Квазар

В этом видео я хотел бы поговорить о квазарах. Квазары. Это название — сокращение от английского выражения, которое в переводе означает «похожий на звезду радиоисточник». Это название — не более чем побочный продукт первых наблюдений квазаров. Они первоначально были обнаружены в виде точечных источников электромагнитного излучения, главным образом в радиодиапазоне. Поэтому они были названы похожими на звезды радиоисточниками. Далее оказалось что они не звезды, и даже не похожи на них. Кроме того, основное излучение энергии квазарами происходит не в радиочастотной полосе спектра. Для этого их энергия слишком высока. На самом деле они являются активными ядрами галактик. Задумаемся об этом. Предположим, что в центре галактики находится сверхмассивная черная дыра. Вот я ее изображу. Это черная дыра, а это, предположим, поверхность горизонта событий сверхмассивной черной дыры. Реальная масса черной дыры находится в центре этого горизонта событий. Если вещество проходит поблизости от этой черной дыры, то подвергается ее притяжению и образует вокруг неё аккреционный диск. Вещество начинает вращаться вокруг черной дыры. Часть вещества, у которого недостаточно скорости, падает в черную дыру. Итак, это вещество вращается вокруг черной дыры, и часть его, угловой скорости которой недостаточно, чтобы удержаться на орбите вокруг черной дыры, упадёт в неё. Сейчас сделаю пометки. Это аккреционный диск. Аккреционный диск. Чем ближе вещество к черной дыре, тем быстрее оно разгоняется, и тем чаще происходят столкновения, и потенциальная энергия вещества, падающего в черную дыру, преобразуется в реальную тепловую энергию. Таким образом, вещество вблизи поверхности разогревается до колоссальной температуры. Чем ближе к горизонту событий, тем выше температура. Таким образом, возле самого горизонта событий нагрев настолько интенсивен, что испускается высокочастотное электромагнитное излучение, главным образом в рентгеновском диапазоне. Я бы хотел пояснить с максимальной точностью два вопроса. Во-первых, когда говорят о квазарах, как об этом я в свое время услышал в популярном фильме, то можно подумать, будто излучение каким-то образом испускается самой черной дырой. Я тогда запутался. Только что было рассказано, как ничто не покидает горизонта событий черной дыры, включая электромагнитное излучение. Как же его испускает черная дыра? Правильный ответ: его испускает не черная дыра, а вещество аккреционного диска, ещё не достигшее горизонта событий. Когда оно переходит горизонт событий, любое испускаемое им электромагнитное излучение не сможет пересечь эту границу, и остается внутри черной дыры. То есть все излучение создается аккреционным диском вокруг сверхмассивной черной дыры. Другой вопрос, возникший у меня: почему излучение распространяется перпендикулярно плоскости аккреционного диска? Мне казалось, по крайней мере, логично было бы, если в этой плоскости излучение не распространялось, а поглощалось веществом. На самом деле, это именно то, что разогревает вещество вблизи. Так что любая энергия, излучаемая в этом направлении, будет поглощаться и расходоваться на разогрев. И только если вы находитесь примерно перпендикулярно плоскости аккреционного диска, вы можете регистрировать излучаемую в пространство энергию. Далее, прошу обратить внимание на то, что квазары — самые интенсивно светящиеся объекты в известной Вселенной. Самые яркие объекты во Вселенной. Самые яркие, то есть многие из квазаров имеют светимость в триллионы раз больше Солнца. Квазар может быть ярче, чем целая галактика. И это только за счет вещества в очень небольшом объёме пространства, невероятно крошечном в масштабе галактики. Это самый центр, нечто вроде ядра галактики. Еще один интересный аспект квазаров, который подкрепляет идею постоянно изменяющейся Вселенной, и в некоторой степени теорию Большого Взрыва, — это наличие сверхмассивных черных дыр, которые могли образоваться вскоре после Большого Взрыва. Как можно представить, в это время на ранней стадии развития Вселенной вокруг этих черных дыр не было бы много материи, имеющей скорость, достаточную чтобы оторваться от них или удерживаться на орбите. Таким образом, небольшое количество материи со временем большей частью упало бы в сверхмассивные черные дыры. В будущем, если представить, то сверхмассивная черная дыра осталась бы на месте. Но всё, что осталось бы — только материя на орбите вокруг неё. Всё, что могло упасть в черную дыру, уже давно упало, а все уцелевшее осталось на орбите. Это мы и можем наблюдать. Если посмотреть на нашу галактику Млечный Путь, то мы не увидим большого количества поглощаемого вещества. Например, галактика Млечный Путь не имеет активного ядра, активного центра. Центр галактики Млечный Путь в настоящее время не является квазаром. Сверхмассивная черная дыра не поглощает в настоящее время материю. Но можно представить некий момент в прошлом Млечного Пути, когда имелось большое количество вещества со скоростью ниже орбитальной, и оно было поглощено. В процессе поглощения испускалось бы рентгеновское излучение и ядро галактики могло бы наблюдаться в виде квазара. Это то, что мы наблюдаем в других галактиках. Ближайшие из более чем 200 000 известных квазаров удалены на расстояние около 780 миллионов световых лет. Какое это имеет значение? Мы не наблюдаем квазаров ближе 700 миллионов световых лет. Из этого следует, что по крайней мере в нашей части Вселенной самые недавние квазары действовали 780 миллионов лет назад. Наблюдая более близкую часть Вселенной — пусть это будет наблюдаемая Вселенная, это мы, то мы увидим квазары только на некотором расстоянии от нас. Которое соответствует некоторому периоду времени тому назад. Потому что свет шел до нас 780 миллионов лет. Фактически, большинство квазаров находится на расстоянии более 3 миллиардов световых лет. То есть они существовали более 3 миллиардов лет назад, на более ранней стадии Вселенной, когда в центрах галактик хватало вещества для поглощения сверхмассивными черными дырами. Чем ближе, тем с большей вероятностью все вещество уже поглощено. И осталось только вещество, обращающееся вокруг этих сверхмассивных черных дыр, которое мы и называем галактиками. Квазаров мы при этом уже не наблюдаем. Для сравнения: изучая космологию, мы постоянно имеем дело с невероятными размерами, массами, расстояниями, яркостями и т. п. Масштабами, не укладывающимся в сознании. Для сравнения: ярчайшие из известных квазаров поглощают порядка 1000 масс Солнца в год. То есть это 10 масс Земли в секунду, если я не ошибаюсь. Ярчайшие из квазаров поглощают по 10 масс Земли в секунду. По 10 масс Земли в секунду. И процесс аккреции этой массы создает колоссальное количество энергии. То есть создавал в прошлом. Это происходило далеко в прошлом, а сейчас лишь наблюдается нами. Насколько мы можем представить, остальная Вселенная весьма подобна наблюдаемой нами. И квазары встречаются нечасто. Хотя, с другой стороны, возможно, что хотя большая часть вещества уже поглощена, возможно даже наша собственная сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути снова будет поглощать материю, звёздную или любую иную в будущем, и это может произойти спустя 4—5 миллиардов лет когда произойдет столкновение с галактикой Андромеда. Надеюсь, вам есть над чем подумать. Subtitles by the Amara.org community