Ближайший квазар 3C 273, который находится в гигантской эллиптической галактике в созвездии Девы. Авторы и права: ESA / Hubble & NASA.
Сияя так ярко, что затмевают собой древние галактики, в которых они находятся, квазары – это отдалённые объекты, являющиеся по сути чёрной дырой с аккреционным диском, в миллиарды раз более массивной чем наше Солнце. Эти мощные объекты очаровывают астрономов с момента их обнаружения в середине прошлого века.
В 1930-х годах Карл Янски (Karl Jansky), физик из Лаборатории Белла (Bell Telephone Laboratories), обнаружил “звёздный шум” имеющий наибольшую интенсивность в направлении центральной части Млечного Пути. В 1950-х годах астрономы благодаря использованию радиотелескопов смогли обнаружить новый тип объектов в нашей Вселенной.
Поскольку этот объект выглядел как точечный, астрономы назвали его “квазизвёздным радиоисточником” или квазаром. Однако это определение не совсем верное, поскольку, по данным Национальной Астрономической Обсерватории Японии, только около 10 процентов квазаров излучают сильные радиоволны.
Понадобились годы изучения, чтобы понять, что эти отдалённые пятнышки света, которые, казалось, выглядят как звёзды, создаются частицами, разгоняющимися до скоростей, приближающихся к скорости света.
“Квазары являются одними из самых ярких и самых дальних известных небесных объектов. Они имеют решающее значение для понимания эволюции ранней Вселенной”, – подчеркнул астроном Брэм Венеман (Bram Venemans) из Института астрономии им. Макса Планка в Германии.
Предполагается, что квазары образуются в тех областях Вселенной, в которых общая плотность вещества намного выше среднего показателя.
Большинство квазаров было найдено в миллиардах световых лет от нас. Поскольку свету требуется определённое время что бы пройти это расстояние, изучение квазаров очень похоже на машину времени: мы видим объект таким, каким он был, когда свет покидал его, миллиарды лет назад. Почти все, из более чем 2000 известных на сегодняшний день квазаров, находятся в молодых галактиках. Наш Млечный Путь, как и другие подобные галактики, вероятно уже прошёл этот этап.
В декабре 2017 года был обнаружен самый отдалённый квазар, который находился на расстоянии более 13 миллиардов световых лет от Земли. Учёные с интересом наблюдали за этим объектом, известным как J1342 + 0928, поскольку он появился всего лишь через 690 миллионов лет после Большого взрыва. Квазары такого типа могут предоставить информацию о том, как галактики эволюционируют с течением времени.
Яркий квазар PSO J352.4034-15.3373 находящийся на расстоянии 13 миллиардов световых лет. Авторы и права: Robin Dienel / Carnegie Institution for Science.
Квазары излучают миллионы, миллиарды, а возможно даже и триллионы электронвольт энергии. Эта энергия превышает общее количество света всех звёзд в галактике, поэтому квазары сияют в 10-100 тысяч раз ярче чем, например, Млечный Путь.
Если бы квазар 3С 273, один из самых ярких объектов в небе, находился в 30 световых годах от Земли, он казался бы таким же ярким, как и Солнце. Однако на самом деле расстояние до квазара 3C 273 составляет по крайней мере 2,5 миллиарда световых лет.
Квазары относятся к классу объектов, известных как активные галактические ядра (АГЯ). Сюда также входят сейфертовские галактики и блазары. Всем этим объектам необходима сверхмассивная чёрная дыра для существования.
Сейфертовские галактики являются самым слабым типом АГЯ формирующим только около 100 килоэлектронвольт энергии. Блазары, как и их двоюродные братья – квазары, выделяют значительно большие объёмы энергии.
Многие учёные считают, что все три типа АГЯ – это по сути одни и те же объекты, но расположенные к нам под разными углами.
Самые яркие объекты во Вселенной
Сияя так ярко, что затмевают собой древние галактики, в которых они находятся, квазары – это отдалённые объекты содержащие чёрную дыру, в миллиард раз более массивную чем наше Солнце. Эти мощные объекты очаровали астрономов с момента их обнаружения в середине прошлого века.
В 1930-х годах Карл Янски (Karl Jansky), физик из Лаборатории Белла (Bell Telephone Laboratories), обнаружил “звёздный шум” имеющий наибольшую интенсивность в направлении центральной части Млечного Пути. В 1950-х годах астрономы благодаря использованию радиотелескопов смогли обнаружить новый тип объектов в нашей Вселенной.
Поскольку этот объект выглядел как точечный, астрономы назвали его “квазизвёздным радиоисточником” или квазаром. Однако это определение не совсем верное, поскольку, по данным Национальной Астрономической Обсерватории Японии, только около 10 процентов квазаров излучают сильные радиоволны.
Понадобились годы изучения, чтобы понять, что эти отдалённые пятнышки света, которые, казалось, выглядят как звёзды, создаются частицами, разгоняющимися до скоростей, приближающихся к скорости света.
“Квазары являются одними из самых ярких и самых дальних известных небесных объектов. Они имеют решающее значение для понимания эволюции ранней Вселенной”, подчеркнул астроном Брэм Венеман (Bram Venemans) из Института астрономии им. Макса Планка в Германии.
Предполагается, что квазары образуются в тех областях Вселенной, в которых общая плотность вещества намного выше среднего показателя.
Большинство квазаров было найдено в миллиардах световых лет от нас. Поскольку свету требуется определённое время что бы пройти это расстояние, изучение квазаров очень похоже на машину времени: мы видим объект таким, каким он был, когда свет покидал его, миллиарды лет назад. Почти все, из более чем 2000 известных на сегодняшний день квазаров, находятся в молодых галактиках. Наш Млечный Путь, как и другие подобные галактики, вероятно уже прошёл этот этап.
В декабре 2017 года был обнаружен самый отдалённый квазар, который находился на расстоянии более 13 миллиардов световых лет от Земли. Учёные с интересом наблюдали этот объект, известный как J1342 + 0928, поскольку он появился всего через 690 миллионов лет после Большого взрыва. Квазары такого типа могут предоставить информацию о том, как галактики эволюционируют с течением времени.
Квазары излучают миллионы, миллиарды, а возможно даже и триллионы электронвольт энергии. Эта энергия превышает общее количество света всех звёзд в галактике, поэтому квазары сияют в 10 – 100 000 раз ярче чем Млечный Путь.
Если бы квазар 3С 273, один из самых ярких объектов в небе, находился в 30 световых годах от Земли, он казался бы таким же ярким, как и Солнце. Однако на самом деле расстояние до квазара 3C 273 составляет по крайней мере 2,5 миллиарда световых лет.
Квазары относятся к классу объектов, известных как активные галактические ядра (АГЯ). Сюда также входят сейфертовские галактики и блазары. Всем этим объектам необходима сверхмассивная чёрная дыра для существования.
Сейфертовские галактики являются самыми слабым типом АГЯ формирующим только около 100 килоэлектронвольт энергии. Блазары, как и их двоюродные братья – квазары, выделяют значительно большие объёмы энергии.
Многие учёные считают, что все три типа АГЯ – это по сути одни и те же объекты, расположенные к нам под разными углами.
Эта статья была автоматически добавлена из сообщества
В далеком космосе есть объекты, которые светится ярче чем триллион Солнц. Это самые яркие объекты которые мы наблюдаем во Вселенной. Они испускают невероятное количество энергии, они способны поедать планеты и разрывать звезды на куски. Это одни из самых таинственных явлений во Вселенной с огромной энергией. Они могут уничтожать Галактики но, возможно, могут и спасать их. Физические условия там могут быть самыми невероятными. Эти космические источники энергии называют квазарами и, возможно, мы обязаны им своим существованием.
Уже много десятилетий астрономы наблюдают на ночном небе яркие точки, в которых есть нечто странное. Это маленькие светящиеся точки, как звезды, но они очень таинственные. Один из этих странных объектов скрываются в галактическом скопление Девы. При наблюдении с Земли этот объект похож на окружающие его звезды, но астрономы, изучавшие его свет, сделали удивительное открытие. Он находится невероятно далеко, не то что не в нашей Галактике, но вообще ни в одной из видимых нам галактик, до него более миллиарда световых лет. И при такой удаленности столь яркое свечение. Поэтому квазары долгое время были для нас совершенной загадкой. Они настолько яркие, что несмотря на огромные расстояния выглядят как звезды, расположенные намного ближе поэтому их назвали квази-звездными объектами, сокращенно квазарами. Более пристальные наблюдения позволили ученым понять откуда они взялись, все они происходят не откуда-нибудь, а из ядра галактики.
Квазар — это сверх яркое ядро очень далекой галактики, а видел мы их лишь благодаря их необычайный мощности. Один квазар светится ярче чем целая Галактика, энергии он выделяет как сотни миллиардов звезд. Огромная энергия сконцентрирована в одном источнике. Взрыв атомной бомбы сопровождается колоссальным выделением энергии, но по сравнению с квазаром это ни что, он ежесекундно выделяется в триллион триллионов раз больше энергии. Огромное количество энергии упаковано в очень маленький объем.
Но откуда в таком маленьком объекте столько энергии, как можно выделять такое количество энергии при столь малом размере, в чем может быть источник такой мощи? Судя по всему у квазара очень мощный двигатель. Во Вселенной есть лишь один объект, который может вырабатывать столько энергии чтобы возникали подобные явления, достаточно массивный и плотный для этого, — черная дыра. Это единственный из известных нам объектов, способных питать квазар.
Звезды в 25 раз более тяжелые чем наше Солнце погибают в борьбе с гравитацией, переживая катастрофический коллапс. Вся их огромная масса сжимается в маленькую точку и образуется черная дыра. Черные дыры совершенно уникальное явление, они невероятно массивные и плотные, в не большом объеме сконцентрировано такое количество материи, что происходит искривление пространства, возникает область которая называется горизонтом событий. Граница этих чудовищных объектов, — горизонт событий, является точкой невозврата, все, что пересекает ее не может вернуться обратно, даже свет.
1 из 3
Черная дыра - смертельная мощь
Во Вселенной есть лишь один объект, который может вырабатывать столько энергии чтобы возникали квазары, достаточно массивный и плотный для этого, - черная дыра 
Горизонт событий черной дыры
Горизонт событий - граница черной дыры, чудовищного объекта, - , точка невозврата, все, что пересекает ее не может вернуться обратно, даже свет.Свет свободно летит через пространство и время, а там они свернуты, замкнуты сами на себя, поэтому свет не может вырваться оттуда. Черные дыры есть по всей Вселенной, они бывают разные, некоторые всего в 3 раза тяжелее нашего Солнца, а некоторые гораздо больше и называются сверхмассивные. Квазары это самые крупные черные дыры во Вселенной, в миллиарды раз массивнее нашего Солнц. Это на грани понимания, только представьте себе черную дыру которая в миллиард раз тяжелее Солнца. Огромная масса — причина чудовищной гравитации. Ученые считают, что источником энергии для квазаров могут быть лишь сверхмассивные черные дыры.
Но черные дыры засасывают все, даже свет, поэтому они черные, так как они могут быть яркими? Черные дыры очень прожорливы, они притягивают газ и пыль, которые образуют вокруг черной дыры кольцо, так называемый аккреционный диск. Это гигантский водоворот из материи который стремится упасть на сверхмассивная черная дыру но не может упасть все сразу и в диске создается сильное трение, чем быстрее движутся газ и пыль, тем сильнее трение. Это скорость близкая к скорости света, если потереть ладони с такой скоростью, — они нагреются так, что испаряться. Материя в аккреционном диске нагревается до миллионов градусов. При этом выделяется излучение, которое мы и видим как свет. Центр Галактики светится так, что его видно за миллиарды световых лет.
Материя становится очень плотной и горячей, возникает квазар. Поэтому черные дыры не только самые темные но и самые яркие объекты во Вселенной. Квазары давно уже заставляют ученых ломать головы и теперь оказалось что даже самые яркие объекты могут быть невидимыми. Что интересно самая яркая из открытых галактик не видна нам.
Ноябрь 2015 года. С помощью большого радиотелескопа в Атакаме ученым удалось заглянуть внутрь самой яркой Галактики во Вселенной. Квазар в ее центре испускает в 350 миллионов раз больше света, чем наше Солнце, но для наших глаз он невидим. Просто весь этот свет в инфракрасном спектре. Это необычная Галактика, так называемый хот-дог. Хот-догами астрономы называют Галактики, окруженные облаками межзвездной пыли. Они то и скрывают от нашего взора свет колоссального квазара. Поскольку он является сверхмассивной черной дырой, на него постоянно падает материя и иногда ее становится так много, что квазар совершенно не виден. Видимый свет квазара поглощает толстый слой пыли, через который проходит лишь инфракрасная часть спектра.
Галактика хот-дог в инфракрасной части спектра
В этом диапазоне излучение очень интенсивное. Галактики хот-доги интересны тем, что их открыли неожиданно. Получается, что половина самых ярких квазаров во Вселенной именно такие. Квазары такие яркие что некоторые из них видны с самого края Вселенной, за 13 млрд. световых лет. Это значит что они возникли менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Но как такие колоссальные объекты могли возникнуть так быстро после рождения Вселенной?
Во Вселенной открыто множество квазаров, они мощнее и ярче собственных Галактик, свет от них летит к нам миллиарды лет. Даже свету при скорости 300000 км в секунду нужно огромное время чтобы покрыть такое расстояние. Поэтому мы видим глазами такими, какими они были миллионы и даже миллиарды лет назад. В 2017 году ученые в чилийской обсерватории Лас-Кампанас направили телескопы на самую древнюю часть Вселенной и там их ждал невероятный сюрприз. Этот квазар возник всего через 600 — 700 млн. после Большого Взрыва. Масса этой черной дыры в 800 млн. раз больше чем у Солнца. Это самый старый из обнаруженных квазаров, возник он по космическим масштабом вскоре после рождения Вселенной, которая в то время было наполнено в основном водородом и гелием.
Мы знаем что источники энергии квазаров — сверхмассивные черные дыры, но как такая огромная черная могла образоваться столь рано, — это великая загадка. Один из главных вопросов астрономии: откуда взялись эти сверхмассивные черные дыры, как они могли возникнуть на заре развития Вселенной?
Черная дыра поглощает все, что оказывается слишком близко
Отгадка кроется в невероятной скорости роста черных дыр, они поглощают материю бесконечно. Когда мы едим, то в какой-то момент наедаемся и больше есть не хотим. А черные дыры всегда голодные, они ненасытные. Черная дыра поглощает все, что оказывается слишком близко, становясь при этом все массивнее.
Однако у скорости ее роста есть предел. Миллиард лет после рождения Вселенной слишком маленький срок чтобы черная дыра набрала миллиард солнечных масс, значит помимо поглощения материи должен был быть какой-то другой процесс, благодаря которому возникла ее основа. Судя по всему эти гиганты выросли из черных дыр меньшего размера но тоже очень крупных. Обычные черные дыры при взрыве звезд, которые в 25 и более раз массивнее Солнца, это совсем немного. Чтобы возникла сверхмассивная черная дыра — нужно сверхмассивная звезда, древний гигант образовавшийся из газов в ранней Вселенной. Это были огромные газовые скопления, состоящие в основном из водорода и от части из гелия. По мере охлаждения они сжимались в звезды, представляющее собой гигантские шары из водорода. Эти супергиганты жили ярко и умирали молодыми. Погибая, они образовывали огромные черные дыры, это один из способов формирования черных для подобных размеров, они возникали при гибели ранних звезд.
Но и тут есть проблема, вероятно даже такие сверхмассивные звезды не могли породить достаточно крупные черные дыры. Должен быть другой способ формирования черной дыры массой в миллиард Солнц менее чем за миллиард лет. Как же еще Вселенная могла создать сверхмассивные черные дыры из плотных облаков газа? Согласно одной из теорий, они могли образоваться в результате одного большого коллапса, так называемого прямого коллапса. Огромные сверх плотные скопления водорода соединяются вместе, гравитация возрастает и притягивает еще больше газа, он становился все плотнее и наконец коллапсирует. Вместо звезды сразу образуется сверхмассивная черная дыра. Затем вокруг нее начинает формироваться Галактика, газ устремляется к центру, нагревается все сильнее и возникает квазар. Настолько яркий, что мы видим его сегодня с расстояния в 13 млрд. световых лет.
Создаются новые теории, ученые пытаются объяснить то, что наблюдают. Чем больше далеких квазаров они обнаружат, тем больше у них будет шансов узнать как они образовались, возможно они откроют новые законы физики, согласно которым столь массивные черные дыры могут формироваться так быстро. По мере изучения квазаров, астрономы все больше узнают о раннем этапе развития Вселенной. Галактики кажется мирными и спокойными, но они несут на себе следы бурного прошлого. Из их центров простираются шрамы длиной в десятки тысяч световых лет.
Квазар в центре галактики Гидра А
1 из 2
Квазар в центре галактического скопления Гидра А
Два колоссальных потока энергии, вырывающиеся из ядра Галактики Гидра А, где находится квазар 
Смертоносный луч квазара
Два колоссальных потока энергии, вырывающиеся из ядра Галактики, где находится квазарЭто галактическое скопление Гидра А. Вот они, шрамы. При наблюдении на разной длине волны была выяснена причина — два колоссальных потока энергии, вырывающиеся из ядра Галактики, где находится квазар. Пробивая Галактику, они простираются в космос, создавая пустоты в окружающем газе. Количество энергии в этих потоках потрясает воображение, не укладывается в голове. Только представьте насколько они мощнее, такая энергия способна разогнать массу во много раз превышающую массу Солнца до скорости, близкой к скорости света и отправить ее на сотни тысяч световых лет.
Эти потоки исходит из ядра квазара и представляют собой потоки сверх заряженных частиц, движущихся со скоростью миллионы километров в час, нагреваясь до триллионов градусов. Даже обычное квазары невероятно мощные, но квазары с исходящими потоками гораздо более разрушительны. Энергия миллиардов или триллионов звезд сконцентрированная в узких потоках пронизывает Вселенную смертоносными лучами. Все что попадается на их пути обречено на уничтожение. От этого страдает не только Галактика в которой находится квазар, эти потоки настолько мощные что могут уничтожить не только планеты, которые попадутся на их пути, но и звезды, целые Солнечные системы.
Именно это происходит в системе 3321. В видимом спектре мы видим просто две Галактики, но при наблюдении на разной длине волны видно, что более крупная испускает смертоносный луч, пробивающий меньшую и уходящий дальше в космос.
Звездная система 3321 с квазаром
Планеты он уничтожает звезды под его воздействием взрываются, потока энергии проходит в космосе огромные расстояния. Самый большой из известных потоков имеет почти полтора мегапарсека в длину. Мегапарсек — это 3 с лишним миллиона световых лет, и того около 5 млн. световых лет. Потоки энергии квазаров останавливаются в межгалактическом пространстве, в тонком слое газа окружающем галактики. Он простирается на сотни тысяч световых лет, воспламеняя межгалактическое пространство. В результате образуются мощные ударные волны, как в галактике Живописец А.
Мощные ударные волны в галактике Живописец А
Формируются большие облака газа, похожие на вату, они находятся на конце потока испускаемого квазаром. Но похоже что квазары с исходящими из них потоками энергии редкий вид, таких лишь 10%. Как образуются эти потоки ученые могут лишь гадать. Они видят квазары с такими потоками по всей Вселенной, однако плохо представляют как они возникают. Это настолько сложный процесс, что понять какие физические законы его определяют невероятно трудно. Астрономы полагают, что эти потоки образуются в аккреционном диске, вращающемся диске из газа возле горизонта событий черной дыры.
Это самая проработанная теория. Газ падает на сверхмассивную черную дыру, двигаясь при этом все быстрее и все сильнее нагреваясь. При определенной температуре газ превращается в плазму, наполненную заряженными электромагнитными частицами. Возле сверхмассивных черных дыр есть быстро движущиеся заряженные частицы которые создают магнитные поля. Вращаясь вокруг черной дыры, частицы генерируют мощное магнитное поле. Постепенно оно окружает черную дыру. Это мощное магнитное поле вокруг черной дыры приводит к тому, что все заряженные частицы в аккрекционном диске двигаются вдоль его силовых линий. Если у небесного тела есть магнитное поле, то есть и магнитные полюса, из них частицы могут вылетать наружу, они разгоняются, закручиваются по спирали, а потом выбрасываются наружу. Давление в диске невероятно высокое, магнитные поля очень сильно сжатые вращающейся черной дырой, получается направленный поток огромной мощности. Этот поток вылетает с полюсов черной дыры на скорости лишь на 1% меньше чем скорость света. Квазары, — это колоссальные генераторы, они превращают энергию гравитации в магнитную, а магнитная энергия превращается в кинетическую проявляясь в виде этих потоков.
Они такие мощные что их легко увидеть во всех частях Вселенной. Квазары по-прежнему занимают умы астрономов. И теперь они подкинули новую загадку: чтобы вспыхнуть, квазару нужны миллионы лет. Но недавно был открыт один, который зажегся в одно мгновение по космическим меркам.
1 из 2
На сегодня открыто более 200 тысяч квазаров. В июне 2106 года был открыт еще один. Причем он не такой как другие потому что вспыхнул всего за 500 дней. По космическим меркам это мгновение. Это очень странно, речь идет о поглощении газа в галактических масштабах. Это невероятно короткий срок, обычно наблюдаемый нами астрономические явления происходят в гораздо большем временном масштабе. Поэтому когда зажигается за несколько месяцев или лет то есть переходит из одного состояния в совершенно другое практически мгновенно, это немного пугает. Ученые предполагают что вспышки квазаров естественный этап в развитии галактик. Галактики не являются неизменными, они постоянно меняются, развиваются. Однако когда в течение какого-то года в одной из них вспыхивает квазар, — это очень удивительно. Считается, что большинство галактик, если не все проходит через фазу образования квазара, и это нормальная стадии их развития. В юном возрасте квазары совсем как дети, даже истерики устраивают, они ярко светят и поглощают материю с огромной скоростью, прямо как мы в молодости, едим все что под руку попадется, а в душе постоянно вспыхивают бури, настроение часто меняется, с квазаром происходит примерно тоже самое.
Когда квазар проголодался и начинает есть он может вспыхнуть. Что же запускает этот процесс, что зажигает и гасит квазар? Это связано с газом который попадает в центр галактики, когда туда попадает материя — черная дыра уже наготове и газ вспыхивает. Где же квазар берет столько газа? Чтобы вспыхнул квазар, нужны определенные условия: во-первых сверхмассивная черная дыра, во-вторых падение на нее большого количества материи. От чего она может произойти? От столкновения галактик.
Галактике не стоят на месте, они движутся в космосе и иногда сталкиваются. При этом сверхмассивные черные дыры в центрах сталкиваются и соединяются. А газ из обеих галактик устремляется к новой сверхмассивной черной дыре. При слиянии галактик у черной дыры появляется новая еда, масса свободной материи которую можно поглотить. Это новый источник пищи и черная дыра начинает поглощать его с новой силой. Газ устремляется к черной дыре нагреваясь до миллионов градусов и галактическое ядро вспыхивает. Так рождается Квазар.
Слияние галактик создает оптимальные условия для образования квазара, но когда астрономы изучили квазары, вспыхнувшие необычайно быстро, то не нашли свидетельств слияния, их зажгло что-то другое…
У типичного квазара такие размеры, что закономерно предположить: на то чтобы он вспыхнул нужно много времени, не год- два, а гораздо больше, газ должен пройти через центральную часть галактики устремляясь в черной дыре в результате запустить этот колоссальный космический генератор. Учитывая масштабы, времени нужно очень много. Что же может ускорить этот процесс? По одной из версий — это способна сделать катастрофа, произошедшая в аккреционном диске — кольца газа окружающим черную дыру. Если квазар активен — значит черная дыра что-то поглощает, так что если он вспыхнул, — можно сделать вывод что возле нее произошло нечто значительное. Может упала сразу часть диска или какая-то звезда оказалась слишком близко. Аккреционный диск состоит не только из газа и пыли, черные дыры затягивают все, что окажется поблизости.
Черные дыры затягивают все, что окажется поблизости
Там звезды, газ и газовые туманности, формирующиеся и умирающие звезды, там много всего происходит. Когда звезда оказывается слишком близко, ее попросту разрывает на части. Чудовищное притяжения черной дыры может раздирать звезды на куски, что приводит к резкому выбросу энергии в аккреционном диске, либо толчком вспышки квазара может стать взрыв звезды. Если в аккреционном диски вспыхнет сверхновая, на черную дыру обрушивается сразу целая лавина материи. В обоих случаях внезапное ускорение движения газа резко нагревает аккреционный диск и квазар зажигается. Что бы квазар активировался, в галактике должно произойти нечто катастрофическое. После этого квазар может светиться миллионы лет, испуская разрушительные потоки энергии. Мы видим их по всей Вселенной и похоже что подходящие условия для них есть всюду, даже недалеко от нас.
Подведем итог, что нужно для вспышки квазара: во-первых галактика со сверхмассивной черной дырой в центре, во-вторых газ и в третьих на черную дыру должна падать материя. Мы живем в Галактике под названием Млечный Путь, в ее центре находится сверхмассивная черная дыра, вокруг которой вращается газ, в общем новости не очень хорошие. Будущее у нас не слишком светлое…
Астрономы и астрофизики думали что наша галактика тихое и мирная место, но что если у нее бурное прошлое? Недавно ученые обнаружили, что из ее центра выброшены две туманности, они состоят из раскаленного газа и движутся прочь от нашей галактики на скорости в 3 с лишним миллиона километров в час. Эти газовые пузыри огромные, сопоставимы по размерам с самой галактикой — 50 тыс. световых лет в длину, если бы мы видели их на небе, они простерлись бы от горизонта до горизонта. Похожие газовые пузыри можно наблюдать в далеких галактических скоплениях, таких как Гидра А.
Газовые пузыри в далеком галактическом скоплении Гидра А
Один из главных вопросов откуда там этот газ, что могло так сильно нагреть его так сильно, что он вырвался прочь из галактики? Один из возможных ответов — это произошло в ходе активной фазы истории Млечного Пути. Далеко в сердце нашей Галактике находится гигант, скрытый за газовый завесой. Это сверхмассивная черная дыра Стрелец А. В данный момент она ведет себя тихо, но значит ли это что она мертва или просто спит? Единственное что могло создать такие обширные выбросы материи из двух сторон диска Млечного Пути — огромные энергетические потоки из ядра нашей галактики, очень похоже на квазар. Но в отличии от Гидры А, выброшенного газу не сотни миллионов лет, он был исторгнут в космос не более чем 6 млн. лет назад. Почти все квазары которые мы видим находится далеко во Вселенной, а значит в далеком прошлом. А тут речь идет о недавней активности, черная дыра в центре нашей галактики поглотила много материи всего 6 млн. лет назад. Никто этого не ожидал потому что мы всегда считали Млечный Путь очень спокойной галактикой, а черную дыру в ней не слишком прожорливой, как бы сидящей на диете. Что то нарушило эту диету. Может группа звезд оказалась слишком близко?.. В любом случае Стрелец А моментально проглотил новую пищу и резко пробудился. Потоки энергии из него выбросили из галактики триллионы тонн Газа. И это была лишь небольшая вспышка потому что наш квазар был меньше большинства других но возможно что спящий гигант проснется снова, и это пробуждение будет гораздо более опасным.
Однажды, взглянув на ночное небо, мы можем понять что на нем зажегся новый квазар. Квазары могут вспыхивать от столкновения галактик и нас такое столкновение как раз ожидает. Млечный путь движется на встречу Андромеде. Мы сближаемся с ней со скоростью около 110 км в секунду. Примерно через 4 миллиарда лет эти галактики столкнуться, в обеих есть сверхмассивные черные дыры в четыре или пять раз тяжелее Солнца, а у Андромеды в 20 раз тяжелее. Эти черные дыры начнут вращаться друг вокруг друга и в конце концов сольются воедино.
Черные дыры Млечного Пути и Андромеды за миг до столкновенияНовая черная дыра будет гораздо больше Стрельца А и у этого супергиганта будет достаточно свежего газа для питания. Это будет невероятный взрыв для Млечного Пути, может быть самый мощный за всю его историю. Тогда может возникнуть квазар не выданной ранее мощности.
В хаосе столкновения галактик, наша Солнечная Система может мигрировать ближе к галактическому ядру, а значит и к квазару. Мы будем в непосредственной близости наблюдать не только столкновение галактик но и нечто еще более грандиозные и устрашающие — рождения квазара. Чем ближе мы окажемся тем величественнее будет это зрелище. На небе появится новый яркий источник света, почти как второе Солнце, но вместе с красотой зрелища мы получим невероятный жар, квазарные ветры, а возможно и потоки энергии. Что это будет означать для Земли? Атмосферу сорвет с планеты, океаны закипят, возможно земная кора расплавится, выброс энергии будет колоссальным. Жизни на Земле больше не будет никакой. Новорожденный квазар будет невероятно мощным, он выбросит из Млечного Пути триллионы тонн газа, основного материала для формирования звезд и планет, больше не будет ни звезд, ни планет, ни людей, ни цивилизации.
Квазары обладают огромной разрушительной силой но оказывается у них есть и другая сторона. Квазары выделяют невероятное количество энергии и уничтожают многое из того что их окружает. Но возможно что без них и нас бы не существовало, не смотря на свою разрушительную мощь, квазары могут быть главными космическими творцами.
Испуская невероятную энергию, квазары могут разрушать то что находится вокруг них, но возможно что это необходимо для здоровья галактики или даже для создания условий для жизни. Несмотря на разрушительные свойства, у квазаров есть и созидательная сторона. Вполне может быть, что окружающие нас Вселенная создана именно ими. Звезды — основа Галактики, но если их слишком много, это тоже может быть проблемой. Когда звезд образуется много это хорошо, но если их слишком много, это плохо. Рожденные недавно звезды горячие, крупные, голубые, но потом они стареют и умирают, при этом происходит мощнейший взрыв и возникает сверхновая. Возникают новые черные дыры, потоки энергии, по газу в галактике проходят ударные волны, все это в конце концов убивает галактику. Когда галактика производят слишком много звезд, в ней возникает нестабильная среда. Звезды и планеты уничтожает мощное излучение сверхновых и черные дыры. Но у некоторых галактик есть космический защитник, который следит за тишиной и миром в них, контролируя рождаемость звезд. Для образования звезд нужен холодный газ: молекулярный водород, но квазар далеко не холодной, наоборот он очень горячей. Поэтому если в галактике намечается рождение множества звезд, и тут в ней вспыхивает квазар, он влияет на их формирование.
Образование звезд в галактике и их многообразие
Образование звезд в галактике теснейшим образом связано с наличием в ней холодного газа. Квазары выделяют в окружающее их пространство так много энергии, что могут нагревать газ, из которого формируются звезды. Квазары сильно нагревают окружающее пространство, в том числе посредством так называемого квазарного ветра. Это ветер, создаваемый светом. Диск из материи, вращающийся вокруг сверхмассивной черной дыры, испускает так много света, что он с высокой скоростью толкает пыль и газ как внутрь галактики так и наружу. Этот ветер может быть очень сильным, это не тот ветер к которому мы привыкли, это поток частиц с высокой энергией, иногда они летят со скоростью сотни миллионов километров в час. Холодная материя, из которой образуются звезды в галактике, нагревается, и в ней возникают завихрения. Вместо тихих мирных скоплений молекулярного водорода, сжимающихся под воздействием гравитации, возникает мощный квазарный ветер, который изменяет все. Газ в галактике нагревается и формирование звезд протекает по другому: их возникает меньше чем было бы в противном случае.
У квазаров есть и другое оружие для борьбы с переизбытком звезд. Существует другой механизм, так называемая механическая или кинетическая обратная связь, проще говоря прямое физическое воздействие, через галактику словно мчится товарный поезд в виде потока энергии из сверхмассивной черной дыры. Он как снегоочиститель, едущий по улице, сгребает материю прочь со своего пути. Эти потоки уносят газ на окраины Галактики. Энергия у них огромная, и они выбрасывают газ прочь, это прекращает формирование звезд, для него становится меньше материала. Но квазары изменчивы и роль потоков энергии, испускаемой ими сложнее чем это может показаться. Иногда они могут даже способствовать рождению звезд. У астрономов набирается все больше свидетельств в пользу того что звезды мог формироваться под воздействием этих потоков, по крайней мере в некоторых участках некоторых галактик.
В семнадцатом году телескоп в пустыне Атакама позволил ученым совершить очередное открытие. В центре галактического скопление Феникса звезды рождается там где прошел энергетический поток от квазара. Но раз они выбрасывают из галактики газ, от чего же там возникают звезды? Они вызывают соединение холодных газовых туманностей, которые иначе не соединились бы и вдоль энергетического потока начинают усиленно формироваться новые звезды. Снегоочиститель ведь тоже уплотняет снег, именно из уплотненного молекулярного газа и возникают звезды. Квазары противоречивы, иногда разрушительны, а порой могут и созидать. Возможно они даже поддерживают равновесие во Вселенной.
Звезды рождается там, где прошел энергетический поток от квазара
Но если бы они продолжали выталкивать газ из галактики бесконечно, то могли бы полностью остановить образование звезд и убить ее. К счастью они вовремя останавливаются. В какой-то момент газ в центре галактики кончаются, это действует как выключатель, квазар гаснет. Квазары питаются холодным газом, без топлива они умерли бы сами. Газовые скопления остывают и звезды вновь начинают формироваться, при этом остывающей газ падает на сверхмассивную черную дыру, давая квазару топливо для новой вспышки. Черная дыра может отключаться и включаться сама, прямо как термостат в электронагревателе: если в комнате слишком холодно — он включается и нагревает воздух, а при достижении нужной температуры выключается. Когда квазар включается — он прекращает образования звезд, а когда гаснет — она возобновляется. Квазары регулируют рождаемость звезд так, чтобы их не рождалось слишком много одновременно. Квазары снижают скорость, с которой галактики расходует свое топливо, продлевая им жизнь. Они кажутся нам невероятно разрушительным явлением, но в действительности они очень полезны для Вселенной, они являются одной из созидательных космических сил, сдерживая темпы формирование звезд в галактиках. Очень возможно, что активность квазаров необходима для развития галактик. В определенном смысле они поддерживают равновесие, помогают галактикам развиваться более равномерно. Для молодых галактик, в которых активно формируются звезды, квазары как обряд инициации, этап превращения в зрелую и стабильную галактику, подобную нашей. Возможно квазары необходимы для поддержания здоровья галактики. Мы считаем они играют крайне важную роль в развитии галактик на всем его протяжении.
Квазар способствует возникновению стабильных галактик, таких, в которых может быть жизнь. Мы связаны со Вселенной самым тесным образом, и квазары даже будучи весьма разрушительными являются неотъемлемой частью галактик, играя ключевую роль в их эволюции. Иногда чтобы создать — нужно разрушить. Квазары сделали Вселенную такой, какая она есть, без них нас могло бы просто не быть.
Более 50 лет назад благодаря ученым, с появлением первого радиотелескопа, удалось обнаружить самые яркие объекты во Вселенной, изучающие огромную радиацию. По космическим меркам, размеры этого неизвестного объекта были весьма скромными – не больше Солнечной системы. Особенностью объекта была необычайная яркость: свет доходил до Земли на протяжении десятков миллиардов лет. Позднее такие источники энергии стали называть квазарами.
Термин «квазар» представляет собой аббревиатуру, которая состоит из двух понятий и буквально расшифровывается как «квазизвездные радиоисточники». Их мощность излучения сходно излучению целой галактики, но в сжатом объеме. Оптическое наблюдение не позволяет раскрыть всей сущности квазаров. Их видимая структура сильно различается в зависимости от удаленности объекта.
Согласно Хаббловсому закону о стремительно расширяющейся во все стороны Вселенной, эти радиоактивные объекты находятся на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли, и продолжают удаляться от нее с огромной скоростью. Чем дальше квазар находится от Земли, тем с большей скоростью, приближенной к скорости света, удаляется от планеты. Самые дальние из квазаров расположены в 20 миллиардах световых лет.
Красное смещение, наблюдаемое в природе квазаров, представляет собой линии атома, положение которых меняется, когда воздействует доплеровский сдвиг. Иными словами, это подтверждает огромную скорость удаления таинственных космических объектов от планеты Земля. Впервые красное смещение обнаружил Шмидт, в прошлом веке.
В отличие от звезд, которые легко различимы на небе даже невооруженным взглядом, квазары нельзя увидеть без астрономического оборудования. Проблема наблюдения кроется в огромной удаленности космических объектов, а не в их излучении. Напротив, светимость квазара схоже яркости большой галактики. Однако яркость квазаров может значительно варьироваться в течение недели, что позволяет сделать вывод о небольших размерах небесных объектов. Активное излучение продолжается длительный период времени – миллионы лет, а интенсивность такого излучения говорит о массивности таинственного космического тела. Действительно, чтобы излучить такое большое количество энергии, масса должна превышать совокупную массу всех объектов Солнечной системы, включая Солнце, в десятки миллионов раз. Многие ученые сходятся во мнении, что по этим признакам квазары представляют собой ядра зарождающихся галактик, которые полны энергии и радиоактивного излучения.
Но, сравнительно небольшие размеры, при столь сильном излучении, очень схожи с, так называемыми, «черными дырами» — небесными объектами, увидеть которые невозможно даже через сверхмощные телескопы, так как они представляют собой мощный энергетический объект. Сила притяжения в данном объекте настолько высока, что он поглощает даже собственный испускаемый свет. Как правило, черные дыры располагаются в сердцах крупных галактик и позволяют «вычислить» себя за счёт изучения огромного потока радиоактивных частиц и влияния притяжения на близлежащие небесные тела. Теория о том, что квазары – это те же черные дыры, только в молодых звездных системах, имеет меньше сторонников, чем теория об их причастности к самим галактикам в качестве центрального объекта.
Изучая излучение квазара, астрономы предположили, что объект состоит из нескольких видов потоков элементарных частиц, позволяющих наблюдать его в ультрафиолете, инфракрасном спектре, рентгеновском излучении и оптической визуализации. Космические «лучи» квазаров распространяются по Вселенной в двух противоположных направлениях, что создает радиоактивную оболочку вокруг небесного объекта. Центр квазара активно порождает потоки электромагнитных частиц, также формирующих противоположные струи по обе стороны.
Откуда же у столь компактного небесного тела такие запасы энергии?
Гравитационное поле, создаваемое квазаром, настолько сильное, что разрушает все приближающиеся к космическому объекту источники энергии. Газ, который образуется при разрушении звёздных тел, стремительно вращается подобно центрифуге, создавая газовую оболочку. Огромная скорость вращения и одновременное сжатие образуют мощное излучение.
Тайна возникновения квазаров также является неразгаданной: почему эти объекты возникают далеко не во всех галактиках? И как объяснить их схожесть с черными дырами? Изучить проблему возникновения этих космических объектов и объяснить их мощное излучение – продвинуться на один шаг к изучению загадочной Вселенной.