Квазар — это активное ядро галактики, в центре которой находится сверхмассивная чёрная дыра, поглощающая вещество (газ). Когда газ, вещество падают на чёрную дыру, они разогреваются до миллионов градусов и начинают светиться ярче, чем вся галактика. Квазары являются самыми яркими объектами во Вселенной. Их видно на огромном расстоянии.
Квазар может светить как 100 триллионов Солнц. При этом сам объект размером всего с Солнечную систему. Масса таких чёрных дыр — от 10⁶ до 10¹⁰ масс Солнца. Многие квазары выбрасывают струи плазмы (джеты), которые движутся почти со скоростью света. Ниже макет квазара.
История
История открытия квазаров — это сложная цепочка событий, в которой ученые шаг за шагом сталкивались с объектами, которые не вписывались ни в одну известную группу космических объектов.
Всё началось в конце 1950‑х, когда радиотелескопы стали находить яркие источники радиоволн. Они были настолько мощными, что их можно было обнаружить на огромных расстояниях, но когда астрономы пытались увидеть их в оптическом диапазоне, они выглядели как обычные звёзды — маленькие, точечные, без галактической структуры. Эти странные объекты получили названия вроде 3C 48 и 3C 273.
Когда был получен спектр 3C 48, он оказался неясным: линии были яркими, но не совпадали ни с одним известным элементом. Казалось, что объект состоит из «неизвестной материи». Несколько лет астрономы пытались понять, что это вообще такое, пока в 1963 году Мартен Шмидт, изучая спектр 3C 273, не заметил, что линии совпадают со спектром водорода — но сдвинуты в красную сторону. Это означало, что объект находится на огромном расстоянии, в миллиардах световых лет, и при этом светит ярче целой галактики.
Так появилось слово «квазар» «квазизвёздный радиоисточник». Вскоре стало ясно, что квазары — это не звёзды, а активные ядра далёких галактик, питаемые сверхмассивными чёрными дырами. Это открытие стало первым крупным доказательством существования сверхмассивных чёрных дыр.
Структура квазара
1. Сверхмассивная чёрная дыра
Большая масса: от миллиона до десятков миллиардов масс Солнца.
2. Аккреционный диск
Газ, пыль и звёзды, попадающие на аккреционный диск, разогреваются до миллионов градусов. Этот диск — главный источник света квазара.
3. Релятивистские струи (джеты)
Струи плазмы, выбрасываемые вдоль магнитных полюсов чёрной дыры. Скорость — до 99,9% скорости света. Длина — тысячи световых лет.
4. Диск из пыли
Плотный диск из газа и пыли – один из уникальных признаков квазара (расположен дальше, чем аккреационный диск). От того, под каким углом мы его видим, зависит вид объекта (квазар, сейфертова галактика, блазар).
Очень ярко
Квазары — самые «эффективные машины» по созданию энергии во Вселенной. То есть чёрная дыра превращает массу в энергию в десятки раз эффективнее, чем звёзды.
Квазар может светить как 100 триллионов Солнц, будучи размером всего с Солнечную систему.
Формирование квазара начинается с того, что в центре галактики уже существует сверхмассивная чёрная дыра. Она может быть спокойной миллиарды лет. Но в какой-то момент что‑то происходит, например, галактика сталкивается с другой, или около черной дыры проходит гигантское облако газа, или внутренние процессы выбрасывают огромное количество вещества к центру.
Газ начинает сближаться с чёрной дырой, но не падает прямо внутрь — он закручивается, образуя огромный вращающийся диск. Этот диск постепенно уплотняется, нагревается, и температура поднимается до миллионов градусов. Галактика, которая раньше была обычной, внезапно вспыхивает так ярко, что её видно через половину Вселенной.
Вокруг диска поднимаются мощные магнитные поля. Они закручивают плазму в гигантские спирали и выбрасывают её наружу узкими (относительно) струями — джетами, которые летят почти со скоростью света. Эти джеты могут пронзать межгалактическое пространство на тысячи световых лет, создавая огромные светящиеся структуры.
Вокруг всего этого хаоса формируется толстый тор из пыли и газа. Он скрывает часть света, и то, что мы видим с Земли, зависит от того, под каким углом мы смотрим. Если мы смотрим прямо на диск — это квазар. Если сбоку — это уже другой тип активного ядра, хотя физика внутри та же.
Пока газ продолжает попадать на аккреционный диск, квазар остаётся невероятно ярким. Он может затмить всю свою галактику, сияя как триллионы Солнц. Но это состояние не вечно. Когда запас газа (или материи) иссякнет, диск постепенно потускнеет, джеты (релятивистские струи) исчезнут, и ядро галактики снова станет спокойным. Квазар «выключается», оставляя после себя обычную галактику с тёмной чёрной дырой в центре.
Роль квазаров во Вселенной
Квазары:
- «регулируют» рост галактик
- «выдувают» газ, подавляя звездообразование
- создают ударные волны на сотни тысяч световых лет
- служат маяками для измерения расширения Вселенной
Точное число подтверждённых квазаров — порядка нескольких сотен тысяч, но число кандидатов в квазары превышает миллион.