабка з≥рочка 18-й величини. ѕроте на старих астроном≥чних фотограф≥¤х довоЇнного часу (тобто задовго до в≥дкритт¤ квазар≥в) цей об'Їкт ви¤вивс¤ ≥стотно б≥льш ¤скравим - майже 13 величини! ÷е означаЇ, що в≥н був ¤скрав≥ше, н≥ж тепер, в сотню раз! «наючи по червоному зсуву в≥дстань 3— 279, можна знайти, що п≥д час "спалаху" його св≥тим≥сть була майже в сотню раз б≥льше, н≥ж у 3— 273 ≥ в дес¤ть тис¤ч раз б≥льше, н≥ж у нашоњ √алактики! ≤ при цьому розм≥ри випром≥нюючоњ област≥ н≥кчемно мал≥, менше св≥тлового року. ¬ даний час квазар 3— 279 вважаЇтьс¤ наймогутн≥шим "ма¤ком" ¬сесв≥ту. ћи бачимо, що розкид значень св≥тимостей об'Їкт≥в метагалактик надзвичайно вели майже так≥й же, ¤к у з≥рок!

¬елике значенн¤ дл¤ розум≥нн¤ природи квазар≥в мають досл≥дженн¤ зм≥нност≥ њх рад≥овипром≥нюванн¤, особливо на сантиметровому д≥апазон≥. ѕри цьому було показано, що моменти максимуму потоку випром≥нюванн¤ повинн≥ м≥н¤тис¤ законом≥рним чином ≥з зм≥ною довжини хвил≥. “ак само повинен м≥н¤тис¤ ≥ сам характер рад≥оспектру (д≥аграма на 15 стор., де приведен≥ результати нагл¤д≥в спектр≥в квазар≥в в р≥зн≥ моменти часу). Ќа п≥дстав≥ теор≥њ синхротронного випром≥нюванн¤ можна по в≥дом≥й частот≥, в≥дпов≥дн≥й максимуму рад≥овипром≥нюванн¤, ≥ величин≥ максимального потоку визначити кутов≥ розм≥ри джерел рад≥овипром≥нюванн¤, ¤к≥ ви¤вл¤ютьс¤ пор¤дку тис¤чних часток секунди дуги. «наючи (по величин≥ червоного зсуву) в≥дстан≥ до квазар≥в, можна тепер знайти л≥н≥йн≥ розм≥ри пов'¤заних з ними компактних рад≥о-джерел. ¬становлено, що њх розм≥ри менше одного св≥тлового року, у згод≥ з оц≥нками, одержаними на основ≥ анал≥зу зм≥нност≥ потоку.

ƒотепер ми говорили т≥льки про рад≥о ≥ оптичному випром≥нюванн≥ квазар≥в ≥ рад≥огалактик. “им часом, в останнЇ дес¤тир≥чч¤ все б≥льше значенн¤ придбаваЇ досл≥дженн¤ рентген≥вського випром≥нюванн¤ цих об'Їкт≥в метагалактик. ¬перше рентген≥вське випром≥нюванн¤ в≥д позагалактичного об'Їкту було знайдено ще в 1971 р. на першому спец≥ал≥зованому рентген≥вському супутнику "”хуру", що заклав основи сучасноњ рентген≥вськоњ астроном≥њ. ÷им об'Їктом позначилас¤ одна з найближчих рад≥огалактик NGC 4486. ≤ншим рентген≥вським джерелом метагалактики ви¤вилас¤ ¤скрава сейфертовська галактика NGC 4151. Ќе п≥дл¤гаЇ сумн≥ву, що випром≥нюЇ активне ¤дро ц≥Їњ галактики. Ќезабаром був знайдений слабкий пот≥к рентген≥вського випром≥нюванн¤ ≥ в≥д першого в≥дкритого квазара 3— 273, а також в≥д рад≥огалактики Ћиб≥дь-ј. Ќовий етап у вивченн≥ позагалактичних рентген≥вських джерел наступив в 1979 р., п≥сл¤ запуску косм≥чноњ лаборатор≥њ ≥мен≥ ≈йнштейна. Ќа ц≥й обсерватор≥њ чутлив≥сть приймальноњ рентген≥вськоњ апаратури була в 1000 раз≥в вище, н≥ж на "”хуру", при дуже хорош≥й кутов≥й розд≥льн≥й здатност≥. ¬ результат≥ ви¤вилос¤ можливим зд≥йснити масове визначенн¤ рентген≥вського випром≥нюванн¤ великоњ к≥лькост≥ квазар≥в, а також сейфертовських галактик.  р≥м того, був одержаний великий нагл¤довий матер≥ал по рентген≥вському випром≥нюванню скупчень галактик, що представл¤Ї особливий ≥нтерес.

¬сього було досл≥джено рентген≥вське випром≥нюванн¤ б≥льш н≥ж 100 квазар≥в ≥ велику к≥льк≥сть сейфертовських галактик ≥ скупчень. ѕрактично вс≥ квазари Ї джерелами рентген≥вського випром≥нюванн¤, потужн≥сть ¤кого м≥н¤Їтьс¤ в широких межах, в≥д сотих часток повного випром≥нюванн¤ нашоњ √алактики до значень, в тис¤чу раз перевершуючих повну потужн≥сть √алактики. як правило, рентген≥вське випром≥нюванн¤ квазар≥в зм≥нне; це указуЇ (¤к у раз≥ рад≥овипром≥нюванн¤), що воно виникаЇ в мал≥й област≥. Ќа¤вн≥сть могутнього рентген≥вського випром≥нюванн¤ квазар≥в ≥ активних ¤дер галактик св≥дчить про гранд≥озн≥ процеси, пов'¤зан≥ з нагр≥вом газу до температури пор¤дка сотн≥ м≥льйон≥в градус≥в, що в≥дбуваютьс¤ там. ћабуть, частина рентген≥вського випром≥нюванн¤ не пов'¤зана з гар¤чою плазмою, а створюЇтьс¤ рел¤тив≥стськими електронами, що взаЇмод≥ють з полем випром≥нюванн¤ великоњ густини (¤вище  омптона). ¬ даний час, комб≥нуючи т≥льки рентген≥вськ≥ ≥ оптичн≥ нагл¤ди, вдалос¤ в≥дкрити р¤д нових квазар≥в. ÷е наочно демонструЇ, що "проникаюча" здатн≥сть рентген≥вськоњ астроном≥њ може бути нав≥ть вище, н≥ж у рад≥оастроном≥њ.

«найшлис¤ ''зникл≥'' квазари

¬ 2000 роц≥ група австрал≥йських астроном на чол≥ з –.”ебстер (R.Webster; ћельбурнськ≥й ун≥верситет) прийшла до вельми неспод≥ваного висновку: серед вс≥х ≥снуючих у ¬сесв≥т≥ квазар≥в б≥л¤ 80% залишаютьс¤ нев≥дкритими. як в≥домо, квазар - неймов≥рно могутнЇ точкове джерело рад≥овипром≥нюванн¤; по одн≥й з г≥потез, в≥н Ї видаленою активною галактикою, ¤ка одержуЇ енерг≥ю в результат≥ аккрец≥њ речовини на надмасивну чорну д≥ру, що знаходитьс¤ в центр≥ квазара. ѕров≥вши нагл¤ди дек≥лькох ст≥льник≥в квазар≥в, австрал≥йськ≥ учен≥ знайшли, що випром≥нюванн¤ б≥л¤ 80% з них надзвичайно сильно зсунуте в червону частину спектру. јстрономи ж, що працюють з оптичними приладами, шукають квазари, ¤к правило, серед голубих об'Їкт≥в. якщо б≥льш≥сть квазар≥в - червона, значить, основна њх маса нам все ще нев≥дома. ѕроте в березн≥ 1996 р. англ≥йськ≥ астрономи —.—ерджент ≥ —.–ол≥нгс "заспокоњли " своњх колег, показавши, що квазари, що спостер≥галис¤ австрал≥йськими ученими, "нетипов≥ ". ”ебстер ≥ њњ сп≥вроб≥тники вважали, що "почервон≥нн¤ " об'Їкт≥в, що вивчаютьс¤, викликано косм≥чним пилом, присутн≥м в будь-¤к≥й б≥л¤квазарной област≥. ѕроте англ≥йськ≥ астрономи указують, що квазари, що спостер≥галис¤ австрал≥йц¤ми, волод≥ють плоскими, "сплюснутими " рад≥оспектром. ≤ншими словами, спектральна ¤скрав≥сть њх випром≥нюванн¤ в рад≥од≥апазон≥ з п≥двищенн¤м частоти знижуЇтьс¤ дуже повол≥. ј це вважаЇтьс¤ важливою ознакою таких об'Їкт≥в.  вазари, що вивчалис¤ групою ”ебстер, сильно випром≥нюють на високих рад≥очастотах - в червон≥й област≥ оптичного спектру. ” такому раз≥ спостережуване червоне випром≥нюванн¤ викликаЇтьс¤ не косм≥чним пилом, а маЇ ту ж синхротронну природу, що ≥ рад≥овипром≥нюванн¤ квазар≥в: зар¤джен≥ електрони випром≥нюють, рухаючись з рел¤тив≥стською швидк≥стю по сп≥рал≥ уздовж магн≥тно-силових л≥н≥й. јле при цьому збуджуЇтьс¤ лише плоский спектр червоного випром≥нюванн¤, що характерне лише дл¤ невеликоњ групи квазар≥в. “аким чином, число "упущених " астрономами квазар≥в н≥¤к не може бути значним.

јстрономи нарешт≥ побачили квазари другого типу

ѕрипущенн¤ про ≥снуванн¤ квазаров другого типа було вперше озвучено на початку 80-х рок≥в, коли була побудована Їдина модель квазар≥в ≥ ≥нших ¤скравих об'Їкт≥в, що п≥дживл¤ютьс¤ енерг≥Їю в≥д масивних черных дыр.

«вичайн≥ квазари знаход¤тьс¤ на в≥дстан≥ дек≥лькох м≥ль¤рд≥в св≥тлових рок≥в в≥д «емл≥.  вазар другого типу, ¤к ≥ звичайний квазар, Ї дуже ¤скравим джерелом рентгеновского ≥ ≥ншого випром≥нюванн¤, але на в≥дм≥ну в≥д перших оточен≥ хмарою газу ≥ пилу, ¤ка зменшуЇ його ¤скрав≥сть видимому д≥апазон≥ довжини хвиль. ≤накше кажучи, до недавнього часу побачити квазар другого типу н≥кому не вдавалос¤.

≤ ось на дн¤х людський погл¤д вперше погл¤нув на цей астроном≥чний об'Їкт. «а за¤вою астроном≥в, ц¤ знах≥дка Ї важливим кроком на шл¤ху до розум≥нн¤ того ¤к на зор≥ ≥снуванн¤ ¬сесв≥ту утворили чорн≥ д≥ри ≥ галактики. ¬ роботах брали участь фах≥вц≥ з дек≥лькох обсерватор≥й з р≥зних крањн св≥ту, у тому числ≥ з ун≥верситету ƒжонса ’опкинса ≥ ѕ≥вденноњ Ївропейськоњ ќбсерватор≥њ. ƒл¤ пошуку квазара другого типу були використан≥ рентгеновский космический телескоп "Chandra" ≥ наземний ¬еликий “елескоп Very Large Telescope (VLT) з ѕ≥вденноњ Ївропейськоњ обсерватор≥њ в „ил≥. «найдений квазар другого типу розташований в п≥вденному созвездии ѕечь на в≥дстан≥ 9 м≥ль¤рд≥в св≥тлових рок≥в в≥д «емл≥.

¬ кожн≥й галактиц≥ квазар в центр≥

 вазари -- це ¤скрав≥ джерела випром≥нюванн¤ в оптичн≥й ≥ ≥нших частинах спектру. «вичайно вони знаход¤тьс¤ в центр≥ ¤коњ-небудь галактики. —еред астроф≥зик≥в поширена думка, що квазар Ї пор≥вн¤но невеликим гар¤чим газовим диском, що оточуЇ чорну д≥ру, маса ¤коњ може складати 1011 мас —онц¤.

Ќедавно фах≥вц≥ вважали, що рад≥огалактики влаштован≥ ≥накше, н≥ж Уквазарн≥Ф. ѕроте, п≥сл¤ того, ¤к знайшли в центр≥ рад≥огалактики Ћеб≥дь ј, розташованоњ в 750 млн. св. рок≥в в≥д нас, крих≥тне джерело ≥нфрачервоного випром≥нюванн¤, сп≥впадаюче з рад≥оджерелом, думка кардинально пом≥н¤лас¤ щодо пристрою вс≥х галактик. ≤нфрачервоне джерело схоже на квазар, але в≥н дивно слабкий ≥ невидимий в оптичн≥й област≥.

¬≥домо, що ¤скрав≥сть квазара в ≥нфрачервоному пром≥нн≥ пропорц≥йна його ≥нтенсивност≥ в рентген≥вському д≥апазон≥. √алактика Ћиб≥дь ј -- могутнЇ джерело рентген≥вського випром≥нюванн¤.

¬≥дпов≥дний йому але ≥нтенсивност≥ квазар був би повинен був випром≥нювати в ≥нфрачервоному д≥апазон≥ в 200 раз≥в сильн≥ше, н≥ж спостер≥гаЇтьс¤. “акий квазар можна б було легко спостер≥гати в оптичному д≥апазон≥.

Ќадал≥, учен≥ прийшли до висновку, що в центр≥ рад≥огалактики Ћеб≥дь ј розташований саме квазар, проте, в≥н екрануЇтьс¤ тороњдальною хмарою газу ≥ косм≥чного пилу (УбубликомФ).

¬становлено, що ≥нфрачервоне джерело в центр≥ Ћебед¤ ј лежить за щ≥льною водневою хмарою. ќчевидно, воно ≥ Ї частина того ж УбубликаФ з д≥аметром близько 10 св. рок≥в, ¤кий був ран≥ше знайдений. ≤з «емл≥ УбубликФ видний з торц¤, тому випром≥нюванн¤, що йде до нас з центру галактики, повинне пройти кр≥зь досить щ≥льне скупченн¤ матер≥њ. «г≥дно нагл¤дам астроном≥в, скупченн¤ пропускаЇ не б≥льше 1/200 всього ≥нфрачервоного випром≥нюванн¤, поступаючого з об'Їкту, що знаходитьс¤ усередин≥ нього. якби не ц¤ обставина, квазар, що лежить в центр≥ Ћебед¤ ј, вигл¤дав би в 10 раз≥в ¤скрав≥ше, н≥ж навколишн¤ його галактика. ÷ей квазар -- р¤довий серед под≥бних об'Їкт≥в, але в≥н, мабуть, найближчий до нас. Ќаступний за ним по в≥дстан≥ квазар «— 273 волод≥Ї в 30 раз≥в б≥льшою св≥тим≥стю.

¬≥дкритт¤ п≥дтверджуЇ те, що було дотепер чисто теоретичним твердженн¤, зг≥дно ¤кому вс≥ активн≥ галактики влаштован≥ в основному однаково, але при нагл¤д≥ ≥з «емл≥ вони можуть вигл¤дати р≥зно -- залежно в≥д своЇњ ор≥Їнтац≥њ щодо нас.