Kvazarai — aktyvūs galaktikų branduoliai: apibrėžimas ir svarbiausi faktai

Sužinokite, kas yra kvazarai — itin šviesūs aktyvūs galaktikų branduoliai, jų kilmė, energijos mechanizmai ir svarbiausi faktai apie supermasyvias juodąsias skyles.

Kvazarai arba kvazihvaigždiniai radijo šaltiniai yra vieni energingiausių ir tolimiausių aktyvių galaktikų branduolių (AGN). Tai kompaktiškos, bet labai ryškios zonos masyvių galaktikų centruose, kurių spinduliuotė gali nusverti visos aplinkinės galaktikos šviesą.

Kas yra kvazarai?

Kvazaras — tai sritis aplink centrinę supermasyvią juodąją skylę, kuri intensyviai šviečia dėl greitai krentančios medžiagos akrecijoje. Nors pati zona yra palyginti maža (dažnai ne didesnė už Saulės sistemą), ji skleidžia milžinišką energiją, kurią stebime įvairiomis bangomis: nuo radijo bangų iki X spinduliuotės ir regimosios šviesos.

Energijos šaltinis ir mechanizmai

Kvazarų skleidžiama spinduliuotė daugiausia gaunama iš gravitacinės energijos, kuri išskiriama, kai masė krinta į akrecinį diską aplink juodąją skylę. Akrecijos procesas gali paversti reikšmingą dalį masės į energiją — įvertinama, kad tipiniai disko procesai gali būti ~10 % efektyvūs. Jei juodoji skylė sukasi, efektyvumas gali būti dar didesnis, todėl spinduliuotė būna intensyvesnė.

Dažnas kvazarų bruožas — reliatyvistinės čiurkšlės (jetai), kurios gali būti stipriai nukreiptos į stebėtoją. Dėl reliatyvistinio efekto (beaming) jos atrodo dar ryškesnės ir paaiškina greitus ryškumo pokyčius bei didžiules spinduliuotės energijas.

Išmatavimai, spektras ir kiti požymiai

• Dydis ir variabilumas: greiti ryškumo pokyčiai apriboja šaltinio dydį — kvazarai paprastai yra kompaktiški, kartais ne didesni už Saulės sistemą.
• Spektro savybės: kvazarų spektrai pasižymi labai plačiomis emisijos linijomis (iš plataus greičių intervalo kilusių jonizuotų dujų), kurios skiriasi nuo įprastinių žvaigždžių spektrų. Buvo atskiriami „platių linijų sritis“ (BLR) ir „siaurų linijų sritis“ (NLR).
• Radijo ir radijo-tylus klasifikavimas: yra radijo-labai aktyvių („radio-loud“) ir palyginti radio-tūlių („radio-quiet“) kvazarų.
• Multibandinė spinduliuotė: kvazarai skleidžia energiją visame elektromagnetinio spektro diapazone — radijas, infraraudas, optinė, ultravioletinė ir X spinduliuotė.

Tolimos vietos ir kosmologinė reikšmė

Pirmieji kvazarai buvo atpažinti pagal stiprią, didelio raudonojo poslinkio elektromagnetinę spinduliuotę, o jų išvaizda priminė žvaigždes, todėl jie buvo pavadinti „kvazihvaigždiniais“. Jie yra tokie šviesūs, kad net vienas kvazaras gali būti ryškesnis už visą Pieno kelią — jų šviesis gali siekti ar viršyti 100 Pieno kelio šviesiųjų ekvivalentų.

Jau 2011 m. žinomas vienas labai tolimas kvazaras turėjo raudonąjį poslinkį 7,085 (tai reiškia matomą atstumą — maždaug 29 mlrd. šviesmečių taikant komovingo atstumo sąvoką; ^{[atnaujinta])}), tačiau vėliau aptikti dar tolesni kvazarai (iki maždaug z ≈ 7.6), todėl tolimojo Visatos periodo tyrimai nuolat pildosi naujais atradimais. Tokie tolimi objektai yra svarbūs, nes padeda tirti ankstyvosios Visatos sąlygas ir reionizacijos epochą.

Kvazarų evoliucija ir poveikis galaktikoms

Kvazarai dažniausiai buvo žymiai dažnesni ankstyvojoje Visatoje, kai galaktikos turėjo daugiau dujų ir dulkių, tinkamų maitinti centrines juodąsias skyles. Akrecijos procesas ir junginiai su čiurkšlėmis gali išstumti arba jonizuoti aplinkines dujas — vadinamasis kvazarų „feedback“ (grįžtamojo poveikio) mechanizmas turi didelę reikšmę galaktikų evoliucijai, nes gali slopinti žvaigždžių susidarymą arba formuoti didelius aidius aplinkoje.

Daugumos šiandieninių galaktikų, įskaitant Pieno kelią, centrinės juodosios skylės galėjo praeityje būti aktyvios kaip kvazarai ar kitos aktyvios galaktikos. Dabar jos dažnai yra „neaktyvios“, nes aplinkinių dujų nepakanka, kad tęstų intensyvią akreciją ir stiprią spinduliuotę.

Kaip kvazarai padeda mokslui

• Kvazarai naudojami kaip šviesos šaltiniai, pro kuriuos galima tyrinėti tarpgalaktinį ir kosminį dujų debesų sudėtį pagal absorbcines linijas.
• Juos naudoja kosmologinei raudonųjų poslinkių apibrėžčiai ir ankstyvosios Visatos studijoms, įskaitant reionizacijos proceso tyrimą.
• Stebėjimai įvairiuose bangų ruožuose (optika, radijas, infraraudonieji ir rentgeno) leidžia atskleisti akrecijos fizikos, juodųjų skylių sukimų bei čiurkšlių savybes.

Santrauka — svarbiausi faktai

• Kvazarai yra kompaktiški, bet labai ryškūs aktyvūs galaktikų branduoliai, dažnai susiję su supermasyviomis juodosiomis skylėmis.
• Jų energija daugiausia gaunama iš materijos akrecijos į akrecinį diską ir kartais stiprių čiurkšlių (jetų).
• Spektruose vyrauja labai plačios emisijos linijos, o jų spinduliuotė dengia platų elektromagnetinio spektro diapazoną.
• Ankstyvosios Visatos metu kvazarai buvo žymiai dažnesni ir prisidėjo prie galaktikų evoliucijos bei reionizacijos procesų.

Kvazarai tebėra aktyvi tyrimų sritis: stebėjimai naujais teleskopais ir daugiabanginė analizė leidžia vis geriau suprasti juodųjų skylių augimą, akrecijos fiziką ir kvazarų vaidmenį Visatos istorijoje.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra kvazaras?

Klausimas: Kaip toli galima rasti kvazarų?

K: Koks yra jų ryškumo pokyčių mechanizmas?

K: Kas, kaip manoma, yra kvazarų centre?

K: Iš kur gaunama jo energija?

K: Kiek jie yra šviesūs, palyginti su kitomis galaktikomis?

K: Kodėl jie buvo labiau paplitę ankstyvojoje Visatoje?

Paieška pagal raidę