WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаАстрономія та Авіація → Квазари – сама вражаюча загадка астрофізики - Курсова робота

Квазари – сама вражаюча загадка астрофізики - Курсова робота

Деякі астрономи вважають, що потоки енергії від квазарів значно нижче, оскільки відстані до них сильно перебільшені. Якщо квазари, скажімо, в 100 разів ближче до нас, ніж ми думаємо, то ми завищуємо в 10 000 разів їх світимість при розрахунках потужності випромінювання по їх спостережуваній яскравості. Астрономи, які дотримуються цієї точки зору, виходять з того факту, що квазари часто видні на небі поряд з пекулярними (незвичайними) галактиками. Ці галактики, хоча і дещо незвичайні по своїй структурі, мають звичайні червоні зсуви, яким відповідають швидкості видалення, рівні декільком відсоткам від швидкості світла. А квазари, розташовані на небі поблизу від них, мають червоні зсуви в 10 – 20 разів більше!

Якщо квазари знаходяться по сусідству з досить близькими галактиками, ніж пояснити їх величезні червоні зсуви? Єдине розумне пояснення – ефект Доплера, але чому ми завжди спостерігаємо лише червоний зсув (видалення) і ніколи – фіолетове (наближення)? І як речовина могла бути викинуте (завжди в напрямі від нас!) з такими величезними швидкостями і зберегти при цьому форму єдиного об'єкту?

Відповідь свідчить: це нікому невідомо. За 15 років не вдалося визначити ні відстані до квазарів, ні їх природу і джерела їх колосальної енергії. Можливо, загадка квазарів таїть в собі ключ до якоїсь нової області астрофізики, якісь нові можливості виникнення великих червоних зсувів в невідомих нам ситуаціях або нові способи генерації гігантських енергій, якщо квазари знаходяться дуже далеко. Сподіватимемося, що в подальші роки нам вдасться подолати ці труднощі в поясненні природи видалених областей Всесвіту, в яких розташовані квазізоряні об'єкти. А зараз ми можемо тільки сказати: мабуть, це природні, а не штучні астрономічні об'єкти, оскільки поки не зрозуміло, як цивілізація могла б "зробити" квазар.

Змінність і розмір

Ще одна загадка квазарів полягає в тому, що деякі з них міняють свою яскравість з періодом в декілька діб, тижнів або років, тоді як звичайні галактики не знаходять таких варіацій.

Московські астрономи А.С.Шаров і Ю.Н.Ефремов вирішили з'ясувати, як поводилися у минулому "дивні зірки". Вони уважно проглянули 73 негативи, на яких з 1896 по 1963 р. був відображений об'єкт 3С273. Висновок, до якого прийшли радянські учені, можна вважати цілком достовірним. А він вражаючий. Виявилося, що 3С273 міняв свою яскравість! І не трохи, а дуже помітно – від 12,0 до 12,7 зоряних величин, тобто майже в два рази. Бували випадки (наприклад, в період з 1927 по 1929 р.), коли за нетривалий час потік випромінювання від 3С273 зростав в 3 – 4 рази! Іноді за декілька діб об'єкт мінявся на 0,2 – 0,3 зоряної величини. При цьому зовні, оптично, не відбувалося ніяких інших істотних змін – "дивна зірка" незмінно здавалася зіркою, хоча і змінною. Подібне явище пізніше було знайдено і у об'єкту 3С48.

Відомі тисячі змінних зірок, що з різних причин змінюються. Але серед звичайних галактик не було зареєстровано жодної змінної. Хоча багато хто з них містить тисячі і мільйони змінних зірок, коливання їх світимості відбуваються в різнобій і такі неістотні для галактики в цілому, що загальне випромінювання галактик завжди залишається практично незмінним. Жоден оптичний інструмент миру не може уловити хоча б щонайменші коливання світимості якої-небудь з галактик.

Залишаються три можливості. Перша з них безглузда: зірки галактики змінюються відразу і однаково, як по команді, в одному ритмі. З фізичної сторони таке пояснення настільки абсурдне, так суперечить всім нашим знанням про космос, що не заслуговує серйозного розгляду. Друга можливість - дивні об'єкти, схожі з галактиками по характеру червоного зсуву, мають фізичну природу, вчинено відмінну від галактик. Проте, більшість астрономів припускає, що квазари – активні ядра наддалеких галактик.

Безперечно, що квазари – це не протяжні, розкидані на десятки тисяч світлових років зоряні системи, а якісь вельми компактні тіла невеликих порівняно розмірів і колосальної маси (мільярди сонячних мас). Відносно малі розміри можуть пояснити швидкість коливань світимості всього об'єкту в цілому, а величезна маса – єдино можлива причина виняткової яскравості, або, точніше за світимість небесного тіла. Чим масивніше зірка, тим яскравіше вона світить. Ця закономірність виходить як з наглядів, так і з теоретичних міркувань.

Не тільки по масі, але і по потужності випромінювання квазари різко відрізняються від всіх відомих небесних тел. Навіть найновіші зірки "бліднуть" порівняно з ними. Найновіші зірки випромінюють світла в декілька мільярдів раз більше, ніж Сонце тільки у момент свого могутнього вибуху. Рядовий же квазар завжди в десятки тисяч раз випромінює більше

Інфрачервоне і рентгенівське випромінювання квазарів

Останніми роками астрономам вдалося зареєструвати інфрачервоне і рентгенівське випромінювання квазарів; вони знайшли, що потужність випромінювання деяких об'єктів в цих областях спектру навіть більше, ніж у видимій області і радіодіапазоні. Якщо підсумувати енергії випромінювання у всіх областях спектру, то виявляється, що деякі квазари генерують в 100 000 разів більше енергії в секунду, ніж гігантські галактики за умови, що наші оцінки відстаней до квазарів вірні.

Розвиток рентгенівської астрономії допоміг встановити, що більшість квазарів виявилася могутніми рентгенівськими джерелами. Деякий натяк на це можна було помітити ще в результаті найперших рентгенівських наглядів квазара 3С273, а в останніх дослідженнях обсерваторії "Ейнштейн" ("НЕАО-В") було знайдено вже більше 100 квазарів з сильним рентгенівським випромінюванням.

Виходячи з цих наглядів, вважають, що на відміну від радіовипромінювання рентгенівське випромінювання – характерна властивість квазарів.

Кратні квазари

Особливу увагу астрофізиків і фізиків привернули кратні (подвійні, потрійні) квазари: подвійний квазар в сузір'ї Великої Ведмедиці (1978), потрійний квазар в сузір'ї Льва (1980) і такий же квазар в сузір'ї Риб (1981). Кожний з об'єктів був квазарів-близнят, розташованих один від одного на відстані декількох кутових секунд, що мають дуже схожі спектри і червоні зсуви. Проте, ймовірно, перераховані квазари не є "істинні" кратні квазари, а лише зображення відповідного джерела. Розщеплювання одного зображення на декілька відбувається під дією гравітаційного поля масивної галактики, що виявилася на шляху між квазаром і нами. Проміння світла від квазарів може викривлятися під дією гравітації галактик, що грають роль джерел гравітаційного фокусування. Такі гравітаційні лінзи можуть спотворювати форми далеких галактик, що, на думку деяких учених, відкриває нові можливості дослідження великомасштабних неоднорідностей в розподілі речовини у Всесвіті.

Не виключено, що ефект гравітаційної лінзи в деяких випадках створюють не далекі галактики, а масивні чорні діри. Індійські астрофізики Г. Падманабхан і С. Читре обернули увагу на випадки, коли видно подвоєне зображення квазара, а галактики, що викликала це явище, поблизу не знайдено. Ось і з'явилася гіпотеза про те, що ефект створюють практично точкові чорні діри з масою, в мільйон раз перевершуючої масу Сонця. Оскільки дотепер ніде жодна чорна діра не знайдена, то поки важко сказати, наскільки близька до істини така гіпотеза.

Питання про те, чи існують в природі "істинні" подвійні квазари, залишається предметом досліджень і дискусій.

Радіоструктура квазарів

Радіоструктура квазарів багато в чому нагадує радіогалактики, так що звичайно по одній лише цій структурі відрізнити квазари неможливо. Так само, як і у радіогалактик, дуже часто спостерігаються подвійні радіоджерела, між якими знаходиться компактний, іноді змінний, радіоджерело, співпадаюче по своїх координатах із зіркоподібним оптичним об'єктом - квазаром. В дуже окремих випадках у найближчих квазарів біля зіркоподібного об'єкту спостерігаються дуже слабкі протяжні утворення. Від квазара 3С 273 виходить слабкий струмінь - викид протяжністю близько 20". На такій величезній відстані цим кутовим розмірам відповідає лінійна протяжність близько 100 тисяч світлових років. Цей струмінь, крім оптичного випромінювання, випромінює також радіохвилі, так що квазар 3С 273 можна розглядати як подвійне радіоджерело. Слід помітити, що аналогічні викиди спостерігаються також і у деяких радіогалактик. Особливо цікавий викид у однієї з найближчих до нас радіогалактик, про яке йтиметься далі.

Важливим питанням є приналежність квазарів до скупчень галактик. Довгий час не можна було вирішити питання в позитивному значенні. Це і зрозуміло, адже квазари випромінюють в сотні раз інтенсивніше за "нормальні" галактики, тому останні, що знаходяться в тому ж скупченні, будуть дуже слабкі, щоб вивчатися спектроскопічно. Адже критерієм приналежності до одного скупчення є однаковий червоний зсув у галактик і квазарів. Тільки для небагатьох, порівняльно близьких квазарів, вдалося знайти скупчення галактик, в яких вони знаходяться.

В даний час відома і занесена в каталоги понад тисячу квазарів, що і дозволяє виконати їх статистичний аналіз. Перш за все, вдалося побудувати "функцію світимості" квазарів, тобто їх розподіл по потужності випромінювання. З неї виходить, що відносна кількість квазарів убуває у міру зростання потужності їх випромінювання. Найважливішим результатом таких статистичних досліджень є висновок про те, що на більш ранніх етапах еволюції Вселеної, коли її розміри були в 3-5 разів менше нинішніх, квазарів було набагато більше, ніж зараз. В ту віддалену епоху квазарів було майже стільки ж, скільки і "нормальних" галактик. Не можна виключити гіпотезу, що тоді всі галактики були квазарами! Цей важливий висновок, проте, має потребу для свого підтвердження в нових наглядах.

Звертає на себе увагу та обставина, що кількість квазарів, починаючи із значенням червоного зсуву, що перевершує деяку межу (відповідний збільшенню довжини хвилі в 4,5 - 5 разів), різко падає. Звичайно, не можна виключити чисто інструментальну причину цього явища, проте цілком можливо, що квазари з великими червоними зсувами просто відсутні. Така відсутність природніше всього пояснити тим, що якраз в цю епоху розвитку Всесвіту утворювалися шляхом конденсації газу галактики. До цього (тобто при великому червоному зсуві) ні галактик, ні квазарів просто не було. Такий висновок, звичайно, мав би дуже велике значення для проблеми еволюції Вселеної, оскільки дозволив би уточнити епоху формування галактик, а отже, і зірок. Потрібні, проте, ще нові високоякісні нагляди, щоб його підтвердити.

Loading...

 
 

Цікаве