https://subscribe.ru/group/klub-lyubitelej-kosmosa/15293264/

 

Постепенное развитие представлений о квазарах

 

Картинки по запросу распределение квазаров по красному смещению

В 1960 году были обнаружены очень слабые точечные источники   радиоизлучения с большими красными смещениями. Многие из них впоследствии оказались радиогалактиками. Но несколько источников при сколь угодно сильном разрешении так и оставались точечными, как звёзды. Поэтому они получили название квазары (квази-звездные радиоисточники). Как оказалось, название «радиоисточники» они получили напрасно. На данный момент известно уже более двухсот тысяч  квазаров и лишь у 1% из них выявлено заметное излучение энергии в виде радиоволн. Квазары со слабым излучением радиоволн получили отдельное название «квазаги» (квази-звёздные галактики). Но переход от квазаров к квазагам не был резким – доля излучения в радиоволнах по отношению к полному излучению уменьшалась постепенно.  Поэтому в настоящее время за этими обоими объектами закрепилось обозначение «QSO» («quasi-stellar objectsквази-звездные объекты) или QSS (quasi-stellar sourcesквази-звездные источники). Но чаще всё же по-прежнему используется термин «квазары».

Впрочем, от мысли,  что эти объекты  являются звёздами, также пришлось отказаться. Началось с того, спектр квази-звездных объектов настолько резко отличался от спектров всех других звезд, что казался нераспознаваемым. Вскоре, однако,  выяснилось, что спектр  просто сильно смещён в красную сторону. По величине красного смещения по закону Хаббла определили расстояние до квазаров (расстояние, найденное по формуле Хаббла называется космологическим). Получилось, что квазары находятся на краю видимой Вселенной. Сопоставили найденное расстояние с блеском квазара, и получилось, что масса квазара должна превышать массу Солнца в сотни миллионов или даже в миллиарды раз. Согласно законам физики звёзд с такими массами быть не может.

Следующий шаг к пониманию природы квазаров был сделан, когда по спектрам сопоставили химический состав излучающих областей квазаров с химическим составом излучающих областей обычных галактик. Химические составы квазаров и обычных галактик оказались одинаковыми. Это свидетельствовало о родстве галактик и квазаров.

Далее последовал скурпулёзный и длительный процесс сопоставления свойств  квазаров со свойствами галактик различных типов. И опять выяснилось, что резкого перехода от галактик к квазарам нет. Вместо этого есть цепочка плавного перехода от нормальных галактик к квазарам:

нормальные галактики –  эллиптические галактики – радиогалактики– голубые галактики – компактные галактики – галактики СейфертаЛацертиды – квазары.

---------------------------------------------

Пояснение.
Нормальные галактики    это сравнительно близкие к нам галактики, в непрерывных спектрах которых нет ярких линий излучения (испускания), а есть только тёмные линии поглощения (рис.1)

 Рис. 1

Галактики Сейферта – это спиральные галактики с очень ярким активным ядром.

Лацертиды – галактики c очень активными ядрами высокой переменной мощности. Переменность блеска лацертид достигает стократного изменения. При этом переменность имеет самые различные периоды – от нескольких десятков часов до нескольких лет. Как и квазары, лацертиды выглядели на фотографиях точечными источниками.

Характерные особенности остальных галактик цепочки перехода к квазарам понятны по их названию.

---------------------------------------------

 

В первые годы после обнаружения квазаровв 1960 г наблюдения за небом велись с наземных телескопов. Это позволяло зафиксировать лишь то, что источники точечные и расположены очень далеко. А из того, что светимость некоторых квазаров может заметно изменяться с периодом в несколько дней и даже часов, был сделан вывод, что квазары являются объектами, принципиально отличным от галактик. Потому что за несколько дней или часов свет может пройти расстояние слишком малое по сравнению с размерами галактик. Была выдвинута гипотеза, что квазар – это начальная стадия развития галактики. А по другой, ещё более радикальной гипотезе, предполагалось, что квазары - это осколки некоторого сверхтяжелого первичного тела, взрыв которого 15-18 миллиардов лет назад привел к образованию Вселенной.

Регулярные запуски космических телескопов, начавшиеся с 1964 года, позволили рассмотреть некоторые детали квазаров и перейти к более реалистичным гипотезам об их природе. На некоторых снимках было видно, квазары окружены слабым ореолом. Впервые было сделано предположение, что квазары - это ядра галактик. Но наряду с этим оставалось ещё много фантастических предположений о природе квазаров.

В 1970 году в Москве Академия педагогических наук СССР издала шикарную научно-популярную книгу «Познание продолжается», где о загадке квазаров рассказывается следующее:

«Сами квазары по многим характеристикам очень похожи на ядра галактик, находящиеся в возбуждённом состоянии, выбрасывающие газ и быстрые частицы.
Таким образом, нащупывается нить, связывающая квазары с уже знакомыми нам объектами. Не исключена возможность, что квазары - это ядра галактик, которые светят слишком слабо, чтобы мы могли их видеть
».

Замечание. К моменту издания цитируемой книги было известно чуть более сотни квазаров. (Для сравнения – к сегодняшнему дню известно уже более двухсот тысяч квазаров).

После запуска в 1964 году первого космического телескопа количество и качество таких телескопов быстро нарастало. К началу 21-го века было известно уже известно уже около 10 000 квазаров. Основные результаты по квазарам, полученные к началу 21-го века, приведены в статье С. Попова "Новый тип квазаров", опубликованной в 2001 году:

«То, что квазары являются активными ядрами галактик стало уже экспериментальным фактом. Вокруг некоторых квазаров были открытыв слабые оболочки. Оказалось, что они имеют звездный спектр, т.е. квазар находится внутри галактики. Окончательным доказательством того, что квазар находится внутри галактики, являлись их одинаковые красные смещения. Квазары роднятся с другими типами активных галактик, поэтому механизм "центрального реактора" в них, видимо, такой же как и в других АЯ (активных ядрах). У некоторых квазаров наблюдаются джеты. Аккреция хорошо объясняет и энерговыделение, и спектры, и образование выбросов, и другие особенности квазаров и АЯ».

Если спавнить характеристики, сформулированные в 1970 году и в 2001 году с определением квазара в Википедии в 2018 году «По современным представлениям, квазары представляют собой активные ядра галактик на начальном этапе развития, в которых сверхмассивная чёрная дыра поглощает окружающее вещество»,  то увидим, что уже в 1970 году природа квазаров была угадана почти правильно. Только с одной поправкой: не ядра галактик выбрасывают газ и быстрые частицы, а межгалактический газ падает (аккрецирует) на ядра галактик. В 2001 году этой ошибки уже не было.

Так что же получается, всё про квазары астрономы узнали уже к началу 21-го столетия и суетиться больше не стоит? В том-то и дело, что это не так. В статье 2001 года "Новый тип квазаров" имеется таинственная фраза: «Сейчас является установленным фактом то, что раньше квазаров было больше, а потом они, как динозавры, постепенно вымерли».  Как это понимать? И почему в современных сообщениях о вымерших квазарах ничего не упоминается? Это что, экстравагантная выходка молодого астрофизика Сергея Попова? Увы, всё гораздо серьёзнее. Это одна из многих неразгаданных загадок квазаров, о которых сегодня предпочитают не упоминать.

Когда построили график относительной пространственной плотности квазаров (рис.2), то по нему увидели, что основная масса квазаров имеет красное смещение z~2.

Картинки по запросу распределение квазаров по красному смещению  Рис. 2

 

Но согласно господствующей теории квазары образовались вскоре после Большого взрыва, и потому их должно быть особенно много с большими  z. Куда же подевались квазары большими красными смещениями? Они что же, и правда, как динозавры постепенно вымерли?!

И это не единственная загадка. Иногда в спектре квазара обнаруживают две разные серии линий с различными красными смещениями. Это как понимать – квазар удаляется от нас с двумя разными скоростями?

Кроме того, мощности излучения некоторых квазаров, рассчитанные по их блеску и красному смещению, на 2-4 порядка превосходят мощность излучения самых массивных галактик.

Но и это ещё не всё. На небесной сфере наблюдалась пара квазаров, удаляющихся друг от друга со сверхсветовой скоростью.

Всё это для современных астрофизиков настолько необъяснимо, что они сочли за благо об этом просто не упоминать.