Астронет: С. Б. Попов/ГАИШ Динозавры Вселенной http://variable-stars.ru/db/msg/1171270

Динозавры Вселенной
23.08.2000 19:48 | С. Б. Попов/ГАИШ, Москва

"I'm a dinosaur, somebody is digging my bones"
A.Belew

В самом начале 60-х гг. несколько практически точечных радиоисточников были отождествлены на фотографиях со звездообразными объектами. Однако, их спектры абсолютно не были похожи на спектры звезд. 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; при z>1 используется формула, учитывающая релятивистские эффекты), то мы получаем расстояние до 3С 273 - 630 Мпк (в тысячу раз дальше, чем Туманность Андромеды). Светимость этого загадочного источника в этом случае равна 10⁴⁵эрг/сек, что больше светимости всех звезд нашей Галактики и М31 (Туманности Андромеды) вместе взятых. Но это еще не все. Источник оказался сильно переменным, а из относительно небольшого периода изменения блеска следовало, что вся энергия выделяется в области с размером около 0.01 пк (нельзя "договориться" о переменности в большой области за короткое время, т.к. "договариваться" можно не быстрее скорости света).

Впоследствии было открыто множество таких источников, получивших название квазизвездных объектов или, короче, квазаров. Сейчас известно уже около 10000 квазаров. Самый близкий из известных квазаров имеет красное смещение примерно z=0.16 , а самый далекий z около 6. Мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад, когда Вселенная была совсем молодой.

Для квазаров характерны огромные, порядка 10⁴⁵ - 10⁴⁹ эрг/сек, светимости, малые размеры области выделения энергии и огромные расстояния от Земли. Не столь характерной чертой квазаров оказалась большая светимость в радиодиапазоне: примерно 80% - 90% квазаров относится к так называемым "радиоспокойным".

Важным открытием явился факт нормального, близкого к солнечному, химического состава некоторых квазаров. Ведь, учитывая, что далекие квазары в несколько раз моложе нашей галактики, это не выглядит столь очевидным. Т.к. элементы тяжелее гелия не образовались в ранней Вселенной, а появилися только в результате жизнедеятельности звезд. Другим до конца непонятым фактом является избегание квазарами богатых скоплений галактик.

То, что квазары являются активными ядрами галактик теперь уже экспериментальный факт. Вокруг некоторых квазаров были открыты слабые оболочки. Оказалось, что они имеют звездный спектр, т.е. квазары находятся внутри галактики. Было обнаружено излучение нейтрального водорода от некоторых квазаров. Вблизи одного квазара была зарегестрирована вспышка сверхновой. Окончательным доказательством того, что квазар находится внутри галактики, служат 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. Возможно, что, эволюционируя, "реактор" квазаров превращается затем, например, в "реактор" сейфертовских галактик. Сейчас является установленным фактом то, что раньше квазаров было больше, а потом они, как динозавры, вымерли.

Как и сейфертовские галактики, квазары часто бывают связаны со взаимодействующими галактиками: на полученных изображениях далеких квазаров видно, что форма галактики, внутри которой расположен квазар, в некоторых случаях искажена.

У некоторых квазаров наблюдаются джеты. Поэтому, также как у галактик с АЯ, модель квазара должна объяснять присутсвие этих струй. Из упомянутых выше моделей наибольшее распространение получили те, в которых фигурирует сверхмассивная черная дыра с массой 10⁶ - 10¹⁰ масс солнца. Аккреция хорошо объясняет и энерговыделение, и спектры, и образование выбросов, и другие особенности квазаров и АЯ. Кроме того, модели, использующие компактное (10⁸ О-звезд в 1 пк³) звездное скопление или сверхмассивное плазменное тело (сверхзвезда, магнетоид, спинар), приводят затем к образованию той же сверхмассивной черной дыры. Такие черные дыры возможно обнаруживают себя по косвенным свидетельствам у галактики М87 и у одного из спутников Туманности Андромеды (по высоким скоростям движения звезд и и по высокой плотности звезд в самом центре галактик). Также наличие черной дыры можно установить по наблюдению движений звезд в центрах галактик.

Энергия квазара по-видимому выделяется при падении газа в мощном гравитационном поле черной дыры. Но черная дыра может "питаться" и звездами. Наиболее эффективно этот процесс протекает, если звезды разрываются приливными силами, а на черную дыру падает газ, образованный в результате разрушения звезд. Однако, если масса черной дыры превосходит примерно 3 10⁸ масс солнца, то звезда поглощается неразрываясь. Тогда не должны наблюдаться яркие эмиссионные линии в спектре ядра галактики. Возможно что в этом случае образуется не обычный квазар, а объект другого типа - лацертида.

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.

Самым характерным свойством лацертид является отсутствие ярких 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.

Блеск лацертид изменяется в десятки раз с характерными периодами от недель до месяцев. Это сразу накладывает ограничения на размер излучающей области: R<0.003 пк.

Квазары, будучи самыми мощными и самыми далекими из всех наблюдаемых источников во Вселенной, являются также и одними из самых загадочных объектов. Возможно, их исследование может привести не только к замечательным открытиям в астрофизике, но и в фундаментальной физике.

С.Б.Попов