Квазар — сверхъяркое ядро активной галактики¶

Квазар (от англ. quasi-stellar object — «квазизвёздоподобный объект») — сверхъяркое ядро активной галактики, в центре которой сверхмассивная чёрная дыра поглощает окружающую материю, высвобождая колоссальное количество энергии. Квазары являются одними из самых мощных и удалённых наблюдаемых объектов Вселенной: их светимость в тысячи и миллионы раз превосходит суммарное свечение всей галактики, в центре которой они расположены.

¶Открытие и история изучения

Первые квазары были обнаружены в начале 1960-х годов. В 1960 году американский радиоастроном Алан Сендеж идентифицировал источник радиоизлучения 3C 48, а в 1962 году его коллега Мартин Шмидт измерил спектр объекта 3C 273 и установил, что его красное смещение z = 0,158 соответствует расстоянию около 2,4 миллиарда световых лет. Это означало, что объект не может быть звездой внутри Млечного Пути, — отсюда и название «квазизвёздоподобный объект». В том же году Чарлз Коули и Томас Маттьюс показали, что радиоисточник 3C 48 также имеет аномально большое красное смещение.

В 1960-е годы было открыто множество подобных объектов. К 1965 году их число превысило сотню, и для них было введено обозначение «квазар». Теоретическое объяснение природы квазаров было предложено в 1964 году: советские физики Иосиф Шкловский и Евгений Сюняев, а также зарубежные исследователи (Деннис Уилямс, Дональд Бёрбидж) высказали гипотезу, что сверхъяркость квазаров обусловлена аккрецией вещества на сверхмассивную чёрную дыру.

¶Природа квазаров

Квазары представляют собой разновидность активных ядер галактик (АЯГ). В центре галактики находится сверхмассивная чёрная дыра массой от миллионов до миллиардов солнечных масс. Материя, приближающаяся к дыре, образует аккреционный диск, в котором газ разогревается до температур в миллионы кельвинов и излучает мощный поток электромагнитного излучения — от радиоволн до рентгеновских лучей.

Светимость квазаров достигает 10¹²–10¹⁴ солнечных, что делает их одними из самых энергоёмких объектов Вселенной. Энергия выделяется не только в виде излучения, но и в кинетической форме: из ядра квазара часто выбрасываются релятивистские струи (джеты) плазмы, простирающиеся на десятки и сотни тысяч световых лет за пределы родительской галактики.

¶Классификация

Квазары входят в более широкую группу активных ядер галактик. В зависимости от наблюдаемых свойств выделяют:

• Квазары — наиболее яркие объекты, светимость которых превышает свечение галактики-хозяина.
• Сейфертовские галактики — ядра с менее интенсивным излучением, в которых отчётливо видна спиральная или другая структура галактики.
• Радиогалактики — объекты с мощным радиоизлучением, часто с двумя симметричными радиоструктурами.
• Блазары — объекты, у которых релятивистский джет направлен почти точно на Землю; наблюдается сильная вариабельность излучения.

Современная классификация рассматривает эти объекты как проявления одного и того же физического явления — аккреции на сверхмассивную чёрную дыру — при различной ориентации, мощности и состоянии ядра.

¶Наблюдаемые свойства

Для квазаров характерны:

• Большое красное смещение. Большинство известных квазаров удалены на миллиарды световых лет; наблюдаемые красные смещения достигают z > 7, что соответствует эпохе, когда Вселенной было менее 800 миллионов лет.
• Сильная вариабельность. Яркость квазаров может меняться на порядки за месяцы и годы, что указывает на компактность области излучения.
• Широкие спектральные линии. В спектрах квазаров наблюдаются широкие линии излучения, порождённые газом, быстро вращающимся вокруг чёрной дыры (область, называемая широколинейной областью).
• Релятивистские струи. У многих квазаров обнаружены джеты, видимые в радио- и оптическом диапазоне.

¶Распространённость и значение

Квазары наиболее многочисленны в эпоху «космического полудня» — около 10 миллиардов лет назад, когда активность сверхмассивных чёрных дыр была максимальна. Их число в наблюдаемой Вселенной оценивается в сотни тысяч.

Квазары играют важную роль в космологии: по их спектрам изучаются межгалактические облака газа, свойства материи в ранней Вселенной, а также эволюция сверхмассивных чёрных дыр и галактик. Благодаря чрезвычайно высокой светимости квазары служат «маяками», позволяющими исследовать структуру Вселенной на самых больших расстояниях.

¶Квазары в культуре

В честь квазаров назван астероид (3840) Quasar, открытый в 1985 году. Квазары неоднократно упоминаются в научно-фантастической литературе и кинематографе как объекты, связанные с экстремальными условиями и источниками колоссальной энергии.

¶Источники

• Шкловский И. С. «Вселенная, жизнь, разум»
• Засов А. В., Копылов И. Ф. «Введение в современную космологию»
• Краткий астрономический справочник (под ред. К. Ф. Сидоренко)
• Материалы обзора NASA/ESA «Active Galactic Nuclei and Quasars»