Какие загадки добавил ученым самый далекий квазар во Вселенной

Самый далекий из видимых квазаров в созвездии Эридана, у которого в его центре только черная дыра почти в 1,6 миллиарда раз тяжелее Солнца, удалось определить астрономам из университета Аризоны на юго-западе США. Стоит пояснить, что современная наука доказала, что именно квазары представляют собой активные ядра галактик на ранних этапах их развития.

Статью с описанием находки, которую ученые наблюдали в том состоянии, в котором она находилась, когда Вселенной было каких-то 670 миллионов лет, принята к публикации Astrophysical Journal Letters.

Прежде всего, по утверждению экспертов, находящийся примерно в 13 миллиардах световых лет от нашей планеты квазар является существенным доказательством того, как первые сверхмассивные черные дыры повлияли на свои галактики. Ведь именно квазары, которые считаются самыми яркими объектами в центрах некоторых галактик, состоят из сверхмассивной черной дыры, окруженной диском горячей плазмы.

Находка ученых, которая была обнаружена с помощью телескопов из нескольких обсерваторий, получила название J0313-1806. Она, полагают астрономы, находится на 20 миллионов световых лет дальше, чем предыдущий «рекордсмен». Важно, по мнению специалистов, что «существование такой огромной сверхмассивной черной дыры, появившейся после Большого взрыва, поможет нам разгадать тайну происхождения сверхмассивных черных дыр».

В то же время, настолько огромная черная дыра, по версии исследователей, никак не могла образоваться из коллапсирующей звезды, как это, например, происходит с небольшими черными дырами. Вместо этого квазар должен был образоваться из черной дыры более чем в 10 000 раз массивнее Солнца, которая могла появиться в результате коллапса огромного количества газа под действием собственной гравитации.

Квазар, уточняют астрономы, выбрасывает перегретый газ, который движется со скоростью, равной одной пятой скорости света. Этот «квазарный ветер» может в конечном итоге замедлить звездообразование в своей галактике, которая в настоящее время, кажется, производит новые звезды примерно в двести раз быстрее, чем Млечный Путь, несмотря на то, что та галактика почти в десять раз меньше нашей.

Именно дальнейшие наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, рассчитывают ученые, должны помочь разобраться в вопросе, как формировались подобные огромные квазары.

Черные дыры: фото, факты, комментарии ученых :: РБК Тренды

Черные дыры — одни из самых загадочных объектов Вселенной. Разбираемся вместе с астрофизиком Сергеем Поповым, что это такое и почему для их съемки нужны телескопы со всего мира

Что такое черная дыра

Черная дыра — это область внутри космоса с настолько сильной гравитацией, что она засасывает все вокруг, включая свет. Профессор РАН Сергей Попов объясняет, что у черных дыр нет одного четкого определения, и даже такое — это один из вариантов. Если спросить разных ученых — астрофизиков и физиков — они подойдут к ответу с разных сторон. Есть энциклопедические словари, которые закрепляют определения и дают конкретные ответы, но единственно верной формулировки не существует.

Лекция Сергея Попова о черных дырах на YouTube

Сам Сергей определяет черные дыры как максимально компактный объект, который не демонстрирует свойств поверхности. И размер этого объекта соответствует радиусу Шварцшильда — расстоянию от центра тела до горизонта событий. Где горизонт событий — это «точка невозврата» или граница черной дыры. Для каждого объекта существует свой радиус Шварцшильда, который можно рассчитать. Если сжать любой предмет до этого радиуса, он превратится в черную дыру. Условно говоря, если бы мы хотели сжать Солнце и трансформировать его в черную дыру, его радиус составил бы всего 3 км, при изначальных около 700 тыс.

км.

Само словосочетание «черная дыра» — это просто удачно придуманное обозначение. Примерно как «Большой взрыв». Сама идея черных дыр возникла в конце XVIII века. Тогда их называли по-другому: были варианты «застывшие звезды» или «коллапсары». Но в итоге научная журналистка Энн Юинг предложила такой термин.

Визуализация черной дыры (Фото: NASA)

Сергей рассказывает, что в науке часто приживается какое-то словосочетание именно благодаря тому, что оно удобное. Дыра — потому что, если что-то туда попало, то не может выбраться назад. А черная — потому, что сам по себе этот объект ничего или практически ничего не излучает. Если представить пустую Вселенную, черный космос, и поместить там черную дыру, то ее невозможно будет увидеть. Она ничем не выделяется на фоне этой черноты.

Черные дыры как область пространства-времени

Черные дыры еще определяют как область пространства-времени. Сергей Попов объясняет, что все современные теории гравитации — теории геометрические. В них гравитация описывается как свойство пространства и времени. Имеется в виду, что между пространством и временем можно составить уравнение, это взаимосвязанные величины.

С начала ХХ века, с первых работ Эйнштейна по теории относительности, пространство и время объединены в некоторую сущность. Любые тела, не только массивные, но и самые маленькие, искривляют пространство вокруг себя и одновременно влияют на ход времени. Современные измерения позволяют определить, что в одном месте время идет не так, как в другом.

Можно провести эксперимент и обнаружить эту разницу.

Визуализация черной дыры (Фото: NASA)

Черная дыра — это экстремальный способ воздействия на пространство — когда в одном месте собрали так много вещества или энергии, что пространство-время свернулись и образовали специфическую область. Можно говорить, что черная дыра — это объект, но с бытовой точки зрения объект — это что-то имеющее поверхность. Если идти по абсолютно темной комнате, можно наткнуться на стол, это будет объект с началом в конкретной точке. Если в абсолютно темной комнате или с завязанными глазами попасть в черную дыру, невозможно заметить ее границу. Потому что нет никакой твердой поверхности, человек сразу окажется внутри этой области.

Сергей сравнивает такой переход с государственными или областными границами. Если идти по лесу из одной страны в другую, то без указателей и карт невозможно заметить, в какой точке кончается одно государство и начинается другое. Лес в Финляндии ничем не отличается от леса в России, и нет никакой четкой границы, на которую можно наткнуться. И черная дыра — это такая область, где масса свернула пространство-время, и в итоге никакие предметы не могут ее покинуть, как только пересекут границу. Все, что туда попало, навсегда останется за горизонтом.

Черные дыры интересны в первую очередь как экстремальные объекты. Это максимально скрученное пространство-время, и многие эффекты становятся более заметны вблизи черных дыр. Начинают появляться принципиально новые физические феномены.

Визуализация черной дыры (Фото: NASA)

В теории гравитации стремятся подобраться как можно ближе к этим экстремальным объектам.

Поэтому, говорит Сергей, изучение поведения вещества в окрестности черных дыр — очень интересная штука.

Как обнаружить черную дыру

В конце своей жизни массивные звезды могут превращаться в черные дыры. И на этапе, когда только пытались найти первые черные дыры, возник вопрос: как их можно обнаружить. Первая идея была такой: звезды, особенно массивные, нередко рождаются парами. Одна из таких звезд превращается в черную дыру, и мы перестаем ее видеть. При этом она продолжает существовать. Предполагалось, что мы сможем увидеть вращение соседней звезды вокруг этого невидимого объекта, при помощи вычислений измерить его массу и обнаружить, что в этом месте находится черная дыра.

Сергей Попов рассказывает, что исторически это был первый предложенный способ поиска. С 60-х годов ученые пытались искать их по такому методу, но ничего не обнаружили. Последние пару лет стали появляться возможные кандидаты на звание черных дыр, но ученые пока не уверены, что в паре с обычными звездами находятся именно они.

Визуализация черной дыры (Фото: NASA)

Если опять обратиться к черной дыре, которая соседствует со звездой, то вещество с обычной звезды может перетекать в дыру. Черная дыра своей гравитацией будет засасывать это вещество. Если представить, что в нее одновременно кинули два камня, они могут столкнуться над горизонтом на скорости почти равной скорости света. При таком столкновении выделится много энергии, которую можно заметить.

Но в звездах не камни, а газ. Когда разные слои газа трутся друг о друга, они нагреваются до миллионов градусов, и это тепло можно увидеть.

С помощью такого способа в конце 60-х — начале 70-х годов, когда стали запускать первые рентгеновские детекторы в космос, открыли и первые черные дыры.

Визуализация черной дыры рядом со звездой (Фото: NASA)

В начале 60-х годов стало ясно, что есть яркие астрономические объекты — квазары. Дословно— «похожий на звезду радиоисточник». Это активные ядра галактик на начальном этапе развития, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры. Обнаружить их можно даже на очень отдаленных расстояниях. В ходе изучения квазаров стало ясно, что это небольшой источник, который находится в центре далекой галактики и при этом испускает много энергии.

Попов рассказывает, что когда ученые открывают квазар, они уверены, что там «сидит» сверхмассивная черная дыра. Сейчас это самый массовый способ открытия черных дыр.

Визуализация квазара (Фото: NASA)

Почти все массивные звезды превращаются в черные дыры, но не все они находятся в двойных системах, или у них нет перетекания. В таком случае дыры ищут другим способом. Сергей рассказывает, что черная дыра сильно искажает пространство-время вокруг себя, но тут важна не столько масса, сколько компактность. Понять это легко, достаточно представить острый предмет. Это предмет с очень маленькой площадью. Если просто ткнуть куда-то пальцем, нельзя проткнуть поверхность, а если с такой же силой надавить на иголку, то проткнется палец, которым на нее давят. Так вот маленькие объекты при той же массе сильнее искривляют пространство-время вокруг себя. Такой эффект называется гравитационным линзированием.

Ученые наблюдают за звездой и вдруг замечают, что ее блеск растет, а потом совершенно симметрично спадает обратно. Со звездой ничего не произошло, но между нами и звездой пролетел массивный объект. И этот массивный объект, искажая пространство-время, собрал световые лучи.

Визуализация черной дыры (Фото: NASA)

Поэтому кажется, будто возрастает светимость звезды, а на самом деле просто больше ее света было собрано и попало к нам. Звезда с массой десять масс Солнца светила бы очень заметно, ученые бы ее не пропустили. А в таких наблюдениях появляется абсолютно темный объект с массой примерно десять солнечных. Что это может быть? Только черная дыра.

Если есть пара черных дыр, то, сливаясь, они будут порождать гравитационно-волновой всплеск. И в 2015 году впервые были обнаружены такие всплески гравитационного излучения. Это последний на сегодняшний день хороший способ поиска черных дыр.

Визуализация двух черных дыр (Фото: NASA)

Как сфотографировать черную дыру

Сергей Попов предлагает вспомнить фильмы или книги о человеке-невидимке. Его не видно, но если он надевает на себя одежду, мы видим одежду. Если пытается скрыться, то можно обсыпать его мукой или заметить следы. Черные дыры изучают примерно тем же способом. Ученые не видят горизонт событий и не видят недра черной дыры, поскольку ничто не может пересечь горизонт обратно в нашу сторону. Но они изучают поведение вещества вокруг.

То, что принято называть фотографией черной дыры, на самом деле — изображение вещества, движущегося вокруг черной дыры. Но в центре действительно возникает темная область, поскольку там находится черная дыра, из которой не может исходить свет.

Первая фотография черной дыры (Фото: NASA)

По большей части черные дыры — маленькие объекты, находящиеся очень далеко от нас. Разглядеть черноту внутри яркой области удалось всего в одном случае. Для качественного снимка нужна была самая большая черная дыра в центре относительно близкой галактики. Дальше встала техническая задача — получить изображение с достаточной детализацией. Ни один телескоп сам по себе не может сделать такое изображение. Но если совместить несколько телескопов и разнести их на большие расстояния, то с точки зрения деталей они будут работать как один большой телескоп. Именно таким способом, при помощи нескольких телескопов, разбросанных почти по всему земному шару, удалось сделать снимок того, что все называют фотографией черной дыры в галактике М87. Такая фотография пока остается единственной.

Галактика М87 (Фото: NASA)

Чтобы получить нечто похожее на снимок от других объектов, ученым нужны новые инструменты. Тем не менее есть прямые данные наблюдения поведения вещества вокруг разных черных дыр, практически вплоть до самого горизонта. До расстояния всего в несколько раз превышающих размер горизонта черной дыры.

Экстремально горячее сердце квазара 3C273

«Радиоастрон» уличил классический квазар 3C273 в превышении «разрешенной» температуры.

                                                                                                                              

    Квазар 3C273, открытый еще в 1963 году, загадал новую загадку астрономам – наблюдения за ним с помощью телескопа «Радиоастрон» показали, что он имеет эффективную температуру от 10 до 40 триллионов градусов, и это примерно в 10 раз выше значений, которые допускает теория, говорится в статье, опубликованной в ведущем научном журнале Astrophysical Journal Letters.

 

    «Это противоречит нашим представлениям о природе излучения квазаров. Полагаю, за этим поразительным результатом скрывается новая глава в изучении дальней Вселенной», – говорит руководитель проекта «Радиоастрон», руководитель Астрокосмического центра ФИАН Николай Кардашев.

 

    В центре спиральных галактик находятся сверхмассивные черные дыры, масса которых может в миллионы и миллиарды раз превышать массу Солнца. Некоторые из них ведут себя крайне неспокойно – это так называемые активные ядра галактик, которые испускают мощные потоки электромагнитного излучения. В класс таких объектов входят и квазары, которые являются одними из самых ярких объектов во Вселенной. Первые из них были обнаружены еще в 1950-е годы, их назвали «радиозвездами», поскольку сначала считали объектами нашей Галактики. Однако ученых смущал их совсем не звёздный спектр. В 1963 году в созвездии Девы был обнаружен квазар 3C273, измерено его красное смещение, и стало понятно, что эти «квази-звезды» – ядра далеких активных галактик, находящиеся на расстоянии в миллиарды световых лет. Это компактные объекты, яркость которых может превышать яркость целой галактики. Сверхмассивные черные дыры в центрах квазаров притягивают материю, она нагревается до сверхвысоких температур и ее часть выбрасывается прочь в виде быстрых и узких плазменных струй – джетов.

 

Художественное  изображение центра активной галактики
(© Wolfgang Steffen, институт астрономии, UNAM, Мексика)

 

    Исследование квазаров позволяет лучше понять физику экстремальных состояний материи, и, в частности, изучить как «работают» сверхмассивные черные дыры. Наземно-космический интерферометр «Радиоастрон» – один из самых совершенных инструментов для этого. Он состоит из российского космического радиотелескопа «Спектр-Р», работающего совместно с крупнейшими наземными телескопами. Для исследований квазара 3C273 на Земле астрономы привлекли 100-метровый радиотелескоп в Эффельсберге (Германия), 110-метровый в Гринбэнке, 300-метровый телескоп Аресибо, и решетку VLA (США). Работая совместно, космическая и наземные радиообсерватории способны дать наивысшее угловое разрешение, когда-либо достигнутое в астрономии – в тысячи раз выше, чем у космического телескопа «Хаббл».

    Именно возможности «Радиоастрона» позволили авторам исследования впервые зарегистрировать экстремальную яркость ядра квазара – в результате было получено значение эффективной температуры от 20 до 40 триллионов градусов Кельвина. Заметим, эффективная температура в данном случае лишь косвенно связана с «обычной» температурой, этим термином ученые обозначают температуру абсолютно черного тела, которое излучало бы с обнаруженной яркостью.

    Это значение поставило ученых в тупик: дело в том, что эффективная температура плазмы, из которой состоят джеты квазаров, не может превышать 500 миллиардов градусов. Потолок температуры связан с так называемой обратной комптоновской катастрофой – если энергия электронов превышает этот предел, они начинают лавинообразно передавать энергию фотонам и охлаждаться. Но квазар 3C273 нарушает это ограничение, даже учет известного эффекта релятивистского усиления оказывается недостаточным для объяснения этого феномена.

 

    «Каким-то образом ядро квазара умудряется держать температуру экстремально высокой. Мы высказали несколько идей, включая излучение релятивистских протонов. Будем разбираться. Это тот тип счастливых научных открытий, который обязательно поможет нам лучше понять принцип работы квазаров», — говорит руководитель научной программы «Радиоастрона», заведующий лабораторией АКЦ ФИАН Юрий Ковалев.

 

В РОЛИ ГАЛАКТИЧЕСКОГО РЕНТГЕНА

 

    Высокое разрешение «Радиоастрона» позволило ученым с помощью квазара 3C273 получить «рентгеновский снимок» нашей собственной Галактики. В изображении квазара удалось разглядеть неоднородности – яркие пятнышки, которые появились при прохождении излучения сквозь межзвездную среду Млечного пути.

 

 Пример искажения изображения космического объекта при прохождении излучения через межзвездную среду в нашей галактике. Слева – картинка без рассеяния, справка – изображение того же объекта, но с яркими пятнами так называемой суб-структуры рассеяния
(© Michael Johnson, Harvard-Smithsonian CfA, США)

 

    «Точно так же, как пламя свечи искажает изображение, на которое смотрят сквозь горячий воздух над ней, турбулентности плазмы нашей собственной Галактики искажают изображения далеких астрофизических объектов, таких как квазары», – объясняет Майкл Джонсон из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра.

 

    Результаты опубликованы в отдельной статье группы проекта «Радиоастрон», сразу следом за первой обсуждавшейся выше публикацией, в Astrophysical Journal.

 

    «Квазары так компактны, что мы никогда ранее не могли видеть эти искажения. Поразительное угловое разрешение «Радиоастрона» дало нам новый инструмент, чтобы понять экстремальную физику по соседству с центральными сверхмассивными черными дырами в далеких галактиках и свойства диффузной плазмы, наполняющей нашу собственную Галактику», — отмечает он.

 

    Это первый квазар, для которого ученые обнаружили эффект субструктуры рассеяния. Теперь им предстоит более детально изучить богатые данные наблюдений «Радиоастрона» многих квазаров, чтобы получить подробную информацию об особенностях межзвездной среды на основе анализа субструктур в их изображениях.

 

АКЦ ФИАН для АНИ «ФИАН-информ»

 

P.S. Материал снован на научных статьях:

Контакт научной группы: Юрий Ковалев, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.’; document.getElementById(‘cloak73960’).innerHTML += »+addy_text73960+»; //—>

 

_____________________________________________

Справка:

    Проект «Радиоастрон» разработан в Астрокосмическом центре Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и НПО им. С.А. Лавочкина, в кооперации с рядом российских и международных организаций. Идея проекта состоит в создании наземно-космического радиоинтерферометра со сверхдлинной базой в несколько сотен тысяч километров, чего невозможно достичь с использованием наземных радиотелескопов.

^{Художественное изображение космического радиотелескопа «Спектр-Р»
проекта наземно-космического интерферометра «РадиоАстрон»}

 

    Космический аппарат «Спектр-Р» с 10-метровым радиотелескопом был запущен с космодрома Байконур в июле 2011 года и выведен на эллиптическую орбиту с апогеем до 350 тысяч километров. Работая совместно с крупнейшими наземными радиотелескопами, он смог получить самое высокое угловое разрешение в истории астрономии – до 8 микросекунд дуги. Основные направления исследований: ядра галактик и массивные черные дыры, пульсары и межзвездная среда, галактические и внегалактические мазеры,  гравитационная астрономия.

Откуда взялись мощные ранние квазары?

Борис Штерн
«Троицкий вариант — Наука» №4(323), 23 февраля 2021 года

Современная космология в целом успешно объясняет происхождение и эволюцию Вселенной — от ничтожных долей первой секунды ее существования до нынешнего времени. Тем не менее остаются не то чтобы белые пятна, а скорее «острые углы» — спорные моменты, вопросы, по поводу которых не существует научного консенсуса. Недавно были найдены квазары с очень большим красным смещением, содержащие черные дыры массой свыше миллиарда солнечных. Мы наблюдаем их из молодой Вселенной, когда ее возраст составлял сотни миллионов лет. Как эти черные дыры успели к тому времени поглотить миллиарды солнечных масс вещества? Как образовались зародыши сверхмассивных черных дыр? Насколько массивными изначально были эти зародыши?

Наблюдения

В последнее десятилетие велся массовый «отлов» квазаров с большим красным смещением, то есть тех, которые светят нам из ранней Вселенной, из первого миллиарда лет ее жизни. Их не зря называют «маяками Вселенной». Во-первых, они просвечивают космическую среду, выявляя вторичную ионизацию Вселенной (которую сами же и производят). Во-вторых, ранние квазары интересны сами по себе, как и всё, что связано с молодой Вселенной.

Поиск далеких квазаров ведется в основном на наземных телескопах в ближнем инфракрасном диапазоне — именно туда переезжает ультрафиолетовая линия водорода Лайман-альфа. Улов к настоящему времени составляет несколько десятков квазаров с красным смещением z > 6,5 (возраст Вселенной — меньше 800 млн лет), из них несколько с z > 7. Недавно найден рекордный квазар с «телефонным номером» J0313–1806, у которого z = 7,64 (возраст Вселенной — 650 млн лет). Причем это довольно яркий квазар: его абсолютная светимость — 1,4 × 10⁴⁷ эрг/с, что на три порядка ярче всей нашей Галактики с ее сотнями миллиардов звезд. Это не рекордная светимость для квазаров, но она не сильно уступает рекордной. Значит, масса черной дыры — «центральной машины» этого квазара — должна быть не меньше миллиарда солнечных масс, иначе трудно объяснить такую светимость. И действительно, оценка массы по скорости движения газа в квазаре (доплеровское уширение одной из спектральных линий магния) дает величину 1,6 ± 0,4 × 10⁹ солнечных масс (М_☉). Другие обнаруженные квазары при z > 7 лишь немного уступают по массе центральной черной дыры. Итак, есть факт: в первые 600 с небольшим миллионов лет во Вселенной появились черные дыры массой порядка миллиарда масс Солнца. Оказывается, этот факт объяснить не просто. Казалось бы, на вырост таких черных дыр не должно хватить времени. Почему?

Пределы роста

Если звезда или любой другой объект будет светить слишком ярко, давление излучения на окружающий газ или собственные внешние слои превысит тяготение объекта. Если это звезда, то она начнет сбрасывать внешние слои. Такие звезды существуют: например, Эта Киля; жить им осталось недолго. Если это черная дыра, стягивающая на себя вещество (аккрецирующая), то падение вещества остановится. Эта пограничная светимость называется «эддингтоновской светимостью», ее превышение возможно, но требует каких-то специальных объяснений. Эддингтоновская светимость, естественно, пропорциональна массе объекта: для Солнца она составляет 1,4 × 10³⁸ эрг/с — до нее нашему светилу не хватает почти пяти порядков величины. А для черной дыры в миллиард солнечных масс она, соответственно, равна 1,4 × 10⁴⁷ эрг/с — и получается, что светимость квазара J0313–1806 близка к эддингтоновской, точнее L ~ 0,6 L_Edd.

Именно эддингтоновская светимость ограничивает «штатную» скорость роста черных дыр.

Дело в том, что существует типичная эффективность аккреции черных дыр. Если на черную дыру упала масса М, то при самом эффективном режиме аккреции выделяется энергия около 0,1 Мс². Это распространенный режим: геометрически тонкий, оптически толстый аккреционный диск Шакуры — Сюняева. Если темп падения вещества превысит 10 L_Edd/c², то светимость превысит L_edd, диск начнет распухать и рассеиваться, поток вещества на черную дыру упадет.

«Критический», или эддингтоновский, темп аккреции, естественно, пропорционален массе черной дыры. Это значит, что «штатный» рост черной дыры идет по экспоненте — рост от 10 до 100 000 М_☉ и от 100 000 до миллиарда солнечных масс занимает одно и то же время.

На рис. 1 показаны кривые роста черных дыр, от возраста Вселенной 100 млн лет, когда только образовывались первые звезды, до момента, когда были обнаружены самые далекие квазары: для каждого конкретного квазара — своя кривая. Эти кривые предполагают, что темп аккреции и светимость всё время были эддингтоновскими при постоянной эффективности высвечивания 0,1 Мс². Назовем это «критической аккрецией». В таком случае увеличение массы черной дыры в е раз происходит примерно за 50 млн лет (а в 10 раз — за 120 млн лет).

Парадокс заключается в том, что рост должен был начаться с зародышевых черных дыр массой порядка десяти тысяч масс Солнца (для рекордного квазара — как минимум 20 000 М_☉), иначе им не успеть вырасти к z ~ 7 до наблюдаемых величин. Понятно, откуда может взяться зародыш массы 100 или даже несколько сотен М_☉, — от коллапса гигантских звезд первого поколения (население III). Но здесь требуются либо зародыши в сотню раз тяжелей, либо «сверхкритический» темп роста. И то и другое не исключено, но объяснение требует изрядного напряжения.

Начнем со сверхкритического роста.

Аномально быстрый рост

Эддингтоновский предел светимости далеко не абсолютен и вполне преодолим, особенно на некоторое время. Строго говоря, он относится только к оптически тонкой плазме. Если же на тяготеющий центр падает, например, звезда, то светимость может подпрыгивать до любой величины. К тому же быстрый темп роста черной дыры не обязательно связан с преодолением эддингтоновского предела. Есть другой вариант — низкая эффективность высвечивания, то есть вещества падает много, а излучения от него мало — и никаких проблем.

Есть вариант аккреции под названием ADAF (advection dominated accretion flow) — геометрически толстый, но оптически тонкий диск. В нем не успевает установиться температурное равновесие: ионы горячие, но они не светят, а электроны, которые должны бы светить, — холодные. Вся энергия ионов уносится в черную дыру. Такое, судя по всему, имеет место в центре нашей Галактики и знаменитой галактики М87. Правда, этот вариант работает только при относительно малых темпах аккреции и вряд ли подходит для сверхкритического режима.

Более подходящий вариант — так называемый стройный (slim) аккреционный диск. Собственно, именно в него и должен превращаться канонический тонкий диск Шакуры — Сюняева при околокритическом темпе аккреции. Выделяемое тепло не успевает излучиться наружу и уносится в черную дыру. Диск распухает, но умеренно. Видимо, поэтому Марек Абрамович (один из основных классиков по режимам аккреции) назвал его slim disk. В принципе такая аккреция может стабильно идти в сверхкритическом режиме и могла бы решить проблему ранних квазаров, если бы не одно «но». Дело в том, что радиационная эффективность в таком режиме сильно зависит от вращения черной дыры. Если вращение слабое, диск излучает мало и на черную дыру может падать много вещества при умеренной светимости. Если же момент вращения черной дыры близок к предельному (что вполне вероятно), то внутренняя часть аккреционного диска близ последней стабильной орбиты высвечивает большую часть выделившейся в диске энергии — эффективность оказывается такой же, как в случае тонкого диска. Поэтому подобный режим не панацея. Он может ускорить рост черной дыры на каком-то этапе, но вряд ли способен решить проблему ранних квазаров.

Есть еще один аспект — feedback, обратная связь, влияние яркого источника на окружающую среду. Допустим, на черную дыру падает нечто оптически толстое — звезды, плотные облака газа и т. п. Светимость огромная, причем это как раз тот случай, когда эддингтоновский предел не работает. Но появляется другая засада: квазар ионизирует и разогревает окружающую среду вокруг себя настолько, что прекращается образование звезд, а выросшее давление горячего газа намного превосходит тяготение черной дыры. Как показывает моделирование, быстрый рост черной дыры при такой «гиперэддингтоновской» аккреции прекращается на уровне всего лишь 10⁸ М_☉.

Итак, кажется, весьма непросто преодолеть наклон кривых, приведенных на рис. 1, и вырастить за 600 млн лет квазар с черной дырой 10⁹ М_☉, стартуя с черной дыры звездного происхождения.

Пока это были рассуждения на качественном уровне. Стоит сказать пару слов о том, как народ пытается исследовать проблему численно.

Молодая Вселенная в суперкомпьютере

Численное моделирование эволюции ранней Вселенной — уже далеко не новое занятие. Наиболее знаменит проект «Миллениум», выдавший эффектную картину крупномасштабной структуры. С тех пор (начало 2000-х) произошел некоторый (хотя и не радикальный) прогресс как в вычислительной технике, так и в методах моделирования. Задача изначально тяжелая, поскольку включает в себя гравитацию и гидродинамику космической среды с разными компонентами (темная материя, двухфазная барионная среда (горячий ионизированный и холодный нейтральный газ), звезды).

Сравнительно недавно (декабрь 2020) опубликован препринт [2] с результатами весьма впечатляющего счета, подобного «Миллениуму», но с существенно лучшим разрешением. Во-первых, был использован гибридный метод (мягкие частицы + сетка), уменьшающий числовой шум и различные артефакты типа численной вязкости. Всё равно возможности численного счета далеки от того, чтобы честно проследить всё, что происходит на всей лестнице масштабов, охватывающей много порядков величин. Поэтому авторам пришлось прибегнуть к ряду ухищрений: счет в два приема, сначала грубая прикидка эволюции в кубическом гигапарсеке, потом выбор самого тяжелого облака 10¹³ М_☉, образовавшегося в этом гигапарсеке, и затем дальнейшая работа с ним одним. Поскольку невозможно одновременно отслеживать большие и маленькие масштабы, образование индивидуальных звезд и черных дыр было модельным: там, где были подходящие условия, автоматически появлялось звездное население III, часть которого превращалась в черные дыры массой 10–100 М_☉. Эти черные дыры играли роль «легких зародышей». Данные о более тяжелых чернодырных зародышах (10³–10⁶ М_☉) вносились вручную в предположении, что они появляются в результате некоторых процессов, которые невозможно воспроизвести прямым моделированием (см. ниже). Для аккреции на черную дыру (основной материал аккреции — межзвездный газ) тоже использовались модели в разных вариантах, обратное влияние растущего квазара на окружающую среду моделировалось более корректно.

Картинки распределения газа, полученные в результате этого моделирования, впечатляют глубиной разрешения (рис. 2). Что касается роста квазара — моделирование подтвердило проблему: вырастить квазар массой 10⁹ М_☉ из легкого зародыша не удается. Максимум, что получилось к z = 6 из зародыша звездной массы, — черная дыра 2,5 × 10⁶ М_☉. А если взять зародыш массой 10⁵ М_☉, то всё получается. Но откуда его взять? Он должен появиться примерно в то же время, когда родились первые звезды: при z ~ 30, когда возраст Вселенной составлял 100 млн лет, может быть чуть позже.

Тяжелые зародыши

Естественно, в качестве одного из решений проблемы ранних квазаров привлекаются первичные черные дыры. Тогда всё объясняется просто: зародыши массой 10⁵ М_☉ образовались вместе со Вселенной, в ее первые мгновения, а потом выросли до наблюдаемых величин. Проблема в том, что первичные черные дыры, особенно такой массы, плохо сочетаются с теорией космологической инфляции; точнее, для их объяснения требуются специальные теоретические усилия. Да, они могли бы образоваться в результате флуктуаций метрики при плотности Вселенной, сравнимой с планковской, там могло образоваться что угодно — космические струны, доменные стенки, магнитные монополи. Однако раздувание пространства, которое шло при плотности на несколько порядков ниже планковской, разносит всю эту экзотику на колоссальные расстояния, так что обнаружить нечто подобное в пределах горизонта Вселенной крайне маловероятно. Существуют довольно мудреные модели, в которых первичные черные дыры большой массы получаются в конце инфляции или даже после нее. Но все-таки это некая чрезвычайщина: разрабатывать подобные модели интересно и полезно, но чтобы их принять за правду, требуются чрезвычайные свидетельства. Их пока нет.

Может ли тяжелый зародыш образоваться в первые 100–200 млн лет жизни Вселенной? Это так называемые темные века, о которых мы почти ничего не знаем, что-то наблюдать там очень тяжело из-за огромного красного смещения, да и ярких источников почти нет. Пока можно только теоретически или численно пытаться воспроизвести, что там происходит. Вырисовывается много интересного.

Во-первых, иерархическое слияние объектов — звезд и черных дыр. Недавно наблюдалось слияние двух рекордных черных дыр, одна из которых, по всей вероятности, уже была результатом слияния [3]. Могут сливаться и звезды — друг с другом (после чего коллапсировать в черные дыры) и с черными дырами. Это может происходить в плотном скоплении, где тяжелые объекты из-за многократных взаимодействий теряют момент вращения, передавая его легким объектам, и садятся в центр скопления, где и сливаются. Есть работы, где прослеживается динамика звезд в плотном скоплении с образованием черных дыр в 1000 М_☉. Вероятно, это далеко не предел. Заметим, что при слиянии звезд и черных дыр эддингтоновский предел вообще никак не сказывается, а при слиянии черных дыр эффективность высвечивания в электромагнитном спектре вообще близка к нулю.

Во-вторых, может существовать механизм прямого коллапса (минуя стадию звезд) массивных газовых облаков массой порядка 10⁶ М_☉ в черную дыру. Такая возможность обсуждается в работе [2], там же даны соответствующие ссылки. Подобный процесс довольно сложно себе представить, поскольку он требует эффективных механизмов охлаждения газа (рассматривается вариант охлаждения через излучение нейтрино) и сброса момента вращения. Тем не менее некоторые разумные варианты такого коллапса существуют. Их обсуждение заслуживает отдельной статьи.

Стоит сказать об одном упрощающем обстоятельстве: квазаров с массой ~ 10⁹ М_☉ на красном смещении z ~ 7, похоже, очень мало. Они должны быть неплохо видны: плотность газа в ту эпоху весьма высока, и темп аккреции должен быть близок к критическому. Тем не менее во всей огромной Вселенной их найдено лишь несколько штук. Это значит, что для их объяснения можно привлекать редкие события, например аномально плотное звездное скопление, где образовался аномально массивный зародыш будущего квазара, и т. п.

В целом, кажется, что проблема решается без какой-либо чрезвычайщины, хотя и с некоторым напряжением. Наиболее вероятный ключ к решению — самые первые сотни миллионов лет, где можно рассчитывать на сверхкритический (даже «гиперкритический») рост зародыша черной дыры до 10⁵–10⁶ М_☉. Дальнейший сверхкритический рост сверхмассивной черной дыры кажется менее вероятным, но он и не нужен, если смог образоваться тяжелый зародыш. Для прояснения необходимы дальнейшие исследования, пока что — численными методами.

Что касается наблюдений, стоит в очередной раз возложить надежду на грядущий телескоп Джеймса Уэбба, который позволит глубже заглянуть в «темные века» Вселенной.

Автор благодарен Константину Постнову за ценные замечания.

Литература
1. Wang F. et al. A Luminous Quasar at Redshift 7.642. 
2. Zhu Q. et al. The Formation of the First Quasars. I. The Black Hole Seeds, Accretion and Feedback Models.
3. Штерн Б. Слияние чемпионов // ТрВ-Наука. № 312 от 8 сентября 2020 года.

Квазары во Вселенной – Статьи на сайте Четыре глаза

Полезная информация

Главная » Статьи и полезные материалы » Телескопы » Статьи » Самый большой квазар во Вселенной Свет – источник жизни во Вселенной, субстанция с самой высокой скоростью перемещения, равной 300 000 км/с. С давних времен астрономы пытаются выполнять архисложную задачу – систематизировать космические объекты, являющиеся источниками различных видов энергии. Но есть объекты, которые сложно классифицировать с точки зрения традиционных понятий астрофизики. Маяки Вселенной Наиболее яркими астрономическими объектами являются активные ядра зарождающихся галактик – квазары. Во Вселенной их можно найти, изучая излучение черных дыр, поглощающих в процессе формирования аккреционного диска окружающую материю. Интенсивность такого излучения чрезвычайно велика – во много раз больше, нежели суммарный аналогичный показатель всех светящихся объектов галактик, подобных нашему Млечному Пути. Квазары – это светящиеся объекты во Вселенной, характеризующиеся двумя видами красного смещения: космологическое (метагалактическое) гравитационное (сдвиг спектра излучения источников в красную область) Уровень яркости можно оценить, сравнив звездную величину квазара (+12,6) с самой яркой звездой в Млечном Пути, Сириусом (−1,46). Угловой размер объектов настолько мал, что отличить их от обычных звезд чрезвычайно трудно. В 2019 году астрономы китайского космического агентства HKP опубликовали результаты научного исследования объекта, получившего наименование J043947.08+163415.7. Это самый яркий квазар во Вселенной. Он в 600 триллионов раз мощнее нашего Солнца: это в полтора раза больше предыдущего ярчайшего объекта на небосводе. Обнаружить самый большой квазар во Вселенной на расстоянии 12 миллиардов световых лет от Солнца удалось благодаря методу гравитационного линзирования. Одна из галактик между ним и Землей была использована в качестве естественного 50-кратного оптического увеличителя. Галактика NGC 4319 и квазар Маркарян 205 Изображение с сайта ru.wikipedia.org 4glaza.ru Сентябрь 2020 Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru. Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления. Смотрите также Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии: Обзоры оптической техники и аксессуаров: Видео! Телескоп Sky-Watcher BK MAK80EQ1 и визуальное сближение Сатурна и Юпитера. Репортаж «Вести.Ru». Видео! Телескоп с автонаведением Levenhuk SkyMatic 127 GT MAK: видеообзор модели (канал MAD SCIENCE, Youtube.com) Обзор телескопа Sky-Watcher BK P150750EQ3-2 на сайте star-hunter.ru Обзор оптической трубы Sky-Watcher BK MAK90SP OTA на сайте star-hunter.ru Обзор телескопа Levenhuk Strike 1000 PRO на сайте www.exler.ru Книги знаний издательства Levenhuk Press: подробный обзор на сайте levenhuk.ru Видео! Книга знаний в 2 томах. «Космос. Микромир»: видеопрезентация (канал LevenhukOnline, Youtube.ru) Видео! Книга знаний «Космос. Непустая пустота»: видеопрезентация (канал LevenhukOnline, Youtube.ru) Видео! Монтировка Sky-Watcher EQ5 SynScan GOTO со стальной треногой: распаковка монтировки (канал «Небо – не предел», Youtube.ru) Видео! Монтировка Sky-Watcher EQ5 SynScan GOTO со стальной треногой: сборка и настройка монтировки (канал «Небо – не предел», Youtube.ru) Видео! Подробный обзор телескопа Sky-Watcher BK MAK90EQ1 (канал Kent Channel TV, Youtube.ru) Видео! Подробный обзор телескопа Levenhuk Strike 50 NG (канал Kent Channel TV, Youtube.ru) Видео! Телескоп Sky-Watcher Dob 76/300 Heritage: видеообзор настольного телескопа (канал Kent Channel TV, Youtube.ru) Видео! Подробный обзор любительского телескопа Levenhuk Skyline 90х900 EQ (канал Kent Channel TV, Youtube.ru) Видео! Подробный обзор детского телескопа Levenhuk Фиксики Файер (канал Kent Channel TV, Youtube.ru) Обзор настольного телескопа Sky-Watcher Dob 130/650 Heritage Retractable Обзор телескопа Sky-Watcher BK P130650AZGT SynScan GOTO Обзор настольного телескопа Sky-Watcher Dob 76/300 Heritage Видео! Как выбрать телескоп: видеообзор для любителей астрономии (канал LevenhukOnline, Youtube.ru) Видео! Телескопы Sky-Watcher AZ: сборка и настройка телескопа (канал Sky-Watcher Russia, Youtube.ru) Видео! Смотрите яркие видео, снятые телескопом с автонаведением Levenhuk SkyMatic 135 GTA Видео! Телескоп с автонаведением Levenhuk SkyMatic 135 GTA (канал LevenhukOnline, Youtube.ru) Видео! Телескопы Levenhuk Skyline: сборка и настройка телескопа (канал LevenhukOnline, Youtube.ru) Обзор телескопа Добсона Levenhuk Ra 150N Dob Обзор телескопа Bresser National Geographic 90/1250 GOTO Обзор оптической трубы Levenhuk Ra R80 ED Doublet Carbon OTA Обзор оптической трубы Levenhuk Ra R80 ED Doublet OTA Обзор телескопа Bresser National Geographic 114/900 AZ Инновационная встроенная система гидирования StarLock – сердце LX800 Уникальная монтировка-трансформер Meade LX80 Выпуск дизайнерских телескопов и биноклей Levenhuk Сравнительная таблица телескопов Bresser и телескопов Celestron Ищете телескоп? Попробуйте телескопы Levenhuk и Bresser Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения: Все об основах астрономии и «космических» объектах: Зачем астрономам прогноз погоды? Астрономия под городским небом Видео! Основы астрономии (канал «Вселенная с Алексом Фордом», Youtube.ru) Видео! Основы строномии. Что такое эклиптика (канал «Вселенная с Алексом Фордом», Youtube.ru) Видео! Солнечная система ч. 1 (канал «Вселенная с Алексом Фордом», Youtube.ru) Видео! Солнечная система ч. 2 (канал «Вселенная с Алексом Фордом», Youtube.ru) Видео! Созвездие Ориона (канал «Вселенная с Алексом Фордом», Youtube.ru) Видео! Каталог Мессье (канал «Вселенная с Алексом Фордом», Youtube.ru) Видео! Экзопланеты (канал «Вселенная с Алексом Фордом», Youtube.ru) Видео! Небесные координаты. Горизонтальная система (канал «Вселенная с Алексом Фордом», Youtube.ru) Видео! Небесные координаты. Галактическая система (канал «Вселенная с Алексом Фордом», Youtube.ru) Видео! Небесные координаты. Эклиптическая система (канал «Вселенная с Алексом Фордом», Youtube.ru) Видео! Небесные координаты. Экваториальные координаты (канал «Вселенная с Алексом Фордом», Youtube.ru) Видео! Что такое солнечное затмение (и затмение 2015 г.) (канал «Вселенная с Алексом Фордом», Youtube.ru) Как увидеть Луну в телескоп Краткая история создания телескопа Оптический искатель для телескопа Делаем телескоп своими руками Венера в объективе телескопа Что можно разглядеть в телескоп Выбираем телескоп для наблюдения за планетами Телескоп Максутова-Кассегрена Делаем телескоп своими руками из объектива фотоаппарата Галилео Галилей и изобретение телескопа Дешевый телескоп Как выбрать астрономический телескоп Какой телескоп ребенку точно понравится? Как выглядит галактика Андромеды в телескоп Как выбрать хорошие окуляры для телескопа Главное зеркало телескопа: сферическое или параболическое? Как работает телескоп Фокусное расстояние телескопа Апертура телескопа Светосила телескопа Почему телескоп переворачивает изображение Лазерный коллиматор Выбор телескопа для наземных наблюдений Как найти планеты на небе в телескоп Разрешающая способность телескопа Производители телескопов Телескопы Ричи-Кретьена Адаптер для смартфона на телескоп Как пользоваться телескопом Строение телескопа Почему вам нужно купить пленку-светофильтр для телескопа? «Большой телескоп азимутальный» – крупнейший российский телескоп Что такое линзовый телескоп? Профессиональные телескопы: цены, особенности, возможности Телескоп: руководство к действию Как выглядит телескоп, подключаемый к компьютеру «Телескоп ночного видения» – есть ли такой оптический прибор? Ищете телескоп для смартфона? Подойдет любой! Первый оптический телескоп, созданный Ньютоном Bresser – знаменитые немецкие телескопы Как найти Сатурн в телескоп? Вселенная глазами телескопа «Хаббл» Самый дорогой телескоп в мире Фото галактик с телескопа «Хаббл» высокого разрешения Марс в телескоп: фото и особенности наблюдений Так ли плох телескоп из Китая? Фото МКС в телескоп: как найти? Где в Москве посмотреть в телескоп Российские телескопы Самые известные американские телескопы Инфракрасный телескоп «Страж» Как посмотреть на Солнце в телескоп и не ослепнуть? Телескоп на орбите – современный научный инструмент для изучения космоса Как появился «Хаббл» – космический телескоп НАСА Самый мощный телескоп Как смотреть космос: в телескоп или бинокль? Рейтинг телескопов: как выбрать телескоп в сети Как выглядят фото с любительских телескопов? Бесплатные телескопы онлайн Выбираем диаметр и кратность лупы (линзы) для телескопа Как выбрать телескоп для любителей и начинающих? Изучаем звездное небо: телескоп для наблюдений за дальним космосом Гигантские телескопы Астрономия детям: Солнечная система Где читать новости астрономии и астрофизики? Космос: астрономия – наука о необъятной Вселенной Краткая история астрономии Авторы учебников по астрономии Астрономия: звезды, планеты, астероиды Ищем сайт любителей астрономии Выбираем телескопы для любителей астрономии Новости астрономии в 2018 году Где читать новости астрономии и космонавтики? Титан – самый большой спутник планеты Сатурн Сатурн (планета): фото из космоса Ближайшие планеты Венеры Нептун – какая планета от Солнца? Каково расстояние от Нептуна до его спутника? Венера: планета на небе Какая самая маленькая планета в Солнечной системе? Изучаем планеты Солнечной системы: Сатурн Какая по счету планета Сатурн? Какая планета от Солнца Уран? Спутники Урана: список Какого цвета Уран (планета)? Почему Марс – Красная планета? Планета Меркурий: интересные факты для детей Планеты Солнечной системы: Уран Европа – спутник Юпитера (фото) Сколько спутников у Юпитера Факты о Красной планете, или Какого цвета планета Марс? Планета Венера: фото в телескоп Планеты Солнечной системы: Нептун Планета Уран: интересные факты Юпитер (планета): интересные факты для детей Какие планеты больше Юпитера? Цвет планеты Меркурий Самая маленькая планета Солнечной системы: Меркурий Наблюдаем ближайший парад планет Расстояние от Солнца до Юпитера Марс – планета Солнечной системы Новые исследования планеты Марс WOH G64 – звезда в созвездии Золотой Рыбы Взрыв Бетельгейзе Самая яркая звезда в созвездии Лебедь Созвездие Лебедь: звезда Денеб Мирфак – ярчайшая звезда в созвездии Персея Созвездие Южный Крест на карте звездного неба Большой и Малый Пес – созвездия южного полушария неба Большое и Малое Магеллановы Облака Звезда Бетельгейзе относится к сверхгигантам или карликам? Созвездие Большого Пса – легенда Южного полушария неба Созвездие Большой Пес: яркие звезды Созвездие Цефей: звезды Созвездие Щита на небе Созвездия зодиака (Стрелец) и астрономия Созвездие Лебедь – легенда о появлении Созвездия Кассиопея, Лебедь, Орион – рассказываем об астрономии детям Как найти созвездие Скорпиона на небе Как называются звезды в созвездии Скорпиона? Созвездия Персей и Андромеда Окуляр Супер Кельнер: схема, достоинства и недостатки Окуляр Эрфле Менисковый телескоп: особенности и назначение Зрительная труба Кеплера Объектив с постоянным фокусным расстоянием Японские телескопы – какие они? Хочу телескоп! Какой выбрать? Крупнейшие метеориты, упавшие на землю Магнитные вспышки на Солнце Чем занять детей дома? Чем заняться на карантине дома? Чем заняться школьникам на карантине? Карта подвижного звездного неба Северного полушария Виды карт звездного неба Подвижная карта звездного неба «Созвездия» Карта звездного неба «Малая Медведица» Астрономическая карта звездного неба Созвездие Лебедя на карте звездного неба Карта звездного неба Южного полушария Созвездие Ориона на карте звездного неба Комета Атлас на карте звездного неба Созвездие Лиры на карте звездного неба Как видны звезды в телескоп? Как правильно установить телескоп? Как наблюдать Солнце в телескоп? Как собрать телескоп? Как выглядит Луна в телескоп? Как называется самый большой телескоп? Какая галактика может поглотить Млечный Путь? К какому типу галактик относится Млечный Путь? Сколько звезд в Млечном Пути? Что находится в центре галактики Млечный Путь? Черная дыра в центре Млечного Пути Положение Солнца в Млечном Пути Структура Млечного Пути Туманности галактики Млечный Путь Млечный Путь и туманность Андромеды Почему Млечный Путь – спиральная галактика? Самые известные цефеиды От чего зависит изменение блеска цефеиды? Почему цефеиды называют маяками Вселенной и как ими пользуются астрономы Что остается на месте вспышки сверхновой звезды: черные дыры и не только Что остается после взрыва сверхновых звезд в космосе Существующие типы сверхновых звезд Сверхновая нейтронная звезда: что это такое? Окажется ли Солнце в стадии красного гиганта Характеристика последовательности красных гигантов – особенности звезд Что такое Солнце: красный гигант или желтый карлик? Звезда Рас Альхаге Звезда Таразед Шаровые звездные скопления Чем различаются рассеянные и шаровые скопления Основные части радиотелескопа Крупнейший радиотелескоп Радиотелескоп FAST Система, которая объединяет несколько радиотелескопов Как построить сферу Дайсона Излучение Хокинга простыми словами Как найти Полярную звезду на звездном небе Как называется наша Галактика Возраст Вселенной Великая стена Слоуна Из чего состоят звезды Ядро звезды Эффект Доплера Сила гравитации Закон Хаббла Астеризм Чем отличается комета от астероида Байкальский нейтринный телескоп Проект «Радиоастрон» Большой магелланов телескоп Виртуальный телескоп в реальном времени Метеорный поток Экзопланеты, пригодные для жизни Туманность Ориона на небе Крабовидная туманность Самый большой квазар во Вселенной Астрокупол Древние обсерватории Специальная астрофизическая обсерватория РАН Пулковская обсерватория Астрономические обсерватории Астрофизическая обсерватория в Крыму Мауна-Кеа обсерватория Обсерватория Эль-Караколь Гозекский круг Монтировка для телескопа своими руками Что такое двойные системы звезд Каковы размеры Вселенной: можно ли ответить на этот вопрос? Что такое Бозон Хиггса простыми словами Что такое летящая звезда Барнарда Паргелий (ложное Солнце): что это такое? Что такое гамма всплески во Вселенной Кто установил факт ускоренного расширения Вселенной Коричневый карлик – звезда или планета Как называются галактики, входящие в местную группу Какие тайны хранит яркая звезда Арктур Как объяснить, почему ночью небо черное Телескоп Tess и его достижения Седна – карликовая планета или планета? Чем удивляет планета Эрида Загадочные Троянские астероиды Хаумеа – самая быстрая карликовая планета Между орбитами каких планет Солнечной системы проходит пояс астероидов Самый крупный объект Главного пояса астероидов Главные объекты пояса Койпера Из чего состоит Облако Оорта и пояс Койпера Карликовые планеты Солнечной системы: список История черных дыр Что такое поток Персеиды? Тень лунного затмения Период противостояния Марса: что это? Венера: утренняя звезда Важнейшие типы небесных тел в Солнечной системе Зеркало для телескопа: виды и ключевые типы систем Созвездия знаков зодиака на небе Как увидеть спутник? Где обратная сторона Луны и что там находится? Расположение Солнечной системы в галактике Млечный Путь Ученые обнаружили самую далекую галактику Вспышка сверхновой звезды простыми словами Войд Волопаса – загадочное место во Вселенной Можно увидеть МКС без телескопа? Самые сильные вспышки на Солнце Какова природа полярного сияния Лунный модуль «Аполлон» – первый космический «лифт» Почему звезды разного цвета и кому это нужно Проблема космического мусора все еще не решена Самый редкий знак зодиака – Змееносец Солнечное затмение 2021 года в России – запасайтесь светофильтрами Самая-самая комета 2021 – январь преподнес сюрприз Очередной «апокалиптический» метеорит в 2021 году Климатическая карта ветра – незаменимый помощник астронома Сколько лететь до ближайшей звезды Что такое кратная система звезд Как зависит от яркости обозначение звезд Почему в космосе не видно звезд Что видно из космоса на Земле Пульсар – космический объект Аккреционный диск черной дыры Галактика Хога: уникальная космическая симметрия Характеристики и состав эллиптических галактик Особенности и структура неправильных галактик Классификация галактик: виды и строение самых больших космических объектов Где расположена галактика Треугольника и в чем ее особенности? Что является источником излучения в радиогалактиках и как они возникают Яркий блазар: наблюдается сверху и постоянно меняется Как происходит звездообразование в галактике Самые красивые и необычные имена галактик Что такое перицентр орбиты и где он расположен Что такое апоцентр, взаимосвязь апоцентра и перицентра Меры расстояния в космосе: астрономический парсек Понятие и даты прохождения через перигелий Что такое точка афелия и когда планеты ее проходят Марсоход NASA Perseverance – очередной искатель жизни в космосе Корабль Crew Dragon – американцы снова летают к МКС Славная страница отечественной космонавтики – орбитальная космическая станция МИР Пилотируемый корабль «Союз» в ожидании преемника Лунная программа Роскосмоса и другие изменения в политике корпорации Тяжелая ракета «Ангара» официально доказала свой статус Герцшпрунг – самый большой кратер Луны Ракета «Протон-М» – еще одна страничка истории российской космонавтики будет перевернута Разбираемся в терминах: астронавт и космонавт – в чем разница? Шлягер наступившего 2021 года – реальные звуки Марса Снимки «города богов» в космосе снова в сети Самый-самый марсианский кратер Фото ночного города из космоса Планетоиды Солнечной системы – что это? Приземление на Марс 18 февраля – успешное завершение и… только начало Кратеры на поверхности Венеры: слава женщинам! Магнитосфера планет: что это такое? Ганимед, спутник планеты Юпитер, – верный друг на века! Каллисто – спутник Юпитера: жизнь в космосе возможна? Спутник Адрастея: питание для колец Юпитера! Система неподвижных звезд: всегда на одном месте? Канопус сверхгигант: яркий маяк на ночном небе Звезда Толиман в астрологии: знакомство и Топ фактов Звезда Вега: самый яркий объект в созвездии Лиры Яркая звезда Капелла: вдвое больше сияния! Звезда Ригель является сверхгигантом Параллакс звезды Процион, верного спутника Сириуса Звезда Ахернар: знакомство с альфой Эридана Кульминация звезды Альтаир: на крыльях Орла «Арктика-М» спутник: земля под надежным контролем! Солнечный зонд Паркер: курс прямиком на звезду Земля Афродиты на Венере: скорпион, обращенный на запад Земля Иштар на Венере: Австралия в космосе! Равнина Снегурочки на Венере На какой планете находится каньон Бабы-яги? Горы Максвелла в 12 км на Венере: мужская часть планеты! Рельеф поверхности Венеры и его особенности Кратеры на планете Меркурий: искусство во плоти!

Найдены противоречащие теории «холодные квазары». Эти объекты могут представлять собой неизвестную фазу в эволюции галактик — Наука

Квазары — это активно поглощающие вещество сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик. Падающая в них материя закручивается в дискообразное облако, которое сжимается и разогревается настолько, что начинает ярко светиться и излучать по всему электромагнитному спектру.

Такой же светящийся аккреционный диск есть в центре любой галактики, однако квазары отличаются своим масштабом: светимость типичного представителя этого класса объектов обычно в сотни раз превышает светимость всей галактики. Это означает, что черная дыра в центре гораздо более активно поглощает вещество, и, как считалось до недавнего времени, во всей галактике, обращающейся вокруг квазара, не могут формироваться новые звезды — для их рождения просто не хватает газа.

Дело в том, что черная дыра не просто засасывает в себя газ и пыль. В аккреционном диске нагревающийся газ становится плазмой, а ее движение создает сильные магнитные поля. Они выбрасывают часть плазмы на околосветовой скорости вдоль оси вращения черной дыры, в результате чего образуются джеты — струи вещества, покидающего галактику навсегда. В результате внутри ставшей квазаром галактики не остается достаточно холодного и поэтому пригодного для формирования звезд газа: его либо разогревает излучение аккреционного диска, либо засасывает в черную дыру, либо вовсе выбрасывает прочь. По крайней мере, так было принято думать.

Аккреционный диск в представлении художника. NASA

Однако на ежегодной встрече Американского астрономического общества исследовательница из Канзасского университета Элисон Киркпатрик сообщила об открытии «холодных квазаров», в случае которых очень яркий аккреционный диск сочетается с существованием участков активного звездообразования.

Группа Киркпатрик сопоставила данные Слоановского цифрового небесного обзора (Sloan Digital Sky Survey) с рентгеновскими и инфракрасными наблюдениями космических телескопов XMM Newton и Hershel. Астрономы обнаружили 22 квазара, которые были видны сразу в двух этих диапазонах. Рентгеновская активность указывала на высокую температуру и яркость (то есть аккреционный диск), а инфракрасные снимки показали, что в тех же галактиках все-таки есть некоторое количество холодной материи.

По оценкам Киркпатрик и ее коллег, на самом деле около 10% известных сейчас квазаров представляют собой ядра галактик, в которых все еще могут появляться звезды. Раньше считалось, что из-за вмешательства центральной черной дыры это невозможно.

Киркпатрик даже предполагает, что найденные объекты на самом деле не исключение и вовсе не какой-то отдельный экзотический тип квазаров. Она считает их определенной фазой в эволюции галактик. Возможно, все эти объекты в ходе своей эволюции проходят фазу, когда сверхмассивная черная дыра уже достигла стадии квазара, но еще не успела создать вокруг такие условия, в которых появление звезд невозможно.

 Алексей Тимошенко

Hubble сфотографировал два двойных квазара в ранней Вселенной

Используя космический телескоп Hubble, астрономы обнаружили два двойных квазара, существовавших в те времена, когда возраст Вселенной составлял всего 3,5 млрд лет. Они расположены на столь небольшом расстоянии друг от друга, что при наблюдениях наземных обсерваторий воспринимались как единое целое.

Двойной квазар в представлении художника. Источник: NASA, ESA, and J. Olmsted (STScI)

Квазары являются одними из самых ярких объектов во Вселенной. Они представляют собой ядра наиболее активных галактик, в центрах которых расположены сверхмассивные черные дыры, окруженные мощными газово-пылевыми аккреционными дисками. В процессе поглощения вещества дисков черными дырами происходит выделение огромного количества энергии практически во всех диапазонах электромагнитного спектра. Самые мощные квазары испускают в сотни и тысячи раз больше света, чем весь Млечный Путь.

По оценкам астрономов, на каждую тысячу квазаров в ранней Вселенной приходился всего один двойной. Так что найти подобную пару чрезвычайно сложно. Тем не менее, телескоп Hubble сумел справиться с этой задачей. Помогли ему в этом обсерватория Gaia и наземные телескопы.

Cфотографированные орбитальным телескопом пары квазаров находятся на расстоянии всего в 10 тыс. световых лет друг от друга. Для сравнения: расстояние между Солнцем и центром Млечного Пути составляет 26 тыс. лет. Это говорит о том, что найденные объекты расположены в ядрах сливающихся галактик.

Двойные квазары J0749+2255 и J0841+4825 (фото Hubble). Источник: NASA, ESA, H. Hwang and N. Zakamska (Johns Hopkins University), and Y. Shen (University of Illinois, Urbana-Champaign)

С другой стороны, исследователи все же допускают, что на самом деле перед нами одиночные квазары, изображение которых дублировано вследствие эффекта гравитационного линзирования. Но, по словам астрономов, подобный сценарий маловероятен. В ходе дальнейших поисков им не удалось найти никаких объектов переднего плана, гравитация которых могла бы исказить изображение фоновых источников.

По материалам: https://www.nasa.gov

Chandra :: Фотоальбом :: Изображения по категориям: Квазары и активные галактики

14 апреля 21

Галактика со сверхмассивной черной дырой в центре, расположенной примерно в 55 миллионах световых лет от Земли.

09 21 марта

Квазар, расположенный примерно в 12,7 миллиарда световых лет от Земли.

14 января 21

Два из семи слияний тройных галактик, расположенных на расстоянии от 370 миллионов до одного миллиарда световых лет от Земли.

14 января 21

Одно из семи слияний тройных галактик, расположенных примерно в 890 миллионах световых лет от Земли.

14 января 21

Одно из семи слияний тройных галактик, расположенное примерно в 960 миллионах световых лет от Земли.

14 октября 20

Более 700 сверхмассивных черных дыр на разных расстояниях.

23 апреля 20

Галактика с центральной сверхмассивной черной дырой примерно в 250 миллионах световых лет от Земли.

06 января 20

Галактика со сверхмассивной черной дырой в 55 миллионах световых лет от Земли.

18 ноя 19

Скопление галактик, расположенное примерно в 5.8 миллиардов световых лет от Земли.

25 сентября 19

Трио черных дыр, расположенных на расстоянии около миллиарда световых лет от Земли.

11 сентября 19

Галактика, содержащая сверхмассивную черную дыру, примерно в 250 000 световых лет от Земли.

08 августа 19

Черная дыра, скрытая газом и пылью, примерно в 13 миллиардах световых лет от Земли.

03 июля 19

Шесть квазаров на расстоянии от 8,8 миллиарда до 10,9 миллиарда световых лет от Земли.

03 июля 19

Шесть квазаров на расстоянии от 8,8 миллиарда до 10,9 миллиарда световых лет от Земли.

03 июля 19

Шесть квазаров на расстоянии от 8,8 миллиарда до 10,9 миллиарда световых лет от Земли.

03 июля 19

Шесть квазаров на расстоянии от 8,8 миллиарда до 10,9 миллиарда световых лет от Земли.

10 апреля 19

Ядро галактики примерно в 50 миллионах световых лет от Земли.

14 марта 19

Квазар, расположенный примерно в 1,1 миллиарда световых лет от Земли.

14 февраля 19

Квазар, расположенный примерно в 3,4 миллиарда световых лет от Земли.

29 января 19

Около 1600 быстрорастущих черных дыр, расположенных на расстоянии до 12,7 миллиарда световых лет от Земли.

09 января 19

Большая галактика в центре скопления галактик на расстоянии около 760 миллионов световых лет от нас.

11 января 18

Галактика со сверхмассивной черной дырой на расстоянии около 800 миллионов световых лет.

30 ноября 17

Объект, который, возможно, содержит две сверхмассивные черные дыры на расстоянии около 2,6 миллиарда световых лет от нас.

03 окт 17

Две пары сливающихся сверхмассивных черных дыр

03 окт 17

Две пары сливающихся сверхмассивных черных дыр

26 июня 17

Arp 299: система сливающихся галактик, расположенных примерно в 140 миллионах световых лет от Земли.

11 17 мая

Кандидат в отбрасывающуюся черную дыру, расположенную в эллиптической галактике около 3.На расстоянии 9 миллиардов световых лет.

14 февраля 17

В центральной галактике этого скопления находится сверхмассивная черная дыра.

06 17 февраля

Источник рентгеновского излучения, расположенный в небольшой галактике примерно в 1,8 миллиарда световых лет от Земли.

09 16 ноября

Активная галактика, расположенная примерно в 590 миллионах световых лет от Земли.

19 октября 16

Эллиптическая галактика, также известная как Центавр A, расположенная на расстоянии около 12 миллионов световых лет от нас.

14 октября 16

Шесть объектов, удаленных от нас на расстояние от 20 000 до 3 миллиардов световых лет.

10 августа 16

Галактика и облако холодного газа, расположенное примерно в 680 миллионах световых лет от Земли.

16 февраля 16

Черная дыра с рентгеновским джетом примерно в 11 миллиардах световых лет от Земли.

02 16 февраля

Галактика с обширной струей, расположенная примерно в 500 миллионах световых лет от Земли.

30 сентября 15

Скопление галактик по прозвищу «Скопление Феникса», расположенное примерно в 5.7 миллиардов световых лет от Земли.

11 августа 15

Самая маленькая сверхмассивная черная дыра, когда-либо обнаруженная в центре галактики.

28 мая 15

Чрезвычайно крошечные пузыри и неоднородности в пространстве-времени, предсказываемые некоторыми теориями.

28 мая 15

Чрезвычайно крошечные пузыри и неоднородности в пространстве-времени, предсказываемые некоторыми теориями.

28 мая 15

Чрезвычайно крошечные пузыри и неоднородности в пространстве-времени, предсказываемые некоторыми теориями.

28 мая 15

Чрезвычайно крошечные пузыри и неоднородности в пространстве-времени, предсказываемые некоторыми теориями.

28 мая 15

Чрезвычайно крошечные пузыри и неоднородности в пространстве-времени, предсказываемые некоторыми теориями.

30 апреля 15

Три из 51 далеких квазаров на расстоянии примерно от 5 миллиардов до 11,5 миллиардов световых лет от Земли.

30 апреля 15

Три из 51 далеких квазаров в диапазоне от примерно 5 миллиардов до 11.5 миллиардов световых лет от Земли.

30 апреля 15

Три из 51 далеких квазаров на расстоянии примерно от 5 миллиардов до 11,5 миллиардов световых лет от Земли.

30 апреля 15

Три из 51 далеких квазаров на расстоянии примерно от 5 миллиардов до 11,5 миллиардов световых лет от Земли.

22 января 15

Пять объектов на разных расстояниях, которые наблюдала Чандра

21 октября 14

Шесть изображений, сочетающих данные Чандры с данными других телескопов.

21 октября 14

Шесть изображений, сочетающих данные Чандры с данными других телескопов.

02 июля 14

Мессье 106, находится примерно в 23 миллионах световых лет от Земли.

23 апреля 14

Четыре изображения галактик, сделанные с использованием данных как любительских, так и профессиональных телескопов.

05 марта 14

Квазар, расположенный примерно в 6 миллиардах световых лет от Земли.

06 февраля 14

Эта галактика содержит гигантский джет, вырывающийся из центральной сверхмассивной черной дыры.

28 октября 13

Набор изображений из публичного хранилища Чандры.

28 октября 13

Набор изображений из публичного хранилища Чандры.

15 мая 13

Галактика, расположенная примерно в 850 миллионах световых лет от Земли.

28 ноября 12

Квазар на расстоянии около 12,4 миллиарда световых лет от Земли.

24 октября 12

Черная дыра, расположенная в центре спиральной галактики NGC 4178

.

15 августа 12

Скопление галактик, официальное название которого SPT-CLJ2344-4243, расположено примерно в 5.7 миллиардов световых лет от Земли.

04 12 июня

Галактика в центре этого изображения содержит источник рентгеновского излучения CID-42 с исключительными свойствами.

25 октября 11

Две пары галактик в большом обзоре, который покрывает большое пятно на небе.

25 октября 11

Две пары галактик в большом обзоре, который покрывает большое пятно на небе.

31 августа 11

Спиральная галактика с двумя сверхмассивными черными дырами.

11 августа 11

Пара галактик, расположенных примерно в 450 миллионах световых лет от Земли.

10 марта 11

Галактика с активно растущей черной дырой в центре.

20 декабря 10

Галактика в 920 миллионах световых лет от Земли.

20 декабря 10

Галактика в 1,1 миллиарда световых лет от Земли.

18 августа 10

Огромная галактика на расстоянии около 50 миллионов световых лет в скоплении Девы.

30 июня 10

Источник в области обзора космической эволюции, предположительно находящийся на расстоянии почти 4 миллиарда световых лет.

11 мая 10

Массивная «стена» галактик на расстоянии 400 миллионов световых лет от Земли.

03 марта 10

Спиральная галактика в 50 миллионах световых лет от Земли, содержащая сверхмассивную черную дыру.

03 фев 10

Система, содержащая пару квазаров около 4.6 миллиардов световых лет от нас.

14 мая 09

Галактика на расстоянии около 600 миллионов световых лет со сверхмассивной черной дырой в центре.

30 января 09

Активная галактика на расстоянии 10 миллионов световых лет от Земли.

05 августа 08

Самая большая галактика в скоплении галактик в Деве на расстоянии 60 миллионов световых лет от нас.

09 янв 08

Jet Power и ассортимент черных дыр раскрыты в новом изображении Chandra

17 декабря 07

Черная дыра в соседней галактике

24 июля 2007 г.

Два скопления галактик около 5.7 миллиардов световых лет от Земли.

24 июля 2007 г.

Два скопления галактик примерно в 5,7 миллиарда световых лет от Земли.

12 апреля 2007 г.

Наблюдения за галактикой NGC 1365 зафиксировали затмение сверхмассивной черной дыры в ее центре.

10 апреля 2007 г.

Спиральная галактика в 25 миллионах световых лет от Земли, также известная как M106.

29 марта 2007 г.

Астрономы думают, что в центрах большинства, если не всех, галактик есть огромные черные дыры.

12 марта 2007 г.

Эта панорама является крупнейшим непрерывным полем, когда-либо полученным рентгеновской обсерваторией Чандра.

05 октября 06

Эллиптическая галактика, известная в скоплении Девы на расстоянии около 50 миллионов световых лет от нас.

20 июня 06

Квазар на расстоянии более 3 миллиардов световых лет от Земли.

06 апреля 06

Скопление галактик с центральной галактикой NGC 1128, которое произвело гигантский двойной радиоисточник, известный как 3C 75.

23 марта 06

На этой иллюстрации изображен квазар в центре галактики, который включился и выбрасывает газ на высоких скоростях.

02 февраля 2005 г.

Спектр рентгеновского излучения квазара, находящегося в 400 миллионах световых лет от Земли.

22 ноября 2004 г.

Квазар, каким он был 12,7 миллиарда световых лет назад.

29 октября 2004 г.

Галактика в созвездии Девы.

06 июл 04

Квазар в 11 миллиардах световых лет от Земли.

10 мая 04

Изображение гигантской эллиптической галактики M87 с большой выдержкой.

17 ноября 2003 г.

Квазар GB1508 + 5714 обнаруживает струю частиц высоких энергий.

09 июля 2003 г.

Активная галактика примерно в 50 миллионах световых лет от Земли.

21 мая 03

Одна из двух массивных галактик, окутанных огромными облаками частиц высоких энергий.

21 мая 03

Одна из двух массивных галактик, окутанных огромными облаками частиц высоких энергий.

23 апреля 2003 г.

Мощный джет в активной галактике, расположенной примерно в 11 миллионах световых лет от Земли.

25 марта 2003 г.

Высокоскоростной ветер уносит газ из сверхмассивной черной дыры.

13 сентября 2002 г.

Скопление галактик в созвездии Змеи.

07 августа 02

Активная галактика, расположенная примерно в 11 миллионах световых лет от Земли в созвездии Центавра.

28 марта 2002 г.

Квазар в 13 миллиардах световых лет от Земли.

28 марта 2002 г.

Квазар в 13 миллиардах световых лет от Земли.

28 марта 2002 г.

Квазар в 13 миллиардах световых лет от Земли.

13 марта 2002 г.

Пара близко расположенных квазаров примерно в 11 миллиардах световых лет от Земли в созвездии Рыб.

06 февраля 2002 г.

Квазар на расстоянии около 10 миллиардов световых лет от Земли, расположенный в созвездии Кратера.

26 сентября 01

Гигантская эллиптическая галактика в 50 миллионах световых лет от нас в созвездии Девы.

06 августа 01

Соседняя массивная эллиптическая галактика с активным галактическим ядром в созвездии Центавра.

29 мая 01

Различные точки обзора, с которых астрономы наблюдают квазары с помощью рентгеновских спутников.

14 мая 01

Наблюдения Чандрой большой соседней галактики в созвездии Циркуля.

15 февраля 01

Скопление галактик в 10 миллиардах световых лет от Земли.

06 ноя 00

Мерцающий квазар может помочь Чандре измерить скорость расширения Вселенной

06 ноя 00

Галактика на расстоянии около 700 миллионов световых лет с черной дырой в центре.

06 ноя 00

Квазар на расстоянии более 3 миллиардов световых лет от Земли.

06 июня 00 г.

Рентгеновский джет простирается от активной галактики к горячей точке.

05 июня 00 г.

Рентгеновское изображение большого газового облака возле черной дыры.

25 мая 00 г.

Рентгеновский спектр исследует окрестности черной дыры.

03 апреля 00 г.

Недавно обнаруженный мощный рентгеновский источник в далекой галактике.

20 марта 00 г.

Изображение скрытой черной дыры.

17 февраля 00 г.

Рентгеновский спектр центральной области галактики NGC 5548.

25 октября 99

Центавр A (NGC 5128) — радиогалактика в созвездии Центавра.

26 августа 99

Светящийся квазар в созвездии Менса, настолько далекий, что мы видим его таким, каким он был 6 миллиардов лет назад.

Архив изображений: квазары и черные дыры

Контакт Подпишитесь на новости Хаббла Карта сайта

Открыть меню

• Дом
• Новости
  • Пресс-релизы
    • Форма подачи пресс-релиза
    • 2021
    • 2020
    • 2019
    • 2018
    • 2017 г.
    • 2016
    • 2015 г.
    • 2014
    • 2013
    • 2012 г.
    • 2011 г.
    • 2010 г.
    • 2009 г.
    • 2008 г.
    • 2007 г.
    • 2006 г.
    • 2005 г.
    • 2004
    • 2003
    • 2002
    • 2001 г.
    • 2000
    • 1999
  • Объявления
    • 2021
    • 2020
    • 2019
    • 2018
    • 2017 г.
    • 2016
    • 2015 г.
    • 2014
    • 2013
    • 2012 г.
    • 2011 г.
    • 2010 г.
    • 2009 г.
    • 2008 г.
    • 2007 г.
    • 2006 г.
  • Изображение недели
    • 2021
    • 2020
    • 2019
    • 2018
    • 2017 г.
    • 2016
    • 2015 г.
    • 2014
    • 2013
    • 2012 г.
    • 2011 г.
    • 2010 г.
• Изображений
  • Посмотреть все
  • Топ 100
    • Top 100 Large Size (ZIP-файл, 1.2 ГБ)
    • Top 100 в исходном размере (ZIP-файл, 4,7 ГБ)
  Категории
  • • Юбилей
    • Космология
    • Экзопланеты
    • Галактики
    • иллюстрации
    • Космический телескоп Джеймса Уэбба
    • Запуск / обслуживание миссий
    • Разное
    • Туманности
    • Квазары и черные дыры
    • Солнечная система
    • Космический корабль
    • звездных скоплений
    • звезд
  • Форматы изображений
  • Изображение недели
  • Расширенный поиск
  • Использование изображений и видео
• Видео
  • Посмотреть все
  Категории
  • • 3D Анимации
    • Космология
    • Полный дом
    • Экзопланеты
    • Взгляд в небо DVD
    • Галактики
    • HD Видео
    • DVD Хаббла, 15 лет
    • Hubble Images Видео
    • Hubblecast
    • Космический телескоп Джеймса Уэбба
    • Разное
    • Туманности
    • Квазары и черные дыры
    • Солнечная система
    • Космический корабль
    • Space Sparks
    • звездных скоплений
    • звезд
  • Видеоформаты
  • Расширенный поиск
  • Использование изображений и видео
• Информационные бюллетени
  • ESA / Hubble News
  • Научные объявления
  • Информационный бюллетень ESA / Hubble Science
  • Подпишитесь на информационный бюллетень ESA / Hubble Science
• Инициатив
  • Календари
    • 2021
    • 2020
    • 2013
    • 2012 г.
    • 2011 г.
    • 2010 г.
    • 2009 г.
    • 2008 г.
    • 2007 г.
    • 2006 г.
    • 2005 г.
    • 2004
  • Искусство и наука
    • Наше место в космосе
    • 30-летие Creations
  • Юбилеи
    • 31-я годовщина
    • 30 лет
    • 25 лет
      • Ода соревнованию Хаббла
        • Категория до 25 лет — Голосование
        • Категория старше 25 лет — Голосование
      • Зажимы для полных куполов
      • Симпозиум
      • Открытие изображений по всей Европе
      • ресурс
    • 20 лет
      • События и выставки
      • Конкурс поп-культуры Хаббла
    • 15 лет
      • Пресс-релиз
      • DVD с фильмом
      • Партнеры
      • День Хаббла События
      • Учебные материалы
      • Саундтрек
      • Юбилейная книга Хаббла
      • Торговые точки / реселлеры
      • О производственной команде
      • Плакат
      • Шоу-пакет «Планетарий»
      • Кредиты
  • Выставок
    • Наше место в космосе
      • Описание номера OPiS
  • Приложения
  • FITS Liberator
    • Новости
    • Скачать
    • Руководство пользователя (PDF)
    • Введение в обработку изображений
    • FITS для образования
    • Примеры наборов данных и ссылки на архивы
    • Отправьте ваши изображения
    • Галерея пользователя
    • Подписаться на новости FITS Liberator
    • Известные проблемы и часто задаваемые вопросы
    • Форма ошибки
    • Скачать предыдущие версии
    • Документы
    • Пошаговое руководство по созданию собственных изображений
  • Проектов
    • Скрытые сокровища
• О
  • Общие
    • Информационный бюллетень
    • Инструменты
      • WFC3
      • САУ
      • COS
      • STIS
      • NICMOS
      • ФГС
      • WFPC2
      • WFPC1
      • COSTAR
      • FOC
      • FOS
      • GHRS
      • HSP
    • Операции
    • Учреждения
    • Панели солнечных батарей
    • Гироскопы
    • Батареи
    • Мягкий захват
  • Наука
    • Глубокие поля Хаббла
    • Возраст и размер Вселенной
    • Жизнь звезд
    • Солнечное соседство
    • Экзопланеты и протопланетные диски
    • Черные дыры, квазары и активные галактики
    • Образование звезд
    • Состав Вселенной
    • Гравитационные линзы
    • Астрономия с несколькими мессенджерами
  • Европа и Хаббл
  • История
    • Хронология
    • Запуск 1990 г.
    • Сервисная миссия 1
    • Сервисная миссия 2
    • Сервисная миссия 3A
    • Сервисная миссия 3B
    • Сервисная миссия 4
      • Камера IMAX
      • Инструменты
      • Тепловой
      • Экипаж
      • Ремонт САУ
      • Ремонт STIS
      • SM4 Хронология
      • ESA
    • Ученый, стоящий за именем
    • Проблема с зеркалом Хаббла
  • FAQ
  • Глоссарий
  • Дополнительная информация
    • Пресс-киты
• Пресс
  • Использование изображений и видео ЕКА / Хаббла
  • Пресс-киты
  • Подписаться на новости ESA / Hubble
  • Интервью Возможности
  • Список рассылки для прессы
  • Видеоформаты
  • Форматы изображений

• Показать все
• -летие
• Космология
• Экзопланеты
• Галактики
• иллюстрации
• Космический телескоп Джеймса Уэбба
• Запуск / обслуживание миссий
• Разное
• Туманности
• Квазары и черные дыры
• Солнечная система
• Космический корабль
• Звездные скопления
• звёзд

• Рейтинг
• Дата

Показ 1 по 50 из 190

• 1
• 2
• 3
• 4

Далее Использование изображений и видео ЕКА / Хаббла
Вы журналист? Подпишитесь на информационный бюллетень ESA / Hubble Media.Политика конфиденциальности Ускорено CDN77

Точные карты миллионов ярких квазаров как никогда показывают наше место в космосе | Наука

Квазары, создаваемые черными дырами в далеких галактиках, являются гораздо более стабильными маяками, чем близлежащие звезды.

Дж.Фото со склада PAULSON / ALAMY

Автор Джошуа Сокол 24 ноября 2020 г., 9:00

В пятницу в конце 2018 года высшее руководство миссии НАСА в дальний космос собралось на напряженную встречу. Час за часом зонд New Horizons мчался к встрече Нового года с Аррокотом, древней ледяной скалой на краю Солнечной системы. У команды был последний шанс отправить инструкции по наведению камер зонда.Успех обеспечил бы фотографии Аррокота в кадре и подсказки, которые он содержал для того, чтобы понять, как формировались планеты. Неудача означала бы дорогие картины пустой пустоты.

Руководители миссий, собравшиеся в штаб-квартире New Horizons в пригороде Мэриленда, поняли, что у них «огромная проблема», — говорит Марк Буйе, член группы и планетолог из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо. Что-то было не так на изображениях, которые уже были переданы обратно. Либо летающий космический корабль, либо вращающаяся по орбите скала были крохотным кусочком, потерянным во вселенной, где ничего не прибито.

Команда обсуждала, что исправить. Некоторые думали, что положение зонда, рассчитанное на основе измерений с Земли, было правильным, и в этом случае Аррокот оказался в неожиданном месте. Но Бьюи считал, что скала была именно там, где должна была быть, что наводило на мысль, что двигатели сбили сам космический корабль с курса.

Буйе был уверен, потому что отслеживал положение Аррокота относительно сверхточной карты далеких маяков, называемых квазарами: космических маяков, порождаемых черными дырами в далеких галактических центрах.Но карта была по большей части непроверена, так как ее только что опубликовал спутник звездного картографирования Европейского космического агентства под названием Gaia. Это была основа совершенно новой небесной системы отсчета, фиксированной воображаемой сетки, относительно которой движется все остальное, подобно линиям широты и долготы на Земле. И Буйе играл в азартную игру на пролет Аррокота на этой новой сетке.

За последние несколько десятилетий астрономы основали свою небесную сетку на радионаблюдениях нескольких тысяч квазаров. Эти радиомаяки не только направляют наведение телескопов, но и являются основой системы отсчета для вращающейся, раскачивающейся Земли.Без них устройства GPS потеряли бы свою точность, и многие сверхточные исследования таких процессов, как тектоника плит и изменение климата, были бы невозможны. Но наблюдения за этими маяками дороги и полагаются на радиотелескопы.

К 2018 году, когда New Horizons приближался к Аррокоту, Гайя создала свою собственную версию системы отсчета, основанную на полумиллионе квазаров, видимых в видимых длинах волн, которые использует большинство астрономов, а не радио. Буйе убедил команду New Horizons довериться новому фреймворку.Поправка, основанная на положениях Гайи, подошла к зонду.

Команда поняла: когда вернулись самые близкие изображения пролета, Аррокот был идеально оформлен. «Ничего из этого не произошло бы, если бы у нас не было каталога Gaia», — говорит Буйе. «Это фундаментальное изменение того, как мы занимаемся позиционной астрономией».

Переписывание продолжено. На следующей неделе, 3 декабря, Gaia опубликует вместе с последними данными о миллиардах звезд Млечного Пути свою новейшую систему отсчета, построенную из 1.6 миллионов квазаров рассеяны по небу. «Он стал лучше, стал больше, лучше и красивее», — говорит Франсуа Миньяр, астроном из обсерватории Лазурного берега во Франции, возглавляющий группу опорных систем Gaia.

Опорная рамка Gaia — это только последнее решение очень-очень старой проблемы. От планет до комет и астероидов большая часть неба дрейфует от ночи к ночи. Изучение этих объектов было бы безнадежным без сравнения их с неподвижными точками.

Сначала звезды казались надежными ориентирами.Во втором веке нашей эры александрийский астроном Птолемей повторно посетил созвездия, которые его предшественник Гиппаркос наблюдал примерно тремя веками ранее. Невооруженным глазом Птолемей не мог обнаружить никакого движения среди звезд, которые, как он предполагал, были неподвижными точками на сфере, вращающейся вокруг Земли.

Но к 1700-м годам тщательные наблюдения с помощью телескопов показали, что видимые положения звезд в небе действительно меняются с годами, когда они движутся в космосе. В ответ астрономы потратили целые жизни на создание каталогов звезд, достаточно далеких или достаточно медленных, чтобы в основном оставаться на месте.

На следующей неделе европейская миссия Gaia по составлению звездных карт опубликует новую систему отсчета звездного неба, построенную на основе координат 1,6 миллиона квазаров.

ESA / ATG MEDIALAB; ESO / S. БРЮНЬЕ

Игра снова изменилась, когда в 1970-х астрономы начали наблюдать квазары, используя радиотарелки на разных континентах для сверхточных измерений их положения.Как и звезды, квазары выглядят как точки света. Но они находятся на расстоянии миллиардов световых лет от нас, поэтому едва ли сдвинутся с места в течение человеческих жизней. Наконец, далекое небо, а не Земля, было окончательным судьей того, где находятся вещи.

Сегодня радиоизмерения попадают в глобальную бюрократию, которая поддерживает системы отсчета и наводит порядок в космосе так же, как астрономические обсерватории используют для отсчета времени. Многие измерения квазара имеют точность примерно до стомиллионной градуса — меньше, чем кажущийся размер баскетбольного мяча на Луне.Они не только удерживают небо на месте, но также обнаруживают скачки скорости вращения Земли и колебания ее оси, возникающие в результате землетрясений и ураганов. Вычисленные настройки используются, в свою очередь, для исправления устройств GPS, которые в противном случае потеряли бы отслеживание вращающейся поверхности Земли.

Растущее число твердых квазаров, которое сейчас исчисляется тысячами, также изменило межпланетную навигацию. На протяжении десятилетий НАСА отслеживало свои космические корабли, в основном, измеряя их скорости во время полета, что позволяло рассчитывать их расстояния от Земли.Их положение в других измерениях было лишь приблизительно оценено датчиками космического корабля. Но после пары громких неудач на Марсе в 1999 году агентство добавило еще один метод: он ищет квазары, которые находятся рядом с текущим местоположением корабля в небе, — прикрепляя зонд к системе отсчета. По словам Барри Гелдзахлера, недавно ушедшего в отставку с должности руководителя навигации НАСА, этот подход позволил осуществить последующие приземления на Марсе и в других местах. «Мы делаем сложные вещи рутинными и отчасти скучными.”

Однако для многих ученых-космонавтов, работающих за пределами радиоволн, система отсчета на основе радио не столь полезна. Астрономы десятилетиями пытались создать конкурирующие ориентиры в видимом свете. Но квазары — это слабые точки на этих длинах волн, и оптические телескопы, всматривающиеся в размытую атмосферу Земли, изо всех сил пытались достичь точности радиомассивов.

Затем набор данных Gaia за 2018 год упал после того, как зонд просканировал все небо с помощью чувствительных космических детекторов.«Девяносто восемь процентов этой работы были уничтожены после выпуска Gaia», — говорит Леонид Петров, астроном из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, который проводит наблюдения радиоквазара для построения системы отсчета. «За один день они вошли в историю».

Согласованная сетка для космического пространства — третья версия официальной Международной небесной системы отсчета, поддерживаемой Международным астрономическим союзом (МАС) — все еще опирается на радиоквазары. Но на следующей генеральной ассамблее МАС в 2021 году Миньяр говорит, что он планирует предложить многоволновую систему, в которой положения оптических квазаров будут указаны рядом с положениями радио.

Небольшие смещения между двумя системами уже видны, но они не являются ошибками. Они отражают астрофизическую реальность и представляют соблазнительную возможность для исследования. Квазары питаются от газа, циркулирующего вокруг сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Когда газ вращается вокруг дренажа, он выбрасывает яркие плазменные струи почти со скоростью света. Радиотелескопы ориентированы на саму черную дыру, тогда как Гайя занимает среднее положение между черной дырой и джетами.Ни один телескоп не может различить эти места. Но расхождения между радио- и оптическими позициями указывают на эти мелкие детали и предлагают новый способ исследования физики в центрах галактик.

«Если вы поклонник активных галактических ядер, сейчас прекрасное время для жизни», — говорит Брайан Дорланд, астроном из Военно-морской обсерватории США. «В последний раз позиционная астрономия была захватывающей примерно при Птолемее. Верно?»

В конце концов, данные Gaia могут даже поступить обратно в наземные системы определения местоположения, но не раньше длительных исследований и переговоров, говорит Мануэла Зейтц из Немецкого института геодезических исследований.«Это долгий путь между показом, хорошо, у вас может быть улучшение, если вы используете его, чтобы: хорошо, теперь у вас есть продукты, которые действительно согласованы», — говорит она.

Чтобы оставаться полезной, система Gaia требует ухода. Прямо сейчас он твердо владеет не только своими квазарами, но и более чем 1 миллиардом дрейфующих звезд. Эти звезды, привязанные к сетке на основе квазаров, являются полезными ориентирами для космических кораблей с простыми звездными трекерами или когда квазар не виден в определенной части неба. Но миссия Gaia должна закончить свою вахту в 2025 году.После этого звезды будут изгибаться относительно фоновых квазаров, если астрономы не отправят дополнительную миссию для изменения карты неба.

Между тем, сами квазары будут дрейфовать по леднику. В конечном итоге, говорит Миньяр, для высокоточных систем отсчета будущего могут потребоваться якоря, даже более стабильные, чем квазары: возможно, точки на космическом микроволновом фоне, послесвечении большого взрыва, которое находится на самом дальнем из наблюдаемых расстояний в космосе.

Буйе, со своей стороны, планирует использовать систему отсчета Gaia как можно дольше в своей работе по выявлению и изучению крошечных камней во внешней Солнечной системе.Данные Gaia помогают ему рассчитать, когда и куда отправиться на Землю, чтобы увидеть, как звезда мигает, когда перед ней пересекает удаленный объект — так называемое событие затмения, которое полагается на кратковременную подсветку, чтобы раскрыть подробности о объект.

Он также играет в ту же игру, что и в New Horizons и Arrokoth для Люси, предстоящей миссии НАСА, которая планирует пролететь мимо пяти небольших астероидов возле орбиты Юпитера. Дополнительная точность системы Gaia поможет диспетчерам миссии точно ориентироваться в своих целях.«Они не думают, что им это нужно, но они есть», — говорит Буйе.

Хаббл фиксирует огромную мощь квазаров «цунами»

Квазары, питаемые сверхмассивными черными дырами, поглощающими огромное количество галактического материала, являются одними из самых энергичных объектов во Вселенной. Насколько энергично? Некоторые из них светятся в 1000 раз ярче, чем галактики, в которых они находятся. Теперь группа астрономов использовала космический телескоп Хаббла для исследования нескольких больших квазаров, и то, что они обнаружили, было ошеломляющим.Некоторые квазары действуют как цунами, вызывая ветры со скоростью 46 миллионов миль в час, которые выбрасывают материал в сотни раз больше веса Солнца в год, создавая при этом рябь по всем галактикам.

Квазары возникают, когда сверхмассивные черные дыры всасывают материю из окружающих их галактик, выбрасывая струи материи. Они также нагревают материалы вокруг себя, создавая перегретые диски, которые выбрасывают «ветры» за счет магнитного и радиационного давления.

Целью проекта команды было измерить количество энергии в этих ветрах.Это может быть сложно, поскольку квазары, как правило, очень далекие объекты, от некоторых до 10 миллиардов световых лет.

Вот где появляется Хаббл. Космический телескоп сделал лучшие фотографии квазаров в видимом свете, одна из которых (внизу) показывает джет как полосатый объект (вверху и слева от квазара) длиной 200 000 световых лет. в четыре раза больше радиуса галактики Млечный Путь.

Однако, чтобы измерить скорость ветра квазара, команда использовала другой инструмент Хаббла, названный Спектрографом Космического Происхождения (COS).Это единственное устройство, которое может улавливать определенный диапазон ультрафиолетового света, необходимый для измерения доплеровского сдвига, присутствующего в выходящих струях квазара. Это, в свою очередь, может дать ученым информацию о скорости и составе этих самолетов.

Ученые измерили джеты на 13 квазарах и получили довольно поразительные результаты. Некоторые из них порывали ветры, которые «уносили» материал от центра галактики со скоростью в несколько процентов от скорости света. Один квазар произвел ветер, который начался со скоростью 43 миллиона миль в час и три года спустя достиг скорости 46 миллионов миль в час, разгоняясь быстрее, чем любой другой квазар.

«Ветры выталкивают сотни солнечных масс каждый год», — сказал в своем заявлении ведущий исследователь Наум Арав из Virginia Tech. «Количество механической энергии, которую переносят эти потоки, в несколько сотен раз превышает светимость всей галактики Млечный Путь».

Это явление показано на иллюстрации художника вверху, но в реальной жизни оно может выглядеть еще более эффектно. Когда ударная волна квазара нагревает вещество до миллиардов градусов, оно будет светиться в рентгеновских лучах и спектрах видимого света.«Сначала вы получите много излучения в рентгеновских и гамма-лучах, а затем оно будет проникать в видимый и инфракрасный свет», — сказал Арав. «Вы получите огромное световое шоу — как рождественские елки по всей галактике».

Все продукты, рекомендованные Engadget, выбираются нашей редакционной группой, независимо от нашей материнской компании. Некоторые из наших историй содержат партнерские ссылки. Если вы покупаете что-то по одной из этих ссылок, мы можем получать партнерскую комиссию.

Хаббл запечатлел «пятиместный» квазар

Наука и исследования

23.05.2006 3932 просмотры 2 классов

Космический телескоп Хаббла НАСА / ЕКА впервые в истории сделал снимок далекого квазара, разделенный линзами на пять изображений.Вдобавок на этом изображении хранится множество линзированных галактик и даже сверхновая.

Самой уникальной особенностью этого нового изображения, полученного с помощью космического телескопа Хаббла НАСА / ЕКА, является группа из пяти изображений квазара, полученных с помощью процесса, называемого «гравитационное линзирование». В результате этого процесса гравитационное поле чрезвычайно массивного тела — в данном случае скопления галактик — искажает окружающее пространство. Свет, излучаемый объектом — в данном случае квазаром — распространяется усиленным и изогнутым, и можно увидеть несколько изображений источника света, каждое из которых проходит по разному пути через искривленное пространство.

Хотя другие квазары с множественной линзой наблюдались и раньше, это пока единственный случай, когда изображения множественных квазаров создаются целым скоплением галактик, действующим как гравитационная линза.

Небесная область, в которой находится скопление галактик SDSS J1004 + 4112

Скопление галактик, образующее линзу, известно как SDSS J1004 + 4112 и было обнаружено в рамках исследования Sloan Digital Sky Survey.Это одно из наиболее далеких известных скоплений (семь миллиардов световых лет), и изображение, которое мы наблюдаем сегодня, было «спроецировано», когда Вселенная была вдвое меньше своего нынешнего возраста. Скопление также создает паутину изображений других далеких галактик, гравитационно линзированных в дуги.

Фоновый квазар, наблюдаемый Хабблом, — это блестящее ядро ​​галактики. Он питается от черной дыры, которая поглощает газ и пыль и при этом создает фонтан света. Когда свет квазара проходит через гравитационное поле скопления галактик, которое находится между нами и квазаром, свет изгибается искажающим пространство гравитационным полем таким образом, что вокруг центра скопления создаются пять отдельных изображений объекта.

Хаббл запечатлел «пятизвездочную» гравитационную линзу

Пятое изображение квазара вложено справа от ядра центральной галактики в скоплении. Гравитационная линза всегда будет давать нечетное количество линзированных изображений, но одно изображение обычно очень слабое и глубоко проникает в свет самого линзирующего объекта.

Хотя предыдущие наблюдения SDSS J1004 + 4112 показали четыре изображения этой системы, острое зрение Хаббла и большое увеличение этой гравитационной линзы объединяются, чтобы разместить пятое изображение достаточно далеко от ядра центральной галактики, отображающей изображение, чтобы это сделать. также видны.

Галактика, в которой находится фоновый квазар, находится на расстоянии 10 миллиардов световых лет, и на изображении ее можно увидеть в виде слабых красных дуг. Это самая увеличенная родительская галактика квазара, которую когда-либо видели.

Изображение Хаббла также показывает большое количество вытянутых дуг, которые представляют собой более далекие галактики, лежащие позади скопления, каждая из которых разбита на несколько искаженных изображений. Самая далекая галактика, идентифицированная и подтвержденная, находится на расстоянии 12 миллиардов световых лет от нас.

Сравнивая это изображение с изображением скопления, полученным с помощью телескопа Хаббл годом ранее, исследователи обнаружили редкое событие — взрыв сверхновой в одной из галактик скопления. Эта сверхновая взорвалась семь миллиардов лет назад, и данные, вместе с другими наблюдениями сверхновых, используются, чтобы понять, как Вселенная была обогащена тяжелыми элементами в результате этих взрывов.

Примечание редакции:

Космический телескоп Хаббла — это проект международного сотрудничества между ЕКА и НАСА.

Для получения дополнительной информации:

Bob Fosbury, Hubble / ESA (ST-ECF), Гархинг, Германия
Тел .: +49 89 3200 6291
Электронная почта: rfosbury @ eso.org

Дан Маоз, Тель-Авивский университет, Израиль
Тел .: +972 3 6408538
Эл. Почта: maoz @ Wow.tau.ac.il

Керен Шарон, Тель-Авивский университет, Израиль
Тел .: +972 3640 5121
Электронная почта: kerens @wise.tau.ac.il

Ларс Линдберг Кристенсен, Hubble / ESA, Гархинг, Германия
Тел .: +49 89 3200 6306
Сотовый телефон: +49 173 3872621
Электронная почта: lars @ eso.org

Рэй Виллард, Научный институт космического телескопа, Балтимор, США
Тел .: +1410 338 4514
Электронная почта: villard @ stsci.edu

Нравиться

Спасибо за лайк

Вам уже понравилась эта страница, вам может понравиться только один раз!

НАСА обнаружило редкий «двойной квазар» в древнем уголке Вселенной

Что горит ярче квазара — голодные, сверхмассивные черные дыры , которые затмевают целые галактики, жадно пожирая все, что находится в пределах досягаемости?

Как насчет «двойного квазара»?

В новом исследовании астрономы использовали космический телескоп НАСА Хаббл, чтобы заглянуть в космическое прошлое на 10 миллиардов лет, где они обнаружили два гигантских квазара на грани столкновения.Находясь в центрах своих галактик, эти голодные квазары имеют расстояние между ними менее 10 000 световых лет, световых лет, что делает их намного ближе друг к другу, чем Земля, Солнце находится в центре Млечного Пути ( примерно в 26000 световых лет от нас).

Для наземных телескопов соседи квазара выглядят как один объект — и однажды, благодаря неудержимому столкновению их родных галактик, они станут одним целым.

Связано: Самый старый известный квазар во Вселенной обнаружен на расстоянии 13 миллиардов световых лет от нас

Это не первый двойной квазар, обнаруженный астрономами; По словам авторов исследования, на сегодняшний день обнаружено более 100.Однако древняя пара сияющих огней на сегодняшний день является самым старым двойным квазаром в известной вселенной. И на самом деле, это не только одно; в том же исследовании, опубликованном 1 апреля в журнале Nature Astronomy , исследователи сообщили об обнаружении второго двойного квазара — также датируемого 10 миллиардами лет назад.

Космический телескоп Хаббл снимает два двойных квазара, существовавших около 10 миллиардов лет назад. (Изображение предоставлено НАСА, ЕКА, Х. Хван и Н. Закамска (Университет Джона Хопкинса) и Ю.Шен (Университет Иллинойса, Урбана-Шампейн))

«По нашим оценкам, в далекой Вселенной на каждую 1000 квазаров приходится один двойной квазар», — сказал ведущий автор исследования Юэ Шен из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн, . в выписке . «Так что найти эти двойные квазары — все равно что найти иголку в стоге сена».

Для своего нового исследования исследователи тщательно собрали стога сена. Команда сосредоточила свои поиски на далекой Вселенной, поскольку считается, что звездообразование достигло своего пика во Вселенной около 10 миллиардов лет назад, а галактические слияния были тогда гораздо более распространенным явлением, говорят авторы.Эти слияния направили огромное количество вещества к черным дырам, скрывающимся в ядрах галактик; Когда эти черные дыры втягивали материю со скоростью, близкой к световой, они испустили поток радиации, превратившись в квазары.

Квазары могут затмить большие галактики, хотя их яркость может колебаться каждые несколько дней, недель или месяцев, в зависимости от того, сколько вещества они поглощают в данный момент. Из-за такого привередливого графика приема пищи может показаться, что двойной квазар «покачивается» на месте, когда один из членов пары светлеет или тускнеет, в то время как другой остается неподвижным.С помощью космической обсерватории Gaia и Sloan Digital Sky Survey авторы исследования нацелились на несколько колеблющихся квазаров в далекой вселенной, а затем увеличили изображение с помощью телескопа Хаббла.

Два из этих колеблющихся источников света оказались древними двойными квазарами, мерцающими навстречу своим неизбежным столкновениям.

По словам исследователей, изучение сливающихся квазаров может помочь им понять нюансы образования и разрушения галактик. По мере роста квазаров их излучение может порождать мощные ветры, которые в конечном итоге могут унести с их пути весь звездообразующий газ.Когда этот газ уходит, звездообразование прекращается, и галактики, в которых находятся квазары, рано уходят на пенсию, медленно ожидая, пока все их старые звезды сгорят и исчезнут.

«Квазары оказывают огромное влияние на формирование галактик во Вселенной», — говорится в заявлении соавтора исследования Надя Закамска из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд. «Обнаружение двойных квазаров в эту раннюю эпоху важно, потому что теперь мы можем проверить наши давние идеи о том, как черные дыры и их родительские галактики развиваются вместе.»

Первоначально опубликовано на Live Science.

Лекция 32: Квазары

Лекция 32: Квазары Астрономия 162: профессор Барбара Райден

Пятница, 28 февраля

---

« Давным-давно в далекой-далекой галактике … » — Джордж Лукас

---

Ключевые понятия

• Квазары были впервые обнаружены как загадочные « квазизвездные » радиоисточники.
• Квазары очень далеко; таким образом, мы увидеть их такими, какими они были очень давно.
• Квазары — сверхъестественные ядра галактик, питаемых черными дырами.

---

(1) Квазары были впервые обнаружены как загадочные « квазизвездные » радиоисточники.

Обнаружены первые радиообзоры неба. ряд радиоисточников, которые были названы « квазизвездные », потому что (как и звезды) они были неразрешенными в видимых изображениях. В термин « QUASistellAR » был сокращен до QUASAR, название которым с тех пор был вызван этот класс объектов.

На изображении ниже, сделанном с помощью космического телескопа Хаббла, яркое пятно слева (окруженное четырьмя дифракционными шипы) — квазар; яркая капля справа — звезда.Видите разницу? Не совсем — квазары и звезды не решены источники света. Чтобы различать их, нам нужен спектр.

[Изображение предоставлено К. Стейделем (Калифорнийский технологический институт) и НАСА]

Обнаружены спектры квазаров в видимом диапазоне длин волн что у них были действительно причудливые линии излучения — длины волн линий не соответствуют какому-либо известному атому, иону или молекула. Астрономы были сбиты с толку.

Недоумение было положено астрономом Маартеном Шмидтом в 1963 г.Шмидт обнаружил, что самые яркие эмиссионные линии в спектрах квазаров соответствовали эмиссионным линиям обычного атомарного водорода, но они были чрезвычайно с красным смещением . Например, квазар с названием 3C 273 (квазар с наибольшая видимая яркость, если смотреть с Земли) имеет красное смещение z = 0,158. Большинство квазаров имеют даже большие красные смещения. Рекорд по « максимальному красному смещению квазар » в последние годы часто ломался. В то время, когда я писал эти заметки, рекорд принадлежал квазар с красным смещением z = 6.4. При таком большом красном смещении простая формула v = cz больше не применяется. Красное смещение больше единицы не означает, что квазар движется прочь быстрее скорости света. (Для любопытных, релятивистская формула для преобразования красного смещения в радиальное скорость указана в рамке 27-1 учебника.)

Красное смещение 3C 273 означает, что он удаляется от нас со скоростью v = 44 000 км / сек. Его расстояние, из закона Хаббла d = v / H ₀ = 620 Мпк (около 2 миллиардов световых лет, или примерно в 1000 раз больше расстояние до Галактики Андромеды).

---

(2) Квазары очень далеко; таким образом, мы видим их такими, какими они были очень давно.

Яркий квазар 3C 273 на самом деле является одним из ближайших квазаров. нам. Некоторые квазары намного дальше. Наивысшее красное смещение известный квазар, при z = 6.4, также является самым удаленным квазар известен. Это на расстоянии примерно 4000 Мпк, или 13 миллиардов световых лет. Чтобы увидеть на на таких огромных расстояниях квазары должны быть очень светящимися — даже ярче яркой галактики.

Среди астрономов есть любимая поговорка:
« Телескоп — это машина времени.»
Но это машина времени с односторонним движением, которая только давайте заглянем в прошлое, а не в будущее. Поскольку свет движется с конечной скоростью, когда вы посмотрите на любой объект, вы увидите его таким, каким он был в мимо. Когда вы смотрите, например, на Солнце, На расстоянии 8,3 световых минуты вы видите его таким, каким он был 8,3 минуты назад. (Если на то пошло, когда вы посмотри на экран своего компьютера, ты видишь это как это была одна или две миллиардных секунды назад.) Поскольку квазары очень далеко, мы их видим как они были очень давно.Ближайшие квазары находятся на расстоянии 1 миллиард световых лет. Таким образом, мы их видим такими, какими они были 1 миллиард лет назад. Большинство далекие квазары находятся на расстоянии 13 миллиардов световых лет. Таким образом, мы видим их такими, какими они были 13 миллиардов лет назад, когда Вселенная была молодой.

Похоже, что эпоха квазаров закончилась. Обзоры неба в поисках квазаров обнаруживают, что самая высокая плотность квазаров находится на расстоянии примерно 11 миллиардов световых лет, что указывает на то, что квазары были наиболее распространены во Вселенной 11 миллиард лет назад.Между 9 и 13 миллиардами лет назад во Вселенной было много квазаров. Однако в последнее время их было очень мало.

Квазары имеют светимости, лежащие в диапазоне L = от 10 до 100 000 L _MW , где L _MW это светимость галактики Млечный Путь, которая в свою очередь, в 25 миллиардов раз больше светимости Солнца. Таким образом, даже самый тусклый из квазаров далек от ярче, чем большая галактика, подобная нашей.

Светимость квазаров может существенно меняться на сроки всего неделя.Таким образом, основная масса необъятных светимость квазара должна исходить из области всего одна световая неделя (1200 A.U.) в поперечнике!

---

(3) Квазары — сверхъестественные ядра галактики, питаемые черными дырами.

Так что же такое квазар и как он упакован? такая большая светимость в такой относительно крошечный объем?

Важную подсказку дают фотографии (или электронный эквивалент) квазаров. Вкратце экспозиция, только неразрешенный « квазизвездный » точка света видна.Однако в более длительном экспозиции точка окружена « квазаром пух » — протяженная светящаяся площадка. Квазар пух — это на самом деле звездный свет из галактики окружающий квазар. Таким образом, мы заключаем, что квазары — это необычайно яркие ядра. галактик.

Шесть изображений ниже — это фотографии шести квазаров, сделанные космический телескоп Хаббла, ясно показывающий, что « квазарный пух », окружающий центральное яркое ядро на самом деле галактика. Обратите внимание, что некоторые из галактик находятся в процессе слияния и явно обеспокоены.

[Изображение предоставлено: Джон Бахколл (МАС), Майк Дисней (Уэльский университет) и НАСА]

Итак, давайте обобщим некоторые из наших знаний в правдоподобную гипотезу:

• Квазары — компактные объекты, расположены в центрах галактик.
• Сверхмассивные черные дыры компактные объекты, расположенные в центрах галактик.
• Газ течет к черной дыре становится очень горячим и излучает свет.
• Правдоподобная гипотеза: Квазары приводятся в действие газом , текущим к сверхмассивная черная дыра .

Правдоподобная гипотеза подтверждается другими частями свидетельство. Среди подтверждающих доказательств:

• Квазары яркие в рентгеновском и гамма-диапазонах волн, тогда как обычные галактики без сверхъестественных галактик не. Это ожидаемо, поскольку газ, движущийся в направлении черная дыра будет сжиматься и нагреваться до тех пор, пока не испустит рентгеновские и гамма-кванты высоких энергий.
• Квазары часто находятся в сливающихся галактиках. Этот ожидается, поскольку сильные приливные силы при слиянии галактики помогут подавать газ к центральной черной дыре.
• Квазары очень компактны. Это ожидаемо, так как черный отверстия также компактны. Даже чрезвычайно массивная черная дыра, в миллиард раз больше массы Солнца, Шварцшильд радиус всего 20 а.е. (менее 3 световых часов).

Самые яркие квазары должны быстро потреблять газ для поддержания их яркости. Самые яркие квазары имеют светимость L = 100000 л _мВт = 10 ⁴² Вт. Если масса проглоченного газа преобразована в энергию с идеальной эффективностью количество газа, необходимое для производства 10 ⁴² джоулей энергии составляет M = E / c ² = 10 ²⁵ килограмм.Таким образом, каждую секунду квазар должен потреблять не менее 10 ²⁵ килограммов массы — это вдвое больше массы Земли! Каждый год он должен потреблять по крайней мере в 200 раз больше массы Солнца. (А поскольку квазары не работают с идеальной эффективностью — нет ничего идеального, в конце концов — количество потребляемой материи, вероятно, будет должны быть намного больше 200 солнечных масс в год.) Очевидно, квазары не выдержат длинный. Черная дыра, масса которой увеличивается на 200 M _sun в год вырастет до массы более двух триллионов солнечных масс в течение возраст Вселенной.Это больше, чем масса целая галактика! Мы заключаем, что яркие квазары должны быть временный этап существования галактики.

Остается вопрос: « Куда пропали все квазары? » В конце концов, сверхмассивные черные дыры, питавшие квазары все еще существуют (и более массивны, чем когда-либо, спасибо к газу, который они накалили). Тем не мение, газ подается в них с гораздо меньшей скоростью, чем было на самом деле в прошлом. Одиннадцать миллиардов лет назад галактики взаимодействовали чаще, чем сейчас.При слияниях и близкие сближения между галактиками, приливные силы увеличиваются скорость, с которой газ поступает в центральные черные дыры.