Квазары

Квазары (далее К) (англ. quasar, сокращенное от quasistellar radiosource), квазизвездные объекты, квазизвезды, сверхзвезды, небесные объекты, имеющие сходство со звездами по оптическому виду и с газовыми туманностями по характеру спектров, обнаруживающие, кроме того, значительные красные смещения (до 6 раз превышающие наибольшие из известных у галактик). Последнее свойство определяет важную роль К в астрофизике и космологии. Открытие К явилось результатом повышения точности определения координат внегалактических источников радиоизлучения, позволившего значительно увеличить число радиоисточников, отождествленных с небесными объектами, видимыми в оптических лучах. Первое совпадение радиоисточника с звездоподобным объектом было обнаружено в 1960, а в 1963, когда американский астроном М. Шмидт отождествил сдвинутые вследствие эффекта красного смещения линии в спектрах таких объектов, они были выделены в особый класс космических объектов — квазары. Т. о., первоначально были обнаружены К, являющиеся сильными радиоисточниками, но впоследствии были найдены К также и со слабым радиоизлучением (около 98,8% всех К, доступных обнаружению). Эта многочисленная разновидность К называлась радиоспокойными К, квазигалактиками (квазагами), интерлоперами, а иногда — голубыми звездоподобными объектами. Полное число доступных наблюдениям К составляет около 105, из них уже отождествлено с оптическими объектами около 1000, но достоверная принадлежность к К по спектрам установлена лишь примерно для 200.   В спектрах К обнаруживаются мощное ультрафиолетовое излучение и широкие яркие линии, характерные для горячих газовых туманностей (температура около 30 000 °), но значительно сдвинутые в красную область спектра. При красных смещениях, превышающих 1,7, на снимках спектров К становится видна даже резонансная линия 1216 . Изредка в спектрах К наблюдаются узкие темные линии, обусловленные поглощением света в окружающем К межгалактическом газе. На фотографиях К имеют вид звезд, т. о. их угловые диаметры менее 1², только ближайшие К обнаруживают оптические особенности: эллиптическую форму звездообразного изображения, газовые выбросы. По сильному ультрафиолетовому излучению, характеризуемому голубыми показателями цвета, К удается отличать на фотографиях от нормальных звезд, а по избыточному инфракрасному излучению — от белых карликов, даже если К не имеют радиоизлучения.   Вариации блеска многих К являются, по-видимому, одним из фундаментальных свойств К (кратчайшая вариация с периодом t " 1 ч, максимальные изменения блеска — в 25 раз). Поскольку размеры переменного по блеску объекта не могут превышать сt (с — скорость света), размеры К не могут быть более 4×1012 м (менее диаметра орбиты и только при движении вещества со скоростью, близкой к скорости света, эти размеры могут быть больше. В отличие от непрерывного излучения, вариации интенсивности в спектральных линиях редки.   Как радиоисточники, К сходны с радиогалактиками: у К часто наблюдаются два, не обязательно одинаковых по интенсивности, протяженных радиоисточника, находящихся на значительном расстоянии по разные стороны от оптического объекта. Механизм радиоизлучения и тех и других синхротронный (см. Синхротронное излучение). Но в К, кроме того, обнаружены компактные радиоисточники, порождающие вариации радиоизлучения на сантиметровых волнах; они представляют собой расширяющиеся облака релятивистских частиц, существующие несколько лет. Механизм их радиоизлучения связан, по-видимому, с плазменными колебаниями.   Природа К изучена еще мало. В зависимости от толкований природы красного смещения в их спектрах обсуждаются три гипотезы (начало 70-х гг. 20 в.). Наиболее правдоподобна космологическая гипотеза, согласно которой большие красные смещения свидетельствуют о том, что К находятся на огромных расстояниях (до 10 гигапарсек) и принимают участие в расширении Метагалактики. На этом предположении основаны определения расстояний до К (по красным смещениям) и оценки их масс и светимостей, В космологической гипотезе К по абсолютным звездным величинам (—27) и массам (около 1038 кг, т. е. 108 масс Солнца) являются действительно сверхзвездами. Физическая природа К в этом случае связывается с гравитационным коллапсом массы газа (см. Коллапс гравитационный), который остановлен вследствие турбуленции или вращения К   Большой расход энергии на все виды электромагнитного излучения при этой гипотезе ограничивает активную стадию К 104 годами. По мощности радиоизлучения (~1012 вт) К сравнимы с радиогалактиками. Предполагается, что К являются сверхмассивными звездами радиусом порядка 1012 м, плазма которых непрерывно, а также сильными взрывами выбрасывает потоки частиц различных энергий. В радиусе порядка 1016 м К окружены облаками ионизованного газа, создающими яркие линии в спектрах К, а на расстояниях порядка 1019 м находятся облака релятивистских частиц, запертых в слабых полях, — радиоизлучающие области К   Ближайшие К находятся далее 200 мегапарсек. Относительные редкость и кратковременность их существования подтверждают предположение, что К — это стадия эволюции крупных космических масс, например ядер галактик. Т. о., оказывается неслучайным сходство К с -галактиками, галактиками Сейферта и голубыми компактными галактиками по характеру спектров, вариациям блеска и радиоизлучения. Ближайшие К, у которых удалось рассмотреть на фотографиях структуру, оказались -галактиками, на основании чего их объединили в один класс компактных сверхярких объектов. Загадочна природа объекта BL Ящерицы (и еще нескольких), который по колебаниям блеска, радиоизлучению, показателям цвета и оптической структуре выглядит как типичный К, но в то же время не имеет в спектре никаких линий.   Согласно другой гипотезе, К со скоростями, близкими к скорости света, разлетаются в результате взрыва в центре Галактики и выброса вещества массой около 1040 кг, происшедших несколько млн. лет назад. По этой гипотезе массы К составляют 1031 кг (5 масс Солнца), а расстояния до них 60—600 килопарсек. Однако неизвестны физические процессы, которые могли бы дать необходимую для взрыва энергию (1058 дж).   В третьей гипотезе предполагается, что К — компактные газовые объекты размерами 1016—1017 м и массами 1042—1043 кг, в спектрах которых линии имеют большие красные смещения гравитационного характера.   Лит.: Бербидж Дж. и Вербидж М., К, пер. с англ., М., 1969.   Ю. П. Псковский.