Квазары

Квазарами или квазизвездными источниками в 60-х гг. XX в. назвали компактные источники космического радиоизлучения, наблюдаемые также в оптическом диапазоне в виде слабых голубых звездочек. В 1963 г. американскому астроному М. Шмидту удалось расшифровать оптический спектр квазара ЗС 273, предположив, что его красное смещение Z=0,158 (см. Расширение Вселенной), чему соответствует расстоянию до этого объекта, в 1300 раз превышающее расстояние до ближайшей к нам галактики - Туманности Андромеды.

В 1965 г. было обнаружено, что существует более многочисленный, чем квазары, класс объектов, похожих на них в оптическом диапазоне, но без сильного радиоизлучения. Такие объекты получили название квазизвездных галактик или квазагов. Общее название квазаров и квазагов - квазизвездные объекты.

Рис. 1. Распределение наблюдаемого числа квазизвездных объектов по красному смещению Z (а) и видимой звездной величине m (б)

Сейчас известны десятки тысяч объектов, которые могут быть отнесены к числу квазизвездных. Примерно для 3000 из них определены красные смещения. Ближайшие квазизвездные объекты удалены на 240 Мпс и первоначально были обнаружены как источники сильного рентгеновского излучения. Самые далекие из известных квазизвездных объектов расположены почти на границе наблюдаемой части Вселенной - Метагалактики (рис. 1.)

Видимый блеск квазизвездных объектов заключен в пределах от 13^m до 22^m, в то время как их абсолютные звездные величины достигают огромных значений - от -22^m до - 31^m. Это значит, что по светимости квазизвездные объекты ярче обычных галактик в сотни и тысячи раз, хотя по размерам они во столько же раз меньше. Об их относительно небольших размерах свидетельствуют наблюдаемые быстрые изменения их блеска: иногда в течение одного года блеск изменяется в десятки раз (рис. 2).

В широком диапазоне длин волн темп выделения энергии у квазизвездных объектов примерно одинаков: 10⁴⁴÷10⁴⁶ эрг/с. За время своей жизни (около 10⁷ лет) они излучают огромное количество энергии: 10⁶⁰ - 10⁶² эрг, что соответствует энергии, выделяемой при взрывах 10¹⁰÷10¹²сверхновых звезд (рис. 3).

Наблюдается около 30 квазизвездных объектов 22-й звездной величины на 1 кв. градусе небесной сферы. Это примерно столько же, сколько наблюдается и галактик этой яркости. Однако в современную эпоху их пространственная плотность мала: на 10⁷ куб. Мпс приходится всего лишь один объект. Галактик на такую же часть Вселенной приходится в миллионы раз больше. При этом пространственная плотность квазагов примерно в 100 раз выше по сравнению с квазарами. Квазизвездные объекты часто входят в состав групп и бедных скоплений галактик, но не наблюдаются в областях, занятых богатыми скоплениями. Вокруг всех близких квазизвездных объектов в оптическом диапазоне наблюдаются протяженные (40-100 кпс) туманности слабой поверхностной яркости, своей вытянутой структурой напоминающие взаимодействующие галактики. В этих туманностях необычно много газа и видны довольно широкие линии излучения. В некоторых случаях видны и звездные линии поглощения (рис. 4).

Рис. 2. Кривая изменения блеска квазара 3С 345 (Z=0,6) за период с 1965 по 1983 г.

Рис. 3. Зависимость темпа энерговыделения для квазара 3С 273 от частоты (по данным разных исследователей)

Анализируя все известные о квазизвездных объектах сведения, можно прийти к заключению, что они представляют собой ядра массивных галактик на одной из их эволюционных стадий - кратковременной, но очень активной. При этом квазары могут возникать только в гигантских Е-галактиках, а квазаги также и в плоских спиральных системах. Следует отметить, что активность ядер галактик на более низком уровне - явление довольно распространенное. Таковы радиогалактики, сейфертовские галактики.

Возникновение кратковременной очень активной стадии в эволюции ядра связано, по-видимому, или с эпохой его образования в молодой галактике, или с процессами сильного гравитационного взаимодействия (вплоть до слияния) галактик в тесных группах, в результате чего примерно за миллиард лет может образоваться гигантская сфероидальная система, переобогащенная газом. Вообще, как показывают наблюдения, активность ядер, тесно связана с присутствием в центральных областях галактик большого количества газа, который, оседая на ядро, тем или иным способом поддерживает его активность.

Рис. 4. Области неба вблизи квазаров: а) квазар 3С 206 - видна вытянутая галактика размером до 80 кпс; б) квазар ЗС 273 - виден узкий незвездный выброс до 20 кпс