Презентация "Квазары" по астрономии – проект, доклад

Квазары

Квазары - класс наиболее удивительных и загадочных астрономических объектов; по-видимому, это самые мощные источники энергии во Вселенной. С момента их открытия в 1960 обнаружено более 5000 квазаров, но еще миллионы квазаров в принципе доступны обнаружению современными средствами.  

Название "квазар" (quasar) - аббревиатура употреблявшегося ранее термина "звездообразный радиоисточник" (quasi-stellar radio source), хотя теперь известно, что многие квазары не очень активны в радиодиапазоне. В оптическом диапазоне большинство квазаров похожи на звезды, однако излучают и в других диапазонах спектра, иногда даже больше, чем в оптическом. У близких квазаров в оптическом диапазоне с трудом удается различить некоторую структуру, а в радиодиапазоне многие квазары имеют хорошо развитую структуру, которая простирается далеко за пределы оптического изображения.

Красное смещение

Самое поразительное свойство квазаров - большое смещение линий в их спектрах к красному концу, указывающее, в соответствии с законом Доплера, на огромную скорость, с которой они от нас удаляются. Первым это обнаружил в 1963 М.Шмидт из Обсерватории им.Хейла (США), который понял, что необычные линии в спектрах квазаров - это давно известные атомные линии, сильно изменившие свое положение за счет доплеровского сдвига.

Расстояние

Если считать, что большая скорость удаления квазаров связана с общим космологическим расширением Вселенной, а в этом сейчас практически никто не сомневается, то, согласно закону Хаббла, они находятся на огромном расстоянии от нашей Галактики. Расстояние до самых далеких квазаров около 10 млрд. св. лет; они удаляются от нас со скоростью, близкой к скорости света, а длина волны линий в их спектрах увеличена в 5-6 раз. Наиболее далекие из наблюдаемых галактик в несколько раз ближе, и скорость их удаления соответственно в несколько раз меньше.

Яркость

Квазары - очень слабые небесные объекты: среди них нет ни одного ярче 12-й звездной величины. Невооруженному глазу они недоступны, для их наблюдения требуются крупные телескопы. Дело не в том, что квазары излучают мало света, просто они находятся очень далеко. На самом деле средний квазар светит в несколько десятков и сотен раз сильнее крупной галактики, содержащей многие миллиарды звезд.

Размер

Из того факта, что яркость квазара может заметно измениться всего за несколько дней, астрономы заключили, что это очень компактные объекты, по размеру сравнимые с Солнечной системой. При этом активность квазара продолжается довольно долго, по крайней мере несколько миллионов лет, и требует для поддержания высокой светимости затраты большой массы вещества - многих миллионов солнечных масс. Таким образом, квазары - это очень массивные и компактные объекты, которые, как показали наблюдения ближайших из них, располагаются в ядрах крупных галактик.

Состав

Обычно излучение квазаров является столь мощным, что затмевает собой окружающую галактику. Кроме оптического, инфракрасного, ультрафиолетового и рентгеновского излучения они рождают потоки быстрых элементарных частиц - космических лучей, которые, распространяясь в магнитных полях, создают радиоизлучение квазара. Потоки космических лучей обычно покидают квазар в виде двух противоположно направленных струй, создавая два "радиооблака" по разные стороны от квазара.  

Модель квазара, позволяющая объяснить его наблюдаемые свойства, такова: вокруг массивного компактного объекта (вероятно, черной дыры) вращается газовый диск. Его центральная горячая часть является источником электромагнитного излучения и быстрых космических частиц, которые могут вылетать только вдоль оси диска и поэтому формируют два противоположно направленных потока.

Источник энергии

Эта модель квазара, хотя и не единственная, наиболее популярна в настоящее время. В ней главным источником энергии квазара служит гравитационное поле массивной черной дыры. Своим притяжением черная дыра разрушает пролетающие мимо звезды галактического ядра. Образовавшийся при этом газ образует диск, окружающий черную дыру и постепенно стягивающийся к ней. Сжатие и быстрое вращение центральной части диска приводит к ее разогреву и мощному излучению. Вещество диска частично поглощается черной дырой, увеличивая при этом ее массу, и частично покидает квазар в виде узко направленных потоков газа и космических лучей. Эта модель квазара разрабатывается все более детально, но пока не может объяснить всех наблюдаемых свойств. По-прежнему загадочными остаются происхождение и эволюция квазаров. В ядрах некоторых близких к Земле галактик наблюдаются проявления активности, напоминающие квазары в меньших масштабах.

Например, из ядра эллиптической галактики Кентавр А вырываются два потока быстрых частиц, порождающие гигантские радиооблака по обе стороны от нее. Возможно, в ядре этой галактики находится "мини-квазар". Изучая такие близкие объекты, астрономы надеются разрешить загадку квазаров.

Спасибо за внимание!