Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://xray.sai.msu.ru/~polar/html/publications/pop/qso.txt Дата изменения: Tue Jul 28 18:24:09 1998 Дата индексирования: Sat Dec 22 04:37:14 2007 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: m 80

ДАЛЕКИЕ КВАЗАРЫ.

Активность галактических ядер не исчерпывается приведенными
выше примерами. Существует родственный описанным выше типам
галактик с активными ядрами (АЯ) класс внегалактических
объектов, энерговыделение в которых превосходит
энерговыделение в обычных АЯ.

Астрономы достаточно долго ожидали открытия "радиозвезд", и
вот в самом начале 60-х гг. несколько практически точечных
радиоисточников были отождествлены со звездообразными
объектами. Однако, их спектры абсолютно не были похожи на
спектры звезд. Более того, в них не удавалось отождествить ни
одной спектральной линии. Впервые в 1963 г. это сумел сделать
американский астрофизик М.Шмидт. В спектре объекта 3С 273 (3С
обозначает 3-й кембриджский каталог радиоисточников) он
отождествил несколько линий с линиями водорода, предположив,
что они смещены в красную сторону на 16%. Как говорят,
красное смещение этого объекта, z, равно примерно 0.16. Если
считать, что красное смещение этого источника как и красное
смещение галактик имеет космологическую природу, т.е.
определенная по красному смещению скорость объекта
пропорциональна расстоянию до него (скорость при красном
смещении z<1 равна произведению скорости света на красное
смещение источника: zc=v=rH) (см. далее главу "Расширение
Вселенной" о законе Хаббла), то мы получаем расстояние до
3С 273 - 630 Мпк (в тысячу раз дальше, чем Туманность
Андромеды), а светимость этого загадочного источника в этом
случае равна 10^45 эрг/сек, что больше светимости нашей
Галактики или М31. Но это еще не все. Этот источник оказался
сильно переменным, а из относительно небольшого периода
изменения блеска следовало, что вся эта энергия выделяется в
области с размером около 0.01 пк.

Впоследствии было открыто множество таких источников,
получивших название квазизвездных объектов или, короче,
квазаров. Сейчас известно уже около 10 000 квазаров.
Самый близкий из известных квазаров имеет красное смещение
примерно z=0.16 , а самый далекий z=5. Мы видим их такими,
какими они были миллиарды лет назад.

Для квазаров характерны огромные порядка 10^45 - 10^49
эрг/сек светимости, малые размеры области выделения энергии и
огромные расстояния от Земли. Не столь характерной чертой
квазаров оказалась большая светимость в радио диапазоне:
примерно 80 - 90 % квазаров относится к т.н. "радиотихим".

Важным открытием явился факт нормального, близкого к
солнечному (см. разделы "Солнце" и "Мир звезд"), химического
состава квазаров. Ведь, учитывая, что некоторые квазары на
10-15 млрд. лет моложе нашей галактики, это не выглядит столь
очевидным. Другим до конца непонятным фактом является
избегание квазарами богатых скоплений галактик.

Квазары роднятся с другими типами активных галактик, поэтому
механизм "центрального двигателя" в них, видимо, такой же как
и в других АЯ. Возможно, что, эволюционируя, "двигатель"
квазаров превращается затем, например, в "двигатель"
сейфертовских галактик (см. гл. "Активные ядра галактик").

То, что квазары являются активными ядрами галактик, которые
долго не наблюдались из-за своего более слабого блеска,
теперь уже экспериментальный факт. Вокруг некоторых квазаров
в 1980-83 гг. были открытыв слабые оболочки. Оказалось, что
они имеют звездный спектр, т.е. квазар находится в центре
галактики. Окончательным доказательством служат одинаковые
красные смещения квазара и окружающей его галактики.

У квазаров также наблюдаются джеты. Поэтому, также как у
галактик с АЯ, модель квазара должна объяснять присутсвие
этих струй. Из пяти приведенных выше моделей наибольшей
популярностью пользуются те, в которых фигурирует
сверхмассивная черная дыра с массой 10^6 - 10^9 масс солнца.
Это связано не только с модой (а мода в науке играет далеко
не последнюю роль), но и с реальными преимуществами этой
модели. В ее рамках с помощью дисковой аккреции легко
объясняются и энергетика, и спектры, и образование выбросов,
и разделение источников на разные типы в зависимости от массы
черной дыры. Кроме того, модели, использующие компактное
(10^8 О-Звезд в 1 пк^3) звездное скопление или сверхмассивное
плазменное тело (сверхзвезда, магнетоид, спинар), приводят
затем к образованию той же сверхмассивной черной дыры. Такие
черные дыры уже обнаружены у галактики "Водоворот" и у одного
из спутников Туманности Андромеды.

Как уже упоминалось выше в АЯ может быть или одиночная или
двойная черная дыра с массами компонент 10^9 и 10^10
солнечных масс и расстоянием иежду ними 0.03 пк. Энергия
выделяется за счет падения газа в черную дыру. Но черная дыра
может "питаться" и звездами. Наиболее эффективно этот процесс
протекает, если звезды разрываются приливными силами, а в
черную дыру попадает газ, образованный в результате
разрушения звезд. Однако, если масса черной дыры превосходит
3*10^8 масс солнца, то звезда поглощается неразрываясь. В
этом случае может образоваться не квазар, а объект другого
типа. Если М<3*10^8 масс солнца, то существует квазар:
аккреция чрезвычайно эффективна и в спектре присутствуют
широкие эмиссионные линии, излучаемые образующимся газом.
Если же М>3*10^8 солнечных масс, то аккреция не столь
эффективна и в спектре отсутствуют эмиссионные линии, т.к.
нет газа. Эта ситуация соответствует новому типу галактик с АЯ
- лацертидам.

Первые лацертиды, названные так по имени первого
представителя этого класса, BL Lac, были открыты благодаря
своей сильной переменности и долгое время считались обычными
переменнными звездами. Сейчас известно около 100 подобных
объектов, и они относятся к галактикам с активными ядрами.

Изменение блеска лацертид составляет 4-5 звездных величин и
происходит с периодами от недель до месяцев. Это сразу
накладывает ограничения на размер излучающей области:
R<0.003 пк.

Самым характерным свойством лацертид является отсутствие
эмиссионных линий, свойственных другим галактикам с АЯ. Кроме
того, их излучение сильно (на 30-40%) поляризованно (такие
лацертиды, а также квазары с сильно поляризованным излучением
называют блазарами). Столь сильная поляризация говорит о
синхротронной природе излучения (см. гл."Активные ядра
галактик").

Далекие галактики и квазары исследуются с помощью самого
совершенного оборудования, но природа сама придумала для нас
свой гигантский всеволновой космический телескоп, основанный
на эффекте гравитационного линзирования.

Это явление, основанное на общей теории относительности, было
теоретически предсказано рядом ученых в 30-х гг. ХХ века.
Суть его заключается в том, что, если на пути света от
далекого квазара до нас есть какой-либо массивный объект,
например галактика, то лучи света в ее поле тяготения будут
искривляться, и галактика выступит в роли гравитационной
линзы. Результат, в частности, может заключаться в появлении
кратного (двойного, тройного и т.д.) изображения одного и
того же квазара.

Первая гравитационная линза была открыта в 1979 г. Это был
квазар QSO 0957+561 А и В, для него расстояние между двумя
изображениями составляет 6 угловых секунд. Сейчас известно 25
гравитационных линз. Минимальное расстояние между
компонентами 0.77, а максимальное 7 угловых секунд. Кроме
того, открыт эффект микролинзирования на объектах звездной
массы, но это уже не относится к нашей теме. Среди
гравитационных линз встречаются образования различной формы,
а самыми эффектными выглядят кресты и кольца Эйнштейна.

Квазары, являясь самыми мощными источниками во Вселенной,
являются также и одними из самых непонятных источников.
Возможно, их исследование приведет не только к замечательным
открытиям в астрофизике, но и в фундаментальной физике.
Свойства этих объектов связаны со свойствами скоплений
галактик и Вселенной вцелом. Об этом и пойдет речь в
следующих главах.