Объекты типа и кажутся наиболее странными объектами Космоса. Но ещё более удивительные вещи творятся гораздо дальше — там, где живут Квазары.
Квазар — слепящее ядро галактики
Квазар — слепящее ядро галактики, имеющей в центре огромную , излучающую ослепительный свет. Он может светить в 10, а то и в десятки тысяч раз ярче всех звёзд галактики, вместе взятых. Вот — пример.
Две звезды…
На фотографии, сделанной телескопом Хаббл, — две звезды. Эти два выдающихся объекта схожи. Но один — это звезда на расстоянии от нас в 100 световых лет
, а второй, Квазар, — на расстоянии 9 миллиардов световых лет
!
Как и Пульсары, Квазары были обнаружены астрономами как сильные источники радиоволн.
Один из самых сильных источников был назван 3С273. Что это значит?
Кембриджский радиотелескоп собрал каталог ярких источников радиоволн, видимых в небе. И это был третий Кембриджский каталог, в котором под номером 273 находился яркий радиоисточник.
Люди пытались понять, что это такое?
И при использовании оптических телескопов смогли рассмотреть новый объект, похожий на звезду. Потом, когда все поняли, что он находится очень далеко, дальше, чем миллиард световых лет
, стало ясно, что его истинная мощь — количество энергии в секунду — мощность поистине невероятная. Ведь, чтобы светить столь ярко на таком большом расстоянии, нужно обладать колоссальнейшей энергией
!
Что это могло быть? 273-ю посчитали очень яркой голубой звездой. Она похожа на звезду.
Но звёзды не излучают в радиодиапазоне
.
Поэтому её назвали
квазизвёздным радиоисточником
, что сокращённо и есть — КВАЗАР
.
Чёрные дыры, поглощающие галактический газ, настолько ненасытны, что астрономы дали им устрашающее прозвище — МОНСТРЫ. Они настолько массивны, что достигают массы от миллиона до миллиарда масс Солнц, жадно поглощая окружающую материю. Действительно, МОНСТРЫ! Квазары подпитывает Чёрная дыра в центре галактики. Понятие о том, что что-то может быть столь ярким и столь тёмным одновременно, выглядит как противоречие. Чёрные дыры - объекты, отличающиеся большой массой, высокой плотностью и сильной гравитацией. Так, что даже свет не может покинуть их. Это вызывает удивление: как Чёрные дыры могут подпитывать что-либо. Ответ прост: газ, поглощаемый Чёрной дырой, может излучать энергию до того, как та его поглотит.
Материя, поглощаемая Чёрной дырой, движется как турбулентный поток, вращаясь на очень высокой скорости и возвращаясь к Квазару. Мы получаем совершающий вихревое движение на высокой скорости газ, что приводит к его нагреву на миллионы градусов. Именно это позволяет Квазару ярко сиять. Астрономы уверены, что гигантские Чёрные дыры существуют в центре любой галактики. Для существования Квазаров необходимы две вещи: во-первых, огромная массивная чёрная дыра в центре галактики, во-вторых, газ, поглощаемый Чёрной дырой. Если вокруг недостаточно материи, если, проще говоря, Чёрная дыра съела всё, что только можно съесть, тогда и сиять уже, собственно, будет нечему. Яркий Квазар не возникнет. Так что Чёрные дыры в центре большинства галактик существуют. Но, если им не хватает топлива, то Квазары из них не возникнут. Но при определённых условиях, Квазары можно «зажечь» снова через много времени, когда был использован весь газ галактики. Один из способов — столкнуть вместе две галактики.
Термин образован сочетанием двух слов - quasistellar (похожий на звезду) и radiosource (радиоизлучение). Подразумевается, что квазар - это квазизвездный источник радиоизлучения.
С момента обнаружения первых квазаров прошло уже более полувека. Число известных объектов назвать сложно из-за отсутствия четких разграничений между квазарами и остальными типами галактик с активными ядрами. Если в конце ХХ века было известно около 4000 подобных объектов, то на сегодняшний день их количество приближается к 200 тыс. Кстати, первичное мнение, что все квазары являются мощным источником радиоизлучения, оказалось ошибочным, - лишь сотая часть всех объектов соответствует этому требованию.
Самый яркий и ближайший к Солнечной системе квазар (3С273, открыт одним из первых) находится на расстоянии 3 млрд световых лет. Излучение от наиболее удаленного (РС1247+3406) проходит путь к земному наблюдателю за 13,75 млрд лет, что приблизительно равно возрасту Вселенной, т. е. сейчас мы его видим таким, каким он был в момент Большого взрыва. Квазар - это самый удаленный наблюдаемый объект безграничного космического пространства.
Ученых поставил в тупик первый же открытый квазар. Наблюдения и анализ спектра не имели ничего общего ни с одним из известных объектов настолько, что казались ошибочными и нераспознаваемыми. В 1963 году голландский астроном М. Шмидт (Паломарская обсерватория, США), предположил, что спектральные линии просто очень сильно смещены в длинноволновую (красную) сторону. Закон Хаббла позволил по величине красного смещения определить космологическое расстояние до объекта и скорость его удаления, что привело к еще большему удивлению. Удаленность квазара оказалась чудовищной, и при этом он выглядел в телескоп как обычная звезда +13m величины. Сопоставление расстояния со светимостью давало массу объекта в миллиарды масс Солнца, чего даже теоретически не может быть.
К интересным выводам приводит сравнение спектральных характеристик квазаров с данными галактик различных типов. Обнаруживается следующая структура плавного изменения свойств:
Последние удалены на гораздо меньшее расстояние, чем квазары, и вместе с ними образуют класс блазаров. По предположениям ученых, блазары - активные ядра галактик, связанные со сверхмассивными черными дырами.
Как такое может быть? Ведь черная дыра имеет такое сверхмощное гравитационное поле, что его не может покинуть даже свет. А квазар - это самый яркий объект, если учитывать расстояние до него.
Источником электромагнитного излучения выступают гравитационные силы черной дыры, находящейся в центре галактики. Они притягивают попавшие в поле звезды, и разрушают их. Из образовавшегося при этом газа вокруг черной дыры формируется аккреционный диск. Под действием гравитации он сжимается и приобретает высокую угловую скорость, что приводит к сильному разогреву и генерации излучения. Вещество из внутренних областей диска, не поглощенное черной дырой, идет на образование джетов - узконаправленных потоков элементарных частиц с высокой энергией, формирующихся под действием магнитного поля с противоположных полюсов ядра галактики. Длина джетов может лежать в диапазоне от нескольких до сотен тысяч световых лет и зависит от диаметра аккреционного диска объекта.
Приведенная выше теория - наиболее популярная, объясняющая большую часть наблюдаемых свойств "смертоносных" астрономических тел. Менее распространена версия, что квазар - "зародыш" галактики, формирование которой происходит на наших глазах. Но все ученые единодушны во мнении, что эти объекты - явления оптического характера. Одно и то же тело может идентифицироваться как сейфертовская или радиогалактика, как лацертид или квазар. Значение имеет, под каким углом оно расположено к наблюдателю:
Но, как правило, объект наблюдается под промежуточным углом, при котором принимается большая часть всего излучения.
Фундаментальное свойство квазаров - изменение светимости в течение коротких промежутков времени. Благодаря этому вычислили, что диаметр квазара не может быть более 4 млрд км (орбита Урана).
Ежесекундно квазар испускает в пространство в сто раз больше световой энергии, чем вся наша галактика (Млечный путь). Для поддержания такой колоссальной производительности черная дыра ежесекундно должна "проглатывать" планету не меньше Земли. При недостатке вещества интенсивность поглощения ослабевает, функционирование замедляется, блеск квазара ослабевает. После подхода и захвата новых "жертв" светимость приходит в норму.
Зная опасные свойства этих мощных источников энергии, остается благодарить мироздание, что они обнаружены лишь на огромном удалении, а в нашей и в ближайших галактиках - отсутствуют. Но нет ли здесь противоречия с Теорией однородности Вселенной? При поисках ответа следует учитывать, что мы наблюдаем эти объекты такими, какими они были миллиарды лет назад. Интересно, а что такое квазар в наше время, сегодня? Астрономы активно обследуют близлежащие космические структуры в поисках бывших, израсходовавших свое "топливо", сверхмощных источников. Ждем результатов.
Известные объекты ученые используют в качестве космологического инструмента для изучения свойств и определения основных этапов эволюции Вселенной. Так, только открытие квазаров позволило сделать выводы об отличии от нуля энергии вакуума, сформулировать основные проблемы поиска темной материи, укрепить уверенность в важном месте черных дыр в формировании галактик и их дальнейшем существовании.
Существует довольно много суждений о том, как устроен и как функционирует квазар. Отзывы специалистов о различных теориях также представлены широким спектром: от ироничных до восторженных. Но есть объекты с рядом свойств, у которых нет возможных объяснений.
Эти феноменальные результаты получаются, исходя из теории Большого взрыва, вследствии общей теории относительности. Что-то не так с теорией? В общем, квазар - это явление, которое еще ждет своих исследователей!
Сам термин «квазар» образовался от слов quas istella r и r adiosource, буквально означая: , похожий на звезду. Это самые яркие объекты нашей Вселенной, имеющие очень сильное . Их относят к активным галактическим ядрам – это не укладывающиеся в традиционную классификацию.
Многие считают их огромными , интенсивно всасывающими в себя всё, что их окружает. Вещество, приближаясь к ним, разгоняется и очень сильно разогревается. Под воздействием магнитного поля чёрной дыры частицы собираются в пучки, которые разлетаются от её полюсов. Этот процесс сопровождается очень ярким свечением. Есть версия, что квазары – это галактики в начале своей жизни, и фактически, мы видим их появление.
Если предположить, что квазар – некая сверхзвезда, сжигающая составляющий её водород, то массу она должна иметь до миллиарда солнечной!
Но это противоречит современной науке, считающей, что звезда, массой больше 100 солнечных, обязательно будет неустойчивой и, вследствие этого, распадётся. Источник их гигантской энергии тоже пока остается загадкой.
Квазары имеют громадную мощность излучения. Она может превышать мощность излучения всех звёзд целой галактики в сотни раз. Мощь так велика, что объект, отдалённый от нас на миллиарды световых лет, мы можем увидеть в обычный телескоп.
Получасовая мощность излучения квазара может быть сопоставима с энергией, выделившейся при взрыве сверхновой.
Светимость может превышать светимость галактик в тысячи раз, а ведь последние состоят из миллиардов звёзд! Если сравнивать количество энергии, произведённое в единицу времени квазаром и то разница получится в 10 триллионов раз! А размер такого объекта может быть вполне сравним с объёмом .
Возраст этих суперобъектов определяется десятками миллиардов лет. Ученые вычислили: если сегодня соотношение квазаров и галактик 1: 100000, то 10 млрд. лет назад оно было 1: 100.
Расстояния до удалённых объектов Вселенной определяются с помощью . Для всех наблюдаемых квазаров характерно сильное красное смещение, то есть, они удаляются. И скорость их удаления просто фантастическая. Например, для объекта 3С196 была вычислена скорость 200000 км/сек (две трети скорости света)! А до него около 12 млрд. световых лет. Для сравнения, галактики летят с максимальными скоростями «всего» в десятки тысяч км/сек.
Некоторые астрономы считают, что и потоки энергии от квазаров, и расстояния до них несколько преувеличены. Дело в том, что нет уверенности в методах изучения сверхдалёких объектов, за всё время интенсивных наблюдений не удалось достаточно определённо установить расстояния до квазаров.
Настоящая загадка – переменность квазаров. Они изменяют свою светимость с необычайной частотой, у галактик таких изменений не бывает. Период изменений может исчисляться годами, неделями и сутками. Рекордом считается изменение блеска в 25 раз за один час. Эта переменность характерна для всех излучений квазара. Исходя из последних наблюдений, выясняется, что бо льшая часть квазаров расположена возле центров громадных эллиптических галактик.
Изучая их, нам становится более понятной структура Вселенной и её эволюция.
Металлоискатель Квазар Арм (по английский quasar arm) – это селективный, IB прибор, созданный и спроектированный Андреев Федоровым, он же Andy_F. Этот прибор стал продолжение линейки Квазар на микроконтроллерах, в данном случае на контроллере семейства STM32.
В это статье посмотрим на его характеристики, полевые испытания и рассмотрим материалы, которые могут понадобиться нам в случае, если мы пожелаем сделать его своими руками. Еще много кого интересует такой вопрос, различает ли он металлы? Но тут невооруженным взглядом заметно, что металлоискатель квазар арм (quasar arm) с дискриминацией.
Технические характеристики Квазар Арм:
Это не все характеристики, но общее представление о приборе дают. Если вы еще не развернулись и готовы собрать quasar arm своими руками, то давайте разберём то, что нам нужно для его сборки.
Поговорим о схеме мд квазар арм, она будет предоставлена ниже. В целом, это достаточно сложный прибор и новичкам он не подойдет, тут нужно понимать процессы и иметь опыт пайки. Вот так выглядит схема quasar arm:
Кстати, прилагаем вам список деталей для этого прибора, сохраните чтобы не потерять.
Теперь поговорим о печатной плате, выглядит она вот так:
Ну тут сказать нечего, качаем, печатаем и вытравляем. Отметим, что некоторые интересуются заказом плат из Китая. Такая возможность есть, на том же Алиэкспресс есть заводы изготовители, достаточно написать им в личку, скинуть плату в.lay, оплатить и ждать пока они вышлют. Платы делаются на профессиональном оборудование и получаются достойного качества. Недостатки этого способа то, что большинство не работают поштучно (мне попался от 5-и штук), а цена за большое количество уже достаточно высока. Но если вы заказываете на продажу или с товарищами – тогда проблем нет.
Вот мы и перешли к моменту изготовление катушки для металлоискателя квазар арм, было решено не расписывать все, а показать видео. Т.к лучше один раз увидеть, чем 100 раз услышать, ну в данном случае прочитать. В этом 20-ти минутном ролике рассказывается как изготовить датчик своими руками, о сведении катушки и многом другом, так же под видео есть полезные комментарии.
Вот схема, она такая же, как и в прошлых версиях прибора.
Теперь поговорим, в чем же заключается настройка металлоискателя квазар арм. Просто так прибор не будет работать, либо будет работать некорректно. Нужно произвести настройки, которых в нем очень много, так же нужно уметь калибровать прибор и отстраиваться от грунта.
Это все долгая песня, если все описывать. И опять вспоминается поговорка про то, что лучше один раз увидеть. Так что мы прилаживаем достаточно подробное видео о его настройках.
Это видео от достаточно компетентного человека, который собирает эти приборчики. А расписывать каждый пункт его настройки – нет смысла, мартышкин труд в общем. Если не можешь настроить, то гляди это видео. О настройке мд квазар поговорили, как настроить узнали, поехали дальше.
Что касается прошивки, то сейчас актуальна версия 2.2.3, если нужна более ранняя, то посетите сайт автора. Теперь о том, как прошить квазар арм. Приложим видео, тут конечно более старая прошивка, но принцип один и тот же, расписывать тут тоже нечего.
Блок можно изготовить самому, сделав его из любой красивой коробки. Так же продают готовые коробки для квазара, они сделаны по размерам и имеют красивый вид. Хорошие блоки продают на китайских сайтах, там тоже достаточно большой выбор. Вот наклейка для прибора:
Так, блок металлоискателя квазар арм разобрали, поехали дальше.
Это не простой прибор и без инструкции тут не обойтись. В инструкции вы найдете исправления неисправностей, ответы на многие вопросы, например: ремонт квазар арм, проблемы со слабой чуйкой и входным усилителем, информацию по квазар арм с фм и прочие неисправности этого металошукача. Так же, если вам недостаточно видео, то там будет информация по меню квазар арм.
Я считаю, что если вы прочли эту статью, то все и так понятно. Хороший и качественный агрегат – этот Квазар arm. Есть конечно свою нюансы, но по параметрам он превосходит многие промышленные агрегаты. Хочется заметить, что если приобретаете готовый прибор, то очень хорошо отнеситесь к выбору исполнителя. Т.к качество на прямую зависит от сборки, да цены на этот прибор разные у изготовителей. Не рекомендуем брать у тех, кто продает бывший в использование или отдельные схемы (не магазин и не мастер), вы можете остаться без поддержки, если продавец пропадет. Находите тех, у кого много отзывов.
Вот пару видеозаписей с квазар арм, тут коп с ним и видео тестов. Смотрите и определяйте, нужен ли он вам. Так же видео сравнения - кощей 25к против квазар арм.
Вот мы и разобрались как изготовить металлоискатель квазар арм своими руками, надеюсь статья была полезна для вас.
Астрономы издревле любят порядок — все у них подсчитано, классифицировано и идентифицировано. Однако ночное небо не перестает удивлять внимательных наблюдателей и постоянно подбрасывает новые и неведомые объекты в звездные каталоги. Квазары, открытые всего 40 лет назад, не на шутку озадачили ученых своей феноменальной яркостью свечения и компактностью размеров. И только недавно астрофизикам удалось понять, откуда эти «динозавры Вселенной» черпают энергию, необходимую для того, чтобы сиять на звездном небе с такой удивительной яркостью.
На фото: звезда, попавшая в поле тяготения массивной черной дыры, сначала разрывается на части приливными силами, а затем, в виде ярко светящегося сильно ионизированного газа, поглощается черной дырой. После такого «знакомства» от звезды остается лишь вращающееся вокруг черной дыры небольшое разреженное облако.
В 1960 году астрономы T. Мэттьюз и A. Сендидж, работая на 5-метровом телескопе, расположенном на горе Паломар в Калифорнии, обнаружили ничем не примечательную, еле заметную в любительский телескоп звездочку 13-й звездной величины, наблюдаемую в созвездии Девы. И именно из этой искры возгорелось пламя!
Все началось с того, что в 1963 году Мартином Шмидтом было обнаружено, что этот объект (по каталогу 3С 273) имеет очень большое красное смещение. Значит, расположен он чрезвычайно далеко от нас и очень ярок. Расчеты показали, что 3С 273 находится на расстоянии 620 мегапарсек, и удаляется со скоростью 44 тысячи км/с. Обычную звезду с такого расстояния не увидишь, а на большую звездную систему, типа галактики, квазар, будучи очень маленьким, был не похож.
В том же 1963 году 3С 273 был отождествлен с мощным радиоисточником. Радиотелескопы тогда не были столь точны в определении направления прихода радиоволн, как сейчас, поэтому звездные координаты квазара 3С 273 были определены путем наблюдения его покрытия Луной на обсерватории «Паркском» в Австралии. Таким образом, перед изумленными взорами астрофизиков предстал совершенно необычный объект, ярко сверкавший в видимом и радиодиапазоне электромагнитных волн. На данный момент обнаружено уже более 20 тысяч таких звездоподобных объектов, часть из которых хорошо видна также в рентгеновском и радиодиапазоне.
Московские астрономы А. Шаров и Ю. Ефремов решили выяснить, как менялась светимость 3С 273 в прошлом. Они нашли 73 фотографии этого объекта, самая ранняя из которых датировалась 1896 годом. Оказалось, что объект 3С 273 несколько раз менял свою яркость почти в 2 раза, а иногда, например в период с 1927 по 1929 год в 3-4 раза.
Надо сказать, что феномен переменной яркости был обнаружен еще раньше. Так, исследования, проведенные в Пулковской обсерватории в 1956-м, показали, что ядро галактики NGC 5548 достаточно сильно изменяет со временем свою яркость.
Теперь специалисты понимают всю важность этого наблюдения, но несколько десятилетий назад ученые были убеждены, что излучение от ядер галактик в оптическом диапазоне обеспечивается исключительно миллиардами находящихся там звезд, и даже если несколько тысяч из них по каким-то причинам погаснут, то с Земли этого заметно не будет. Значит, рассуждали ученые, большинство звезд в ядре галактики должны «мигать» синхронно! Хотя, конечно, управлять подобным оркестром не под силу ни одному дирижеру. Таким образом, именно из-за своей абсолютной непонятности это открытие и не привлекло к себе особого внимания.
Дальнейшие наблюдения показали, что изменение интенсивности излучения с периодом несколько месяцев — для квазаров явление обычное, и размер области излучения не превосходит расстояния, которое проходит свет за эти самые несколько месяцев. А для того чтобы изменения во всех точках области происходили синхронно, нужно, чтобы информация о начинающемся изменении успела дойти до всех точек. Понятно, что материя квазара излучает свет не по команде, а в силу происходящих на нем процессов, но факт синхронности, то есть одновременности, изменения условий и величины излучения указывает на компактность данного квазизвездного объекта. Поперечник большинства квазаров, по-видимому, не превышает одного светового года, что в 100 тысяч раз меньше размеров галактики, а светят они при этом порой как целая сотня галактик.
Как это обычно и бывает, сразу после обнаружения квазаров начались попытки введения новых законов физики, хотя поначалу непонятно было даже, из какого же именно вещества они состоят, столь необычным был спектр излучения квазаров. Впрочем, прошло совсем немного времени, и химический состав излучающих областей квазаров был опознан по спектральным линиям известных химических элементов. Водород и гелий на квазарах идентичны земным, вот только спектры их излучения, как оказалось, сильно смещены в красную сторону из-за большой скорости убегания.
На сегодняшний день наиболее распространена точка зрения, согласно которой квазар — это сверхмассивная черная дыра, втягивающая в себя окружающее вещество (аккреция вещества). По мере приближения к черной дыре заряженные частицы разгоняются, сталкиваются, и это приводит к сильному излучению света. Если черная дыра при этом имеет мощное магнитное поле, то оно дополнительно закручивает падающие частицы и собирает их в тонкие пучки, джеты, разлетающиеся от полюсов.
Под действием мощных гравитационных сил, создаваемых черной дырой, вещество устремляется к центру, но движется при этом не по радиусу, а по сужающимся окружностям — спиралям. При этом закон сохранения момента импульса заставляет вращающиеся частицы двигаться все быстрее по мере приближения к центру черной дыры, одновременно собирая их в аккреционный диск, так что вся «конструкция» квазара чем-то напоминает Сатурн с его кольцами. В аккреционном диске скорости частиц очень велики, и их столкновения порождают не только энергичные фотоны (рентгеновское излучение), но и другие длины волн электромагнитного излучения. При столкновениях энергия частиц и скорость кругового движения уменьшаются, они потихоньку приближаются к черной дыре и поглощаются ею. Другая часть заряженных частиц направляется магнитным полем к полюсам черной дыры и вылетает оттуда с огромной скоростью. Так образуются наблюдаемые учеными джеты, длина которых достигает 1 млн. световых лет. Частицы в джете сталкиваются с межзвездным газом, излучая радиоволны.
В центре аккреционного диска температура относительно невысокая, она достигает 100 000К. Эта область излучает рентгеновские лучи. Чуть дальше от центра температура еще немного ниже — примерно 50 000К, там излучается ультрафиолет. С приближением же к границе аккреционного диска температура падает и в этой области происходит излучение электромагнитных волн все большей длины, вплоть до инфракрасного диапазона.
Не надо забывать и о том, что свет от далеких квазаров приходит к нам сильно «покрасневшим». Для количественного определения степени покраснения астрономы используют букву z. Именно выражение z+1 показывает, во сколько раз увеличилась длина волны электромагнитного излучения, долетевшего от источника (квазара) до Земли. Так, если появляется сообщение, что обнаружен квазар с z=4, то это означает, что его ультрафиолетовое излучение с длиной волны 300 нанометров превращается в инфракрасное излучение с длиной волны 1 500 нанометров. Кстати, для исследователей на Земле это большая удача, ведь ультрафиолетовая часть спектра поглощается атмосферой и эти линии никогда бы не наблюдались. Здесь же длина волны за счет красного смещения увеличилась, как будто специально для того, чтобы пройти сквозь земную атмосферу и быть зарегистрированной в приборах.
Согласно другой точке зрения квазары — это первые молодые галактики, и мы просто наблюдаем процесс их зарождения. Впрочем, существует и промежуточный, хотя вернее было бы сказать «объединенный» вариант гипотезы, согласно которому квазар — это черная дыра, поглощающая вещество формирующейся галактики. Так или иначе, но предположение о сверхмассивной черной дыре в центре галактики оказалось плодотворным и способным объяснить многие свойства квазаров.
Так, например, масса черной дыры, находящейся в центре типичной галактики, составляет 10 6 -10 10 солнечных масс и, следовательно, ее гравитационный радиус варьируется в пределах 3×10 6 -3×10 10 км, что согласуется с предыдущей оценкой размеров квазаров.
Новейшие данные также подтверждают компактность тех областей, из которых исходит свечение. Например, 5-летние наблюдения позволили определить орбиты шести звезд, вращающихся около похожего центра излучения, находящегося в нашей галактике. Одна из них недавно пролетела от черной дыры на расстоянии, составляющем всего 8 световых часов, двигаясь со скоростью 9 000 км/с.
Как только вокруг черной дыры появляется материя в любой форме, черная дыра начинает излучать энергию, поглощая вещество. На начальной стадии, когда формировались первые галактики, вокруг черных дыр было много вещества, являющегося для них своеобразной «пищей», и черные дыры светились очень ярко — вот они, квазары! Кстати, энергии, которую средний квазар излучает за секунду, хватило бы для обеспечения Земли электричеством на миллиарды лет. А один рекордсмен с номером S50014+81 излучает свет в 60 тысяч раз интенсивнее всего нашего Млечного пути с его сотней миллиардов звезд!
Когда вещества в окрестности центра становится меньше, свечение ослабевает, но тем не менее ядро галактики продолжает оставаться самой яркой ее областью (это явление, называемое «Активное галактическое ядро», астрономам известно давно). Наконец, настает момент, когда черная дыра поглощает из окружающего пространства основную часть вещества, после чего излучение почти прекращается и черная дыра становится тусклым объектом. Но она ждет своего часа! Как только в окрестностях появится новое вещество (например, при столкновении двух галактик), черная дыра засияет с новой силой, с жадностью поглощая звезды и частицы окружающего межзвездного газа. Так что, стать заметным квазару удается только за счет своего окружения. Современная техника уже позволяет различить вокруг далеких квазаров отдельные звездные структуры, являющиеся питательной средой для ненасытных черных дыр.
Впрочем, в наше время, когда столкновения галактик редки, квазары возникать не могут. И судя по всему, это действительно так — почти все наблюдаемые квазары находятся на очень существенном удалении, а значит, прилетающий от них свет был испущен очень давно, еще в те времена, когда рождались первые галактики. Именно поэтому квазары иногда называют «динозаврами Вселенной», намекая не только на их крайне почтенный возраст, но и на то, что они, образно говоря, «вымерли».
Столь мощные источники лучистой энергии, как квазары, — опасные соседи, поэтому нам, землянам, можно только радоваться тому обстоятельству, что в нашей Галактике и в ближайшем скоплении галактик они отсутствуют. Их обнаруживают в основном на самом краю видимой части нашей Вселенной, в тысячах мегапарсек от Земли. Но тут волей-неволей возникает естественный вопрос — а не противоречит ли это наблюдение распространенному мнению об однородности Вселенной? Как получилось, что в одних галактиках квазары существуют, а в других нет? Для того чтобы ответить на эти вопросы, необходимо вспомнить, что свет от наблюдаемых нами квазаров летел миллиарды лет. А это означает, что взору землян квазары предстают в «первозданном» виде, такими, какими они были миллиарды лет назад, и сегодня они скорее всего уже утратили свою былую силу. Следовательно, те галактики, которые расположены недалеко от квазаров, «видят» гораздо более слабые источники света. Но тогда, если Вселенная однородна, то же самое должно относиться и к нашей Галактике! И тут остается повнимательнее присмотреться к ближайшим к нам космическим структурам, в попытке отыскать объекты, напоминающие остывшие квазары, эдакие квазары-призраки. Оказывается, такие объекты действительно существуют. Квазары, являющиеся одними из самых древних образований, родились почти одновременно со Вселенной, то есть примерно 13 млрд. лет назад. Причем они не только крайне отдалены от нашей Галактики — согласно закону расширения Хаббла (чем дальше от нас объект, тем быстрее он удаляется), расстояние между нами продолжает неуклонно увеличиваться. Так вот, наиболее далекие квазары «убегают» от нас со скоростью всего на 5% меньшей скорости света.
Наиболее яркие квазары испускают ежесекундно столько же световой энергии, сколько сотня обычных галактик типа нашего Млечного пути (это примерно 10 42 Ватт). Чтобы обеспечить выход такого количества энергии, черная дыра каждую секунду поглощает массу, равную массе Земли, за год же «съедается» около 200 солнечных масс. Подобный процесс не может проходить бесконечно долго — когда-нибудь окружающее вещество иссякнет, и квазар либо перестанет функционировать, либо же станет излучать относительно слабо.
Итак, свечение квазара со временем уменьшается, но что же может заставить его время от времени увеличивать яркость? Чтобы понять механизм этого процесса, вспомним, что черная дыра поглощает любую материю, а не только элементарные частицы. В галактике же, центр которой занят черной дырой, особого порядка нет. Конечно, в целом звезды вращаются вокруг центра, но всегда есть те звезды-одиночки или их небольшие скопления, которые нарушают заведенный порядок. Они-то и бывают наказаны — их захватывает и поглощает черная дыра. При этом если звезда «проглатывается» целиком, без предварительного разрушения, то света выделяется мало. Причина состоит в том, что как бы звезда ни была велика, ее электрический заряд равен нулю. Поэтому она не излучает активно свет и не теряет быстро энергию и момент импульса, испуская в окружающее пространство в основном гравитационные волны. А значит, она вращается вокруг черной дыры достаточно долго, потихоньку падая на нее. Но если звезда при подходе к так называемому Шварцшильдовскому горизонту черной дыры — гравитационному радиусу, прохождение которого закрывает путь обратно навсегда — разрушается приливными силами, то дополнительное излучение может быть очень заметно. После поглощения нарушителя порядка, свечение квазара возвращается к норме.
Еще совсем недавно считалось, что черные дыры являются одной из конечных стадий существования звезд, а затем, с течением времени, эти черные дыры сливаются в сверхмассивные. Но тогда откуда же взялись массивные черные дыры в период формирования первых галактик? Проблема легко разрешается в рамках моделей первичных, то есть появившихся до начала звездообразования, черных дыр. Возможна и другая точка зрения — черные дыры и звезды образуются практически одновременно и по одному и тому же сценарию. Облака водорода и темной материи сжимаются под действием гравитационных сил. Малые облака образуют звезды, а большие — массивные черные дыры.
Разобравшись в общих чертах с устройством квазаров, ученые пытаются использовать их в качестве инструмента для исследования Космоса. Например, наблюдая эффект микролинзирования, можно обнаружить темные объекты с массой, примерно равной массе Юпитера. Они выдают себя, отклоняя свет квазара так, что мы видим как бы кратковременное увеличение его блеска. Если такие тела будут обнаружены, то, возможно, будет решена проблема темной материи. Сейчас для многих ученых открытие нового квазара обозначает открытие новой черной дыры. Так, изучение недавно открытого квазара с красным смещением z=6.43 указывает на то, что черная дыра, сердце этого квазара, очень массивна — примерно миллиард масс Солнца. Следовательно, массивные черные дыры появились очень рано. Этот вывод крайне важен для космологии. Ученым не так давно стало понятно, что энергия вакуума, хоть и чрезвычайно мала, но отлична от нуля. Этот революционный для науки вывод был впервые сделан на основе исследования скорости удаления квазаров. Оказалось, что красное смещение, а значит, и скорость космических объектов по мере удаления от Земли растут даже быстрее, чем того требует закон Хаббла. Затем другие наблюдения, в том числе за реликтовым излучением, еще более утвердили научную общественность в правильности этого вывода. Так что получается, что наша Вселенная не просто степенно расширяется, а разлетается со все увеличивающейся скоростью. Открытие квазаров очень сильно повлияло на космологию, породив множество новых моделей зарождения и развития Вселенной. И сегодня ученые почти уверены в том, что черные дыры играют существенную роль в формировании галактик и их последующей судьбе.
Сергей Рубин, доктор физико-математических наук
