Квазары
Сейфертопские галактики относительно недалеки от нас, а большинство радиогалактик находится на средних расстояниях. Гораздо дальше в космосе встречаются квазары — наиболее мощные источники энергии. Открытие квазаров потребовало тщательных, почти детективных исследований.
Начало этой истории относится к 1960 г. Радиоастрономы совершенствовали свои методы точного определения местонахождения радиоисточников. Радиоисточник ЗС48 как будто совпадал с одной звездой, не похожей ни на какие другие: в се спектре присутствовали яркие линии, которые не удавалось соотнести ни с одним из известных атомов. Затем, в 1962 г., еще одна таинственная звезда, по-видимому, совпала с другим радиоисточпиком, ЗС 273.
Слово «квазар» было придумано как сокращение от «квази-звездный радио-источник». «Квази-звездный» означает «похожий на звезду, по не звезда». Сейчас астрономы считают, что квазары — это самая яркая из разновидностей активных галактических ядер. Обнаружены уже тысячи квазаров.
Хотя первые из них были найдены радиоастрономами, только одна десятая часть из известных ныне квазаров излучает радиоволны. На фотографиях они выглядят как звезды (это значит, что они малы но сравнению с галактиками), по все они имеют большое красное смещение. Наибольшее красное смещение почти достигает 5. В этом случае длина волны света, посылаемого квазаром, растягивается примерно в 6 раз. Это искажение гораздо сильнее, чем для большинства галактик, хотя с помощью самых больших телескопов к настоящему времени обнаружено несколько исключительно слабых галактик с большим красным смещением.
Свет от далеких квазаров доходит до пас за миллиарды лег, поэтому квазары рассказывают нам об условиях, существовавших во Вселенной очень давно.
Где расположены квазары?
Большинство квазаров обладает очень большими красными смещениями. Эдвин Хаббл показал, как по красному смещению галактики определять расстояние до нее. Можем ли мы применить тот же метод к квазарам? Другими слонами, говорит ли красное смещение квазара о его удаленности от нас? По мнению многих астрономов, это так: они считают, что квазары следуют закону Хаббла.
Большие красные смещения квазаров означают, что они находятся от пас очень далеко, па расстояниях в миллиарды световых лет. Квазары важны для астрономии по двум причинам. Во-первых, чтобы увидеть их и наши телескопы с такого огромного расстояния, они должны выделять невероятно много энергии. Во-вторых, поскольку их свет доходит до нас за миллиарды лет, квазары могут рассказать нам об условиях, существовавших по Вселенной очень давно. Астрономы хотят выяснить, что заставляет квазары так ярко светиться, а при наблюдении наиболее далеких квазаров можно увидеть, что собой представляла Вселенная задолго до рождения Солнца.
Наблюдение активных центров
Активные галактики и квазары производят гораздо больше энергии, чем нормальные галактики — именно поэтому мы и можем видеть их на таких огромных расстояниях. В обычных галактиках почти весь свет испускают нормальные звезды. В высокоэнергетических галактиках общее количество испускаемой энергии намного превышает продукцию звезд. Очень подробные карты, составленные радиоастрономами, показывают, что подавляющая часть избыточной энергии исходит из центральных областей галактик.
Черные дыры в галактиках
Сейчас многие уверены в том, что ядра энергетически активных галактик служат прибежищем гигантских черных дыр. Вероятно, их массы заключены в пределах от нескольких тысяч до нескольких миллиардов масс Солнца. Космический телескоп «Хаббл» зарегистрировал водовороты вещества, вращающиеся вокруг черных дыр. Если черпая дыра однажды образовалась, она все время увеличивается за счет втягивания вещества из окружающих областей. В гигантских галактиках типа М87 центральная черная дыра может пожирать за день массу, эквивалентную нескольким звездам.
Черная дыра и окружающий се диск постоянно заправляются псе новыми порциями материи. Центральные области галактик густо заполнены звездами. Очень плотные звездные скопления могут пополнять запасы горючего. Это может быть газ, сорвавшийся с поверхности нормальных звезд в ходе их эволюции, либо это могут быть обломки от очень большого числа взрывов сверхновых. По мере того как черная дыра становится нес бол со массивной, нарастающая сила ее гравитационного поля позволяет ей нес легче захватывать звезды и разрывать их в клочья.
В нормальных звездах энергия высвобождается при превращении водорода в гелий в ходе ядерного синтеза. Этот процесс превращает и энергию менее 1 процента массы. Вращающаяся черная дыра гораздо более эффективна. Для большинства высокоэнергетичских галактик во Вселенной главным источником энергии является, по-видимому, не ядерное горение внутри нормальных звезд, а действие вращающейся черной дыры.
Квазары
Квазары — наиболее далекие из объектов, которые можно увидеть в телескоп. Некоторые квазары удалены от нас на 15 миллиардов световых лет. Когда свет от очень далекого квазара проходит сквозь скопление галактик, траектория светового луча изгибается.
Сейчас известны тысячи и тысячи квазаров, и почти все они отстоят от пашей Галактики па несколько миллиардов световых лет. Самые далекие квазары улетают от пас со скоростями, достигающими девяти десятых скорости смета. Чтобы обнаружить очень далекие объекты, астрономы обследуют очень много слабых объектов. С помощью больших оптических телескопов удается получить спектры сотен таких объектов за ночь, что ускоряет поиски квазаров с большими красными смещениями.
Очень далекие объекты дают астрономам возможность путешествовать во времени. Когда мы видим звезду или галактику, отстоящую от нас на 10 млрд световых лет, мы наблюдаем нечто, что па 10 млрд лет моложе, чем паша Галактика сейчас, в момент наблюдения. Так получается потому, что путешествие к нам занимает у света 10 млрд лет. Несомненно, за миллиарды лег далекие галактики очень изменились.
Наблюдая далекие галактики, астрономы делают то, что недоступно историкам: астрономы действительно могут посмотреть назад, в прошлое Вселенной, и непосредственно увидеть, какие условия существовали раньше, тогда как историки пользуются далеко не полными свидетельствами, сохранившимися с прошедших времен.
Одна ил причин, по которой требуются все более крупные и эффективные телескопы, состоит в том, что при наблюдении наиболее далеких частей Вселенной мы можем узнать о том, какова она была в прошлом. Мы видим эти объекты в то время, когда галактики лишь начали формироваться.
Тяготение создает линзы
Теория тяготения Эйнштейна утверждает, что свет, проходя через сильное гравитационное иоле, искривляет свою траекторию. Знаменитая проверка этой теории была осуществлена во время солнечного затмения в 1919 г. Положения звезд, наблюдаемых вблизи солнечного диска, немного изменились из-за того, что лучи света, проходя очень близко от Солнца, несколько отклонились от прямой линии.
Квазары тоже демонстрируют этот эффект, но гораздо драматичнее. Квазары редко оказываются па небе по соседству друг с другом. Но в 1979 г. астрономы обнаружили пару идентичных квазаров, расположенных очень близко друг к другу. На самом деле это оказались два изображения одного и того же объекта, свет от которого был искажен гравитационной линзой. Где-то па пути луча света, идущего от этого квазара, находится нечто очень плотное и массивное. Тяготение этого объекта и расщепляет свет в двойное изображение.
Сейчас известно много гравитационных линз. Некоторые из них создают многократные изображения далеких квазаров. В других случаях далекий квазар расплывается в красивую светящуюся лугу. Зрительный обман возникает из-за того, что свет от далеких квазаров па своем пути к Земле проходит сквозь скопление галактик. Если в таком скоплении есть плотно сконцентрированная масса — например гигантская черная дыра или огромная эллиптическая галактика, — то возникает искаженное изображение.
|
|
Читайте в рубрике «Галактики Вселенной»: |