Քվազար

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
ԳԲԻ508

Երկնային ծագում ունեցող ռադիոալիքների ճառագայթման աղբյուրը` քվազարը, հզոր էնեգիայով օժտված հեռավոր գալակտիկայի կորիզ է։ Առաջին անգամ այդ չափազանց պայծառ երկնային մարմինների ուշադրության արժանանալու պատճառը նրա էլեկտրամագնիսական ճառագայթման սպեկտրում կարմիր շեղման գրանցումն էր ինչպես տեսանելի լույսի, այնպես էլ ռադիոալիքային տիրույթներում։ Այլ խոսքով աստղը կազմող նյութի ճառագայթման հաճախությունը ավելի փոքր էր, քան երկրային պայմաններում նույն նյութի ճառագայթման հաճախությունը։ Բացի այդ ճառագայթման անկյունային բաշխվածությունը առավելապես նմանեցվում էր կետային աղբյուրի, ասել է թե աստղերի ճառագայթմանը, քան ձգված աղբյուրի տեսքով գալաքտիկաների ճառագայթմանը։[1]

Ընդհանուր նկարագրություն[խմբագրել]

Առաջին քվազարները հայտնաբրվել են 1950-ական թվականների վերջին և 1960-ակաների սկզբին։ Սկզբում քվազարները սահմանվում էին որպես երկնային մարմինների մի դաս են, որոնք օպտիկական տիրույթում նման են աստղերին, բայց ունեն ուժեղ ռադիոճառագայթում և չափազանց փոքր ճառագայթման անկյունային բաշխվածություն[2]։ Այս սահմանումը ընդհանրապես ասած ճիշտ է, սակայն ժամանակի ընթացքում հայտնաբերվցին նաև հանգիստ քվազարներ, որոնք զուրկ էին ուժեղ ռադիոճառագայթումից։ Տեսություններից մեկի համաձայն քվազարները իրենցից ներկայացնում են նախնական էտապում գտնվող զարգացող գալակտիկաներ, որոնցում վիթխարի զանգվածով սև խոռոչը կլանում է շրջակա նյութը։ Առաջին քվազարը հայտնաբերվել է 1950-ականների վերջին Ալան Սենդջիջի և Տոմաս Մետյուզի կողմից և համարակալվեց որպես 3C 48։ 1963-ին, երբ արդեն հայտնի էին 5 քվազարներ, աստղագետ Մարտին Շմիտը ապացուցեց, որ քվազարների սպեկտորը ուժեղ շեղված է դեպի կարմիրի սահմանը։ Ընդունելով, որ այդ կարմիրի շեղուման պատճառը տիեզերական բոլոր մարմիններին բնորոշ Հաբբլի երևույթն է, հաջողվեց որոշել այդ մարմինների դիրքը տիեզերքում։ Անմիջապես դրանից հետո Յ. Ն. Եֆրեմովի և Ա. Ս. Շառովի կողմից 3C 273 քվազարի ֆոտոմետրական չափումների արդյունքում բացահայտվեց քվազարի պայծառության պարբերական փոփոխման երևույթը` մի քանի օր պարբերությամբ։ Ներկայումս ընդունված է համարել, որ ճառագայթման աղբյուր է հանդիսանում գալակտիկայի կենտրոնում գտնվող վիթխարի զանգվածով սև խոռոչը և հետևաբար քվազարի կարմիրի շեղումը մեծ է տիեզերեկանից` Էնշտեյնի ընդհանուր հարաբերականության տեսության գրավիտացիոն շեղման չափով։[3] Մինչև հիմա հայտնաբերված քվազարների քանակը շատ դժվար է որոշել, քանի որ չկա հստակ սահման քվազարների և այլ ակտիվ Գալակտիկաների միչև։ Ամենամոտ և ամենապայծառ քվազարներից է համարվում 3C 273, որն ունի 13m պայծառություն և 2.44 միլլիարդ լուսային տարով հեռու է մեզանից։ Ամենահեռու քվազարները իենց ահռելի պայծառության (հասարակ Գալակտիկաների պայծառությունը 100 անգամ գերազանցող) շնորհիվ գրանցվում են ռադիոտելեսկոպների օգնությամբ 12 միլլիարդ լուսային տարի հեռավորություների վրա։ Վերջին հետազոտությունները ցույց են տվել, որ քվազարների մեծամասնությունը գտնվում են շատ մեծ չափերով էլիպտիկ գալակտիկաների մերձակայքում։ Քվազարներին համեմատում են տիեզերքի փարոսների հետ։ Նրանք երևում են մեծ հեռավորություններից, նրանցով հետազոտում են տիեզերքի զարգացումն ու կառուցվածքը, որոշում են նյութի բաղադրությունը։

Հատկություններ[խմբագրել]

Հայտնի են ավելի քան 200.000 քվազարներ։ Բոլոր դիտարկվող քվազարների սպեկտրների կարմիր շեղումը` ալիքի երկարության հարաբերական փոձոխույունը, 0.056-ից 7.085-ի սահմաններում է։ Կիրառելով Հաբելլի օրենքը կարմիր շեղման այս սահմանների համար կարող ենք ցույց տալ որ նրանք գտնվում են 600 միլլիոնից և 28 բիլլիոն լուսային տարներ հեռավորությունների վրա։ Քվազերների ահռելի հեռավորության և լույսի արագության վերջավոր լինելու պատճառով մենք տեսնում ենք նրանց և նրանց շրջակա տարածությունը տիեզերքի գոյացություն շատ վաղ ժամանակահատվածում։ Ամենապայծառ քվազարը երկնքում 3C 273 քվազարն է, որը գտնվում է Կույսի համաստեղությունում։ Այս օբյեկտը 33 լուսային տարի հեռավորության վրա երկնքում կփայլեր այնպես ինչպես մեր Արեգակը։ Հետևաբար այս քվազարի պայծառությունը 2 ճ 1012 անգամ մեծ է քան մեր արեգակինը։ Սակայն սա ճիշտ է, եթե ենթադրենք, որ այն ճառագայթում է բոլոր ուղղություններով։ Մինչդեռ ակտիվ գալակտիկաների կորիզը կարելի է նմանեցնել նյութի և էներգիայի հզոր շիթ արտանետող հռթիռի հետ, ուստի այն ճառագայթում է միայն որոշակի ուղղություններով։ Քվազարները ավելի տարածված են եղել վաղ տիեզերքում։ Մարտեն Շմիտի այս բացահայտումը, 1967 թվականի սկզբում, հիմնավոր ապացույց էր ընդեմ Ֆրեդ Հոյլի “Կայուն Վիճակի Տիեզերաբանության” և հավաստում էր Մեծ Պայթունի գաղափարի վրա հիմնված զարգացող տիեզերքի վարկածը։ Քվազարների ճառագայթման օգնությամբ կարելի է որոշել սև խոռոչների տեղը, որոնք աճում են սեփական գալակտիկայի աստղերի զանգվածի աճին համընթաց, ներկայումս անհասկանալի ճանապարհով։ Կա տեսակետ, որ քվազարից ելնող շիթերը` բոցամուղերը, ճառագայթումը և քամիները, արգելում են սեփական գալակտիկայում նոր աստղերի ձևավորմանը։ Հայտնաբերվել է, որ տարբեր քվազարների պայծառությունը պարբերաբար փոփոխվում է մի քանի ամիսների, շաբաթների, օրերի և ժամերի ընթացում։ Սա նշանակում է որ քվազարները գեներացնում և ճառագայթում են իրենց էներգիան շատ փոքր տեղամասից։ Այնպես որ քվազարի յուրաքանչյուր մաս պետք է մշտապես կապի մեջ լինի մյուս մասերի հետ, համակարգելով պայծառության տատանումները որոշակի ժամանակային տիրույթում։ Այն քվազարը որի պայծառությունը տատանվում է մի քանի շաբաթվա ընթացքում, չափերով չի կարող ավելի մեծ լինել մի քանի լուսաին շաբաթներից։ Այսպիսի հզոր ճառագայթումը փոքր տեղամսից պահանջում է ավելի արդյունավետ սնուցման աղբյուր քան միջուկային աստղերը սնող միջուկային ռեակցիանրը։ Գրավիտացիոն փոխազդեցությամբ պայմանավորված նյութի կլանումը զանգվածային սև խոռոչի կողմից միակ հայտնի պրոցեսն է որի ընթացքում կարող է արտամղվել այդպիսի շարունակական բարձր հզորություններ։ Քվազարներն օժտված են ակտիվ գալակտիկաների հատկություններով, սակայն ավելի հզոր են։ Նրանց ճառագայթման մասամբ մոտ 10 տոկոսը ոչ ջերմային բնույթի է, սակայն ռադիոգալակտիկաների նման ունեն բոցամուղեր, որոնք կրում են զգալի չափի (բայց քիչ հայտնի) էներգիա, տարածվելով մեծ էներգիայով օժտված մասնիկների տեսքով։ Քվազարներ կարելի է հայտնաբերել էլեկտրամագնիսական ճառագայթման սպեկտրի ողջ տիրույթում, ներառյալ ռադիո, ինֆրակարմիր, օպտիկական, ուլտրամանուշակագույն, ռենգենյան և անգամ գամմա-ճառագայթման տիրույթները։ Քվազարների մեծամասնությունը հանգիստի համակարգում ճառագայթում են մոտիկ ուլտրամանուշակագույն տիրույթում ¥ալիքի երկարությունը 1216 անգստրեմին մոտ¤, սակայն այս աղբյուրների ահռելի կարմիրի շեղման պատճառով ճառագայթման ալիքի երկարության գագաթը նկատվում է մոտիկ ինֆրակարմիրի սահմանում` 9000 անգստրեմին մոտ։ Քվազարներից շատ քչերը են հանդես բերում ուժեղ ռադիո ճառաայթում, որը առաջանում է լույսի արագությանը մոտ արագությամբ շարժվող նյութի շիթերից։ Քվազարների կարմիր շեղումը չափվում է առավել պայծառ սպեկտրալ գծերի օգնությամբ, որոնք գերակշռում են օպտիկական և ուլտրամանուշակագույն տիրույթներում։ Այս գծերը ավելի պայծառ են անընդհատ սպեկտրից և այդ պատճառով նրանց անվանվում են ճառագայթման գծեր։ Այս ճառագայթման գծերի հաստությունները Դոպլերյան շեղման արդյունք են և առաջացնում են ճառագայթող գազի լույսի արագությունը մոտ արագությամբ շարժման հետևանքով։ Արագ շարժումը բացահայտում է արտամղվող գազի մեծ զանգվածի առկայությունը։ Ջրածնի, հելիումի, ածխածնի, մագնեզիումի, երկաթի և թթվածնի ճառագայթման գծերը հանդիսանում են ամնեապայծառ գծերը։ Այսպիսի ճառագայթում ապահովող ատոմներ կարող են լինել ինչպես չեզոք, այնպես էլ ուժեղ իոնացված։ Իոնիզացման նման բարձր աստիճանը ցույց է տալիս, որ պրոցեսն ընթացել է քվազարի ճառագայթման ընթացքում։

Գեներացիան և ճառագայթումը[խմբագրել]

Օժտված լինելով ակտիվ գալակտիկաներին բնորոշ հատկություններով, քվազարի ճառագայթումը կարելի է համեմատել փոքր սև խոռոչներից սնվող ակտիվ գալակտիկաների ճառագայթման հետ։ Հայտնի ամնեապայծառ քվազարը ճառագայթում է 1040Վտ և տարեկան կլանում է հազար արեգակնային զանգված։ Քվազարները միանում և անջատվում են կախված իրենց շրջակա միջավայրից և երբ վերջանում է նրան շրջապատող գազը և փոշին այն դառնում է հասարակ գալակտիկա։ Սովորաբար քվազարների հետ են կապում նաև Մեծ պայթունի ավարտին նյութի ապաիոնիզացման խնդրի լուծումը։ Հետազոտման պատմությունը Առաջին քվազարը հայտնաբերվել է 1950-ակաների վերջում ռադիոհեռադիտակի միջոցով։ Նրանցից շատերը գրանցված էին որպես ռադիոալիքներ ճառագայթող աղբյուրներ առանց տեսանելի օբյեկտի։ Այս օբյեկտներից հարյուրը արձանագրվել են 1960 թվականին և տպագրվել են Քեմբրիջի երրորդ կատալոգում, այնպես ինչպես աստղագետները տեսածրել են երկնքը օպտիկական եղանակով։ 1960 թվականին 3C 48 ռադիոճառագայթման աղբյուրը վերջապես կապվեց օպտիկական օբյեկտի հետ։ Աստղագետները հայտնաբերեցին թվացյալ թույլ կապույտ աստղը ռադիոճառագայթման աղբյուրի գտնվելու վայրում և ստացան նրա սպեկտրը։ Ջոն Բոլտոնը հայտարարեց, որ աղբյուրը պարունակում է անծանոթ և լայնաշերտ ճառագայթման մի շարք գծեր, ավելացնելով, որ նման մեծ կարմիրի շեղումներ հնարավոր չեն։ 1962-ին առաջըթաց տեղի ունեցավ, պայմանավորված մեկ այլ ռադիոճառագայթման աղբյուրուրի` 3C 273 հայտնագործմամբ։ Կիրիլ Հազարդի և Ջոն Բոլտոնի չափումների ընթացքում հնարավոր եղավ ստանալ օպտիկական սպեկտորը Հեյլի 200-դույմանոց հեռադիտակի շնորհիվ, որը գտնվոմ էր Պալոմար սարի վրա։ Այդ սպեկտորը ցույց տվեց հենց նույն տարօրինակ ճառագայթման գծերը։ Շմիտը հասկացավ որ սա ջրածնի սպեկտրալ գծերի կարմիր շեղումն է 15.8 տոկոսի դեպքում։ Պարզվեց, որ 3C 273 քվազարը հեռանում է 47,000կմ/վ արագությամբ։ Այս հեայտնագործությոնը հեղափոխեց քվազարների հետազոտությոնները և թոյլ տվեց մյուս աստղագետներին այլ ռադիոճառագայթման աղբյուրներից գտնել կարմիրի շեղման գծեր։ Ինչպես և ենթադրում էր Բոլտոնը 3C 48-ը ունի 37% լույսի արագության կարմիր սահման։ Ավելի ուշ պարզվեց որ ոչ բոլոր քվազարները ունեն հզոր ճառագայթում։ 1979 թվականին Էնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսությունից կանխատեսված գրավիտացիոն ոսպնյակի էֆֆեկտը փորձնականորեն հաստատվեց 0957+561 զույգ քվազարների պատկերից։ 1980-ականերին մշակվեց միասնական մոդել, որում քվազարը դասկարգված էր որպես ակտիվ գալակտիկաների հատուկ տիպ։ Քվազարների վիթխարի պայծառությունը կենտրոնում գտնվող շատ մեծ զանգվածով սև խոռոչի առկայությունն է։ Այս մեխանիզմը բացատրում է նաև թե ինչու են քվազարները ավելի շատ եղել տիեզերքի գոյության ավելի վաղ շրջանում քան այժմ։ Բանն այն է, որ էներգիայի արտադրությունը ավարտվում է, երբ գերզանգվածեղ սև խոռոչը կլանում է իր շրջապատի ամբողջ գազը և փոշին։ Դա նշանակում է որ շատ ու շատ գալակտիկաներ, այդ թվում նաև մերը, արդեն անցել են ակտիվ շրջանը և հիմա հանգստի վիճակում են։ Նրանց չի բավարարում իրենց կենտրոնում գտնվող սև խոռոչին սնուցելու համար անհրաժեշտ քանակությամբ նյութ, որը կապահովեր այդ տարորինակ մարմինների շարունակական ճառագայթումը։

Հղումներ[խմբագրել]

  1. (ռուսերեն) Засов А. В., Постнов К. А. Ядра галактик. Общие сведения. // Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — Т. 3. — С. 371. — 496 с. — ISBN 5-85099-169-7
  2. (ռուսերեն) (Անգլերեն) Стивен П. Маран. Астрономия для «чайников» = Astronomy for dummies. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. — С. 198-200. — 256 с. — ISBN 5-8459-0612-1]
  3. (ռուսերեն) А. Д. Чернин, Л. Н. Бердников, А. С. Расторгуев «Большая наука астрономия»