Seit der Antike lieben Astronomen Ordnung – alles wird gezählt, klassifiziert und identifiziert. Doch der Nachthimmel überrascht aufmerksame Beobachter immer wieder und wirft ständig neue und unbekannte Objekte in die Sternenkataloge. Quasare, die erst vor 40 Jahren entdeckt wurden, haben Wissenschaftler mit ihrer phänomenalen Helligkeit und kompakten Größe ernsthaft verwirrt. Und erst seit kurzem ist es Astrophysikern gelungen zu verstehen, woher diese „Dinosaurier des Universums“ die nötige Energie nehmen, um mit so erstaunlicher Helligkeit am Sternenhimmel zu leuchten.

Auf dem Foto: Ein im Gravitationsfeld eines massereichen Schwarzen Lochs gefangener Stern wird zunächst durch Gezeitenkräfte auseinandergerissen und dann in Form eines hell leuchtenden, stark ionisierten Gases vom Schwarzen Loch absorbiert. Nach einer solchen „Bekanntschaft“ bleibt vom Stern nur noch eine kleine, verdünnte Wolke übrig, die sich um das Schwarze Loch dreht.

„Unnötige“ Entdeckung

Im Jahr 1960 entdeckten die Astronomen T. Matthews und A. Sandage bei der Arbeit an einem 5-Meter-Teleskop auf dem Mount Palomar in Kalifornien einen unauffälligen Stern der 13. Größe, der in einem Amateurteleskop kaum sichtbar war und im Sternbild Jungfrau beobachtet wurde. Und aus diesem Funken entzündete sich die Flamme!

Alles begann damit, dass Martin Schmidt 1963 entdeckte, dass dieses Objekt (laut Katalog 3C 273) eine sehr große Rotverschiebung aufweist. Das bedeutet, dass er extrem weit von uns entfernt ist und sehr hell ist. Berechnungen ergaben, dass sich 3C 273 in einer Entfernung von 620 Megaparsec befindet und sich mit einer Geschwindigkeit von 44.000 km/s entfernt. Aus einer solchen Entfernung kann man keinen gewöhnlichen Stern sehen, und da der Quasar sehr klein war, sah er nicht wie ein großes Sternensystem wie eine Galaxie aus.

Ebenfalls im Jahr 1963 wurde 3C 273 mit einer starken Radioquelle identifiziert. Damals waren Radioteleskope bei der Bestimmung der Einfallsrichtung von Radiowellen nicht so genau wie heute, daher wurden die Sternkoordinaten des Quasars 3C 273 durch Beobachtung seiner Mondbedeckung am Parksky-Observatorium in Australien bestimmt. So erschien vor den staunenden Augen der Astrophysiker ein völlig ungewöhnliches Objekt, das im sichtbaren und Funkbereich elektromagnetischer Wellen hell funkelte. Derzeit wurden mehr als 20.000 solcher sternähnlichen Objekte entdeckt, von denen einige auch im Röntgen- und Radiobereich deutlich sichtbar sind.

Die Moskauer Astronomen A. Sharov und Yu. Efremov beschlossen herauszufinden, wie sich die Leuchtkraft von 3C 273 in der Vergangenheit veränderte. Sie fanden 73 Fotos des Objekts, von denen das früheste aus dem Jahr 1896 stammt. Es stellte sich heraus, dass das Objekt 3C 273 seine Helligkeit mehrmals um fast das Zweifache und manchmal, beispielsweise im Zeitraum von 1927 bis 1929, um das Drei- bis Vierfache änderte.

Man muss sagen, dass das Phänomen der variablen Helligkeit schon früher entdeckt wurde. So zeigten Studien, die 1956 am Pulkovo-Observatorium durchgeführt wurden, dass der Kern der Galaxie NGC 5548 seine Helligkeit im Laufe der Zeit recht stark ändert.

Теперь специалисты понимают всю важность этого наблюдения, но несколько десятилетий назад ученые были убеждены, что излучение от ядер галактик в оптическом диапазоне обеспечивается исключительно миллиардами находящихся там звезд, и даже если несколько тысяч из них по каким-то причинам погаснут, то с Земли этого заметно wird nicht. Wissenschaftler argumentierten, dass dies bedeutet, dass die meisten Sterne im galaktischen Kern synchron „blinken“ sollten! Obwohl natürlich kein Dirigent ein solches Orchester leiten kann. Gerade wegen ihrer absoluten Unverständlichkeit erregte diese Entdeckung daher keine große Aufmerksamkeit.

Weitere Beobachtungen zeigten, dass Veränderungen der Strahlungsintensität über einen Zeitraum von mehreren Monaten ein häufiges Phänomen bei Quasaren sind und die Größe des Strahlungsbereichs nicht die Entfernung überschreitet, die das Licht in diesen wenigen Monaten zurücklegt. Und damit Änderungen an allen Punkten der Region synchron erfolgen, ist es notwendig, dass Informationen über die beginnende Änderung Zeit haben, alle Punkte zu erreichen. Es ist klar, dass die Materie eines Quasars Licht nicht auf Befehl, sondern aufgrund der auf ihm ablaufenden Prozesse aussendet, aber die Tatsache der Synchronizität, also der Gleichzeitigkeit, Änderungen der Bedingungen und der Strahlungsstärke, weist auf die Kompaktheit dieses Quasi-Sterns hin Objekt. Der Durchmesser der meisten Quasare überschreitet offenbar nicht ein Lichtjahr, was 100.000 Mal kleiner als die Größe der Galaxie ist, und sie leuchten manchmal so stark wie hundert Galaxien.

Wer ist wer

Wie üblich begannen unmittelbar nach der Entdeckung der Quasare Versuche, neue Gesetze der Physik einzuführen, obwohl zunächst nicht einmal klar war, aus welcher Art von Substanz sie bestehen, so ungewöhnlich war das Emissionsspektrum von Quasaren. Es verging jedoch nur sehr wenig Zeit, und die chemische Zusammensetzung der emittierenden Regionen von Quasaren konnte anhand der Spektrallinien bekannter chemischer Elemente identifiziert werden. Wasserstoff und Helium auf Quasaren sind mit denen auf der Erde identisch, allerdings sind ihre Emissionsspektren, wie sich herausstellt, aufgrund ihrer hohen Fluchtgeschwindigkeit stark rotverschoben.

Die heute am weitesten verbreitete Ansicht ist, dass ein Quasar ein supermassereiches Schwarzes Loch ist, das umgebende Materie ansaugt (Materieakkretion). Wenn sich geladene Teilchen einem Schwarzen Loch nähern, beschleunigen sie und kollidieren, was zu einer intensiven Lichtemission führt. Wenn das Schwarze Loch ein starkes Magnetfeld hat, verdreht es die fallenden Teilchen zusätzlich und sammelt sie in dünnen Strahlen, Jets, die von den Polen wegfliegen.

Unter dem Einfluss starker Gravitationskräfte, die von einem Schwarzen Loch erzeugt werden, strömt Materie zum Zentrum, bewegt sich jedoch nicht entlang eines Radius, sondern entlang sich verjüngender Kreise – Spiralen. In diesem Fall zwingt der Drehimpulserhaltungssatz die rotierenden Teilchen dazu, sich immer schneller zu bewegen, je näher sie dem Zentrum des Schwarzen Lochs kommen, und sammelt sie gleichzeitig in einer Akkretionsscheibe, so dass die gesamte „Struktur“ des Quasars etwas ist erinnert mit seinen Ringen an Saturn. In einer Akkretionsscheibe sind die Teilchengeschwindigkeiten sehr hoch und ihre Kollisionen erzeugen nicht nur energiereiche Photonen (Röntgenstrahlen), sondern auch andere Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung. Bei Kollisionen nehmen die Energie der Teilchen und die Geschwindigkeit der Kreisbewegung ab, sie nähern sich langsam dem Schwarzen Loch und werden von diesem absorbiert. Ein anderer Teil der geladenen Teilchen wird durch das Magnetfeld zu den Polen des Schwarzen Lochs gelenkt und fliegt von dort mit enormer Geschwindigkeit heraus. So entstehen die von Wissenschaftlern beobachteten Jets, deren Länge 1 Million Lichtjahre erreicht. Teilchen im Jet kollidieren mit interstellarem Gas und senden dabei Radiowellen aus.

Im Zentrum der Akkretionsscheibe ist die Temperatur relativ niedrig und erreicht 100.000 K. Dieser Bereich sendet Röntgenstrahlen aus. Etwas weiter vom Zentrum entfernt ist die Temperatur noch etwas niedriger – etwa 50.000 K, wo ultraviolette Strahlung emittiert wird. Nähert man sich der Grenze der Akkretionsscheibe, sinkt die Temperatur und in diesem Bereich kommt es zur Abstrahlung elektromagnetischer Wellen immer längerer Länge, bis hin zum Infrarotbereich.

Wir dürfen nicht vergessen, dass das Licht entfernter Quasare sehr „gerötet“ zu uns kommt. Astronomen verwenden den Buchstaben z, um den Grad der Rötung zu quantifizieren. Es ist der Ausdruck z+1, der zeigt, um wie viel die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, die von der Quelle (Quasar) zur Erde geflogen ist, zugenommen hat. Erscheint also die Meldung, dass ein Quasar mit z=4 entdeckt wurde, bedeutet das, dass seine ultraviolette Strahlung mit einer Wellenlänge von 300 Nanometern in Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von 1.500 Nanometern umgewandelt wird. Für die Forscher auf der Erde ist das übrigens ein großer Erfolg, denn der ultraviolette Teil des Spektrums wird von der Atmosphäre absorbiert und diese Linien wären nie beobachtet worden. Hier vergrößerte sich die Wellenlänge aufgrund der Rotverschiebung, quasi gezielt, um die Erdatmosphäre zu passieren und in Instrumenten aufgezeichnet zu werden.

Einer anderen Sichtweise zufolge sind Quasare die ersten jungen Galaxien, und wir beobachten lediglich den Prozess ihrer Entstehung. Es gibt jedoch auch eine Zwischenversion, obwohl es genauer wäre, eine „einheitliche“ Version der Hypothese zu sagen, wonach ein Quasar ein Schwarzes Loch ist, das die Materie einer sich bildenden Galaxie absorbiert. Auf die eine oder andere Weise erwies sich die Annahme eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie als fruchtbar und konnte viele Eigenschaften von Quasaren erklären.

Beispielsweise beträgt die Masse eines Schwarzen Lochs im Zentrum einer typischen Galaxie 10 6 –10 10 Sonnenmassen und daher variiert sein Gravitationsradius zwischen 3 × 10 6 –3 × 10 10 km, was mit dem vorherigen übereinstimmt Schätzungen der Größe von Quasaren.

Die neuesten Daten bestätigen auch die Kompaktheit der Bereiche, von denen das Leuchten ausgeht. Beispielsweise ermöglichten 5-jährige Beobachtungen die Bestimmung der Umlaufbahnen von sechs Sternen, die um ein ähnliches Strahlungszentrum in unserer Galaxie rotieren. Einer von ihnen flog kürzlich von einem Schwarzen Loch in einer Entfernung von nur 8 Lichtstunden und bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von 9.000 km/s.

Absorptionsdynamik

Sobald Materie in irgendeiner Form um ein Schwarzes Loch herum erscheint, beginnt das Schwarze Loch, Energie auszusenden und dabei Materie zu absorbieren. Im Anfangsstadium, als sich die ersten Galaxien bildeten, gab es um die Schwarzen Löcher herum viel Materie, die für sie eine Art „Nahrung“ war, und die Schwarzen Löcher leuchteten sehr hell – hier sind sie, Quasare! Übrigens würde die Energie, die ein durchschnittlicher Quasar pro Sekunde aussendet, ausreichen, um die Erde für Milliarden von Jahren mit Strom zu versorgen. Und ein Rekordhalter mit der Nummer S50014+81 strahlt Licht aus, das 60.000 Mal intensiver ist als unsere gesamte Milchstraße mit ihren hundert Milliarden Sternen!

Wenn weniger Materie in der Nähe des Zentrums vorhanden ist, wird das Leuchten schwächer, der Kern der Galaxie bleibt jedoch weiterhin seine hellste Region (dieses Phänomen, das als „aktiver galaktischer Kern“ bezeichnet wird, ist Astronomen seit langem bekannt). ). Schließlich kommt ein Moment, in dem das Schwarze Loch den Großteil der Materie aus dem umgebenden Raum absorbiert, woraufhin die Strahlung fast aufhört und das Schwarze Loch zu einem dunklen Objekt wird. Aber sie wartet in den Startlöchern! Sobald neue Materie in der Nähe auftaucht (zum Beispiel bei einer Kollision zweier Galaxien), wird das Schwarze Loch mit neuer Kraft erstrahlen und gierig Sterne und Partikel des umgebenden interstellaren Gases absorbieren. Ein Quasar fällt also nur durch seine Umgebung auf. Moderne Technologie ermöglicht es bereits, einzelne Sternstrukturen um entfernte Quasare zu unterscheiden, die einen Nährboden für unersättliche Schwarze Löcher darstellen.

In unserer Zeit, in der galaktische Kollisionen selten sind, können Quasare jedoch nicht entstehen. Und anscheinend ist dies tatsächlich der Fall – fast alle beobachteten Quasare befinden sich in einer sehr großen Entfernung, was bedeutet, dass das von ihnen eintreffende Licht vor sehr langer Zeit emittiert wurde, damals, als die ersten Galaxien geboren wurden. Aus diesem Grund werden Quasare manchmal als „Dinosaurier des Universums“ bezeichnet, was nicht nur auf ihr äußerst respektables Alter hinweist, sondern auch auf die Tatsache, dass sie, bildlich gesprochen, „ausgestorben“ sind.

Lebensraum

Solche starken Strahlungsenergiequellen wie Quasare sind gefährliche Nachbarn, daher können wir Erdlinge uns nur darüber freuen, dass sie in unserer Galaxie und im nächsten Galaxienhaufen fehlen. Sie befinden sich hauptsächlich am äußersten Rand des sichtbaren Teils unseres Universums, Tausende Megaparsec von der Erde entfernt. Aber hier stellt sich wohl oder übel eine natürliche Frage: Widerspricht diese Beobachtung der weit verbreiteten Meinung über die Homogenität des Universums? Wie kam es, dass in einigen Galaxien Quasare existieren, in anderen jedoch nicht? Um diese Fragen zu beantworten, muss man bedenken, dass das Licht der von uns beobachteten Quasare Milliarden von Jahren gereist ist. Das bedeutet, dass Quasare den Augen der Erdbewohner in ihrer „ursprünglichen“ Form erscheinen, wie sie vor Milliarden von Jahren waren, und heute höchstwahrscheinlich ihre frühere Kraft verloren haben. Folglich „sehen“ Galaxien, die sich in der Nähe von Quasaren befinden, viel schwächere Lichtquellen. Aber wenn das Universum homogen ist, sollte das Gleiche auch für unsere Galaxie gelten! Und hier bleibt es, die kosmischen Strukturen, die uns am nächsten sind, genauer unter die Lupe zu nehmen, um Objekte zu finden, die gekühlten Quasaren, einer Art Geisterquasaren, ähneln. Es stellt sich heraus, dass solche Objekte tatsächlich existieren. Quasare, eine der ältesten Formationen, wurden fast gleichzeitig mit dem Universum geboren, also vor etwa 13 Milliarden Jahren. Darüber hinaus sind sie nicht nur extrem weit von unserer Galaxie entfernt – nach Hubbles Expansionsgesetz (je weiter ein Objekt von uns entfernt ist, desto schneller entfernt es sich) nimmt der Abstand zwischen uns stetig zu. Die am weitesten entfernten Quasare „laufen“ also mit einer Geschwindigkeit von uns weg, die nur 5 % unter der Lichtgeschwindigkeit liegt.

Variable Helligkeit

Die hellsten Quasare emittieren jede Sekunde so viel Lichtenergie wie hundert gewöhnliche Galaxien wie unsere Milchstraße (das sind etwa 10 42 Watt). Um die Freisetzung einer solchen Energiemenge sicherzustellen, absorbiert das Schwarze Loch jede Sekunde eine Masse, die der Masse der Erde entspricht, und in einem Jahr werden etwa 200 Sonnenmassen „gefressen“. Ein solcher Prozess kann nicht auf unbestimmte Zeit stattfinden – eines Tages wird die umgebende Materie austrocknen und der Quasar wird entweder aufhören zu funktionieren oder relativ schwach zu emittieren beginnen.

Das Leuchten eines Quasars nimmt also mit der Zeit ab, aber was kann dazu führen, dass die Helligkeit von Zeit zu Zeit zunimmt? Um den Mechanismus dieses Prozesses zu verstehen, bedenken Sie, dass ein Schwarzes Loch jede Materie absorbiert, nicht nur Elementarteilchen. In einer Galaxie, deren Zentrum von einem Schwarzen Loch besetzt ist, gibt es keine besondere Ordnung. Natürlich rotieren Sterne im Allgemeinen um das Zentrum, aber es gibt immer einzelne Sterne oder kleine Sternhaufen, die gegen die festgelegte Ordnung verstoßen. Sie sind diejenigen, die bestraft werden – sie werden gefangen genommen und von einem schwarzen Loch verschluckt. Wenn außerdem ein Stern ohne vorherige Zerstörung im Ganzen „verschluckt“ wird, wird nur wenig Licht freigesetzt. Der Grund dafür ist, dass die elektrische Ladung eines Sterns gleich Null ist, egal wie groß er ist. Daher strahlt es kein aktives Licht aus und verliert nicht schnell Energie und Drehimpuls, sondern sendet hauptsächlich Gravitationswellen in den umgebenden Raum aus. Das bedeutet, dass es lange Zeit um das Schwarze Loch kreist und langsam auf dieses zufällt. Wenn aber ein Stern, wenn er sich dem sogenannten Schwarzschild-Horizont eines Schwarzen Lochs nähert – dem Gravitationsradius, dessen Durchgang den Weg zurück für immer verschließt – durch Gezeitenkräfte zerstört wird, dann kann die zusätzliche Strahlung sehr spürbar sein. Nach der Absorption des Disruptors normalisiert sich das Leuchten des Quasars wieder.

Bis vor kurzem glaubte man, dass Schwarze Löcher eines der letzten Stadien der Existenz von Sternen seien und dass diese Schwarzen Löcher dann im Laufe der Zeit zu supermassiven verschmelzen. Aber woher kamen dann bei der Entstehung der ersten Galaxien massereiche Schwarze Löcher? Das Problem lässt sich leicht im Rahmen von Modellen ursprünglicher Schwarzer Löcher lösen, also solcher, die vor Beginn der Sternentstehung entstanden sind. Auch eine andere Sichtweise ist möglich – Schwarze Löcher und Sterne entstehen fast gleichzeitig und nach dem gleichen Szenario. Wolken aus Wasserstoff und dunkler Materie werden durch Gravitationskräfte komprimiert. Kleine Wolken bilden Sterne und große Wolken bilden riesige Schwarze Löcher.

Informationsanbieter

Nachdem Wissenschaftler die Struktur von Quasaren allgemein verstanden haben, versuchen sie, sie als Werkzeug für die Weltraumforschung zu nutzen. Durch die Beobachtung des Mikrolinseneffekts kann man beispielsweise dunkle Objekte erkennen, deren Masse ungefähr der Masse des Jupiter entspricht. Sie verraten sich, indem sie das Licht des Quasars ablenken, sodass wir einen kurzfristigen Anstieg seiner Helligkeit beobachten können. Wenn solche Körper entdeckt werden, könnte das Problem der Dunklen Materie gelöst werden. Für viele Wissenschaftler bedeutet die Entdeckung eines neuen Quasars nun die Entdeckung eines neuen Schwarzen Lochs. Untersuchungen eines kürzlich entdeckten Quasars mit einer Rotverschiebung von z=6,43 deuten daher darauf hin, dass das Schwarze Loch im Herzen dieses Quasars sehr massiv ist – etwa eine Milliarde Sonnenmassen. Folglich entstanden schon sehr früh massereiche Schwarze Löcher. Diese Schlussfolgerung ist für die Kosmologie äußerst wichtig. Wissenschaftler haben kürzlich erkannt, dass die Energie des Vakuums zwar extrem klein, aber von Null verschieden ist. Diese für die Wissenschaft revolutionäre Schlussfolgerung wurde erstmals auf der Grundlage einer Untersuchung der Entfernungsrate von Quasaren gezogen. Es stellte sich heraus, dass die Rotverschiebung und damit die Geschwindigkeit von Weltraumobjekten noch schneller zunimmt, wenn sie sich von der Erde entfernen, als es das Hubble-Gesetz erfordert. Dann bestätigten andere Beobachtungen, einschließlich der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, die wissenschaftliche Gemeinschaft zusätzlich in der Richtigkeit dieser Schlussfolgerung. Es stellt sich also heraus, dass sich unser Universum nicht nur allmählich ausdehnt, sondern mit immer größerer Geschwindigkeit auseinanderfliegt. Die Entdeckung der Quasare hatte großen Einfluss auf die Kosmologie und führte zu vielen neuen Modellen für den Ursprung und die Entwicklung des Universums. Und heute sind sich Wissenschaftler fast sicher, dass Schwarze Löcher eine bedeutende Rolle bei der Entstehung von Galaxien und ihrem späteren Schicksal spielen.

Sergey Rubin, Doktor der physikalischen und mathematischen Wissenschaften

Die ersten Quasare wurden Anfang der 60er Jahre des letzten Jahrhunderts von Wissenschaftlern entdeckt. Bis heute wurden bereits etwa 2.000 entdeckt. Sie sind die hellsten Objekte im Universum und haben eine 100-mal größere Leuchtkraft als alle Sterne in der Milchstraße. Die Abmessungen des Quasars entsprechen ungefähr dem Durchmesser des Sonnensystems – 9 Milliarden km. es hat eine Masse von 2 Milliarden Sonnenmassen oder mehr. Quasare sind die Zentralsterne von Galaxien und großen Sternsystemen unterschiedlicher Größe. Sie befinden sich in einer Entfernung von 2 bis 10 Milliarden Lichtjahren von der Erde. Quasare erzeugen Energiestrahlen in verschiedene Richtungen der Ebene ihrer Galaxien, deren Strahlungsenergie pro Sekunde zehntausende Male höher ist als die der größten Galaxien. Welche Funktionen erfüllen Quasare im Universum?

Antwort

Wissenschaftler wissen nicht, welche kolossale Energiequelle das Leuchten des Quasars unterstützt und warum die Strahlung von Jets mit so enormer Leistung erforderlich ist. Ein Quasar ist eine besondere Art von Stern, ähnlich wie Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien, der über eine enorme Schwerkraft verfügt und absorbierte Materie in Energie und Elementarteilchen umwandelt, aber zusätzlich über die Fähigkeit verfügt, sie in den Weltraum abzugeben. Quasare absorbieren wie Quasare Materie, aber nicht nur aus ihrer Galaxie, sondern auch aus nahegelegenen Galaxien. Wie in einem normalen Schwarzen Loch zerfällt im Inneren eines Quasars jegliche absorbierte Materie in Elementarteilchen und Energie und wird dann in Form von Lichtquanten, Infrarot- und Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Radiowellen und einer Vielzahl von Elementarteilchen emittiert. einschließlich Neutrinos.

Der Quasar strahlt all diese Energie und Materie in Form zweier entgegengesetzter Jets in den Weltraum ab. Beide Jets enthalten die Materie der Zeit in Form von Gammastrahlung, Neutrinos und anderen Teilchen, die unterschiedlich in die Vergangenheit und in die Zukunft gelenkt werden, um ihre Energie wieder aufzufüllen. Der Rest der Energie und der Elementarteilchen wird vom intergalaktischen Raum, der Dunklen Materie, absorbiert. Um diesen Prozess zu verstehen, kann man sich vorstellen, wie sich eine Galaxie mit einem Quasar im Zentrum mit einer Geschwindigkeit von 0,6 – 0,85 der Lichtgeschwindigkeit durch das Universum bewegt und enorme Energie in Form von 2 mehrere Milliarden Kilometer langen Jets aussendet. Diese Energie wird absorbiert und zum Aufbau neuer Materiearten, neuer Sterne und Galaxien genutzt.

Der Schöpfer kann jede Ebene der Intelligenz in jeder Art von Materie oder Energie erschaffen. Intelligente Quasare wandeln Materie in Energie und Elementarteilchen um und übertragen sie mithilfe der Strahlung intelligenter Dunkler Materie, die nach den vom Schöpfer des Universums festgelegten Programmen neue Materie mit den notwendigen Eigenschaften und Parametern für neue Experimente erzeugt. Daher sind Quasare und Dunkle Materie die Werkzeuge des Schöpfers, um neue Welten im Universum zu erschaffen.

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Ein Quasar ist eine Galaxie im Anfangsstadium ihrer Entwicklung, in deren Zentrum sich ein riesiges supermassereiches Schwarzes Loch befindet, dessen Masse milliardenfach größer ist als die Masse unserer Sonne. Quasare emittieren so viel Strahlung, dass sie alle anderen Objekte im Universum überstrahlen. Aus diesem Grund sind Quasare sehr schwer zu untersuchen – die emittierte Strahlung erlaubt es nicht, diese Objekte im Detail zu sehen.

Im Durchschnitt produziert ein Quasar etwa 10 Billionen Mal mehr Energie pro Sekunde als unsere Sonne. Das Schwarze Loch im Inneren des Quasars saugt absolut alles auf, was in seiner Reichweite ist. Kosmischer Staub, Asteroiden, Kometen, Planeten und sogar riesige Sterne – all das wird zum Treibstoff für diesen Riesen.

Heutzutage ist es sehr schwierig, die genaue Zahl der entdeckten Quasare zu bestimmen, was einerseits durch die ständige Entdeckung neuer Quasare und andererseits durch das Fehlen einer klaren Grenze zwischen Quasaren und anderen Arten von Quasaren erklärt wird aktive Galaxien. Im Jahr 1987 waren 3.594 Quasare bekannt. Bis 2005 stieg diese Zahl auf 195.000. Die am weitesten entfernten Quasare werden aufgrund ihrer unglaublichen Leuchtkraft, die hunderte Male größer ist als die Leuchtkraft gewöhnlicher Galaxien, mit Radioteleskopen in einer Entfernung von mehr als 12 Milliarden Lichtjahren aufgezeichnet. Jüngste Beobachtungen haben gezeigt, dass sich die meisten Quasare in der Nähe der Zentren riesiger elliptischer Galaxien befinden.

Quasare werden mit den Leuchttürmen des Universums verglichen. Sie sind aus großer Entfernung sichtbar und erforschen die Struktur und Entwicklung des Universums. Das Strahlungsspektrum des Quasars repräsentiert alle von modernen Detektoren gemessenen Wellenlängen, von Radiowellen bis hin zu harter Gammastrahlung mit einer Quantenenergie von mehreren Teraelektronenvolt. Quasare sind normalerweise von einem Ring aus kosmischem Staub umgeben, und je nach Standort gibt es zwei Arten von Quasaren. Beim ersten Typ ist der Ring so positioniert, dass er den Quasar nicht vom Beobachter abhält. Quasare des zweiten Typs werden durch die „Wand“ des Rings vor Teleskoplinsen geschützt.

Vor nicht allzu langer Zeit konnten Wissenschaftler mit einem riesigen Teleskop in Chile einen der Quasare untersuchen, der zum zweiten Typ gehört. Sie entdeckten, dass dieser Quasar von einem Nebel aus ionisiertem Gas umgeben ist, der sich über 590.000 Lichtjahre erstreckt, etwa sechsmal so groß wie der Durchmesser der Milchstraße. Der Nebel dient als Brücke, die den Quasar mit einer benachbarten Galaxie verbindet, und diese Tatsache kann als Stütze für die Hypothese angesehen werden, dass Quasare nahegelegene Sternhaufen als „Treibstoff“ nutzen.

Wissenschaftler haben vermutet, dass die Quasaraktivität durch Galaxienkollisionen verursacht wird. Zunächst kollidieren Galaxien und ihre Schwarzen Löcher verschmelzen mit dem Universum. In diesem Fall befindet sich das Schwarze Loch im Zentrum des durch die Kollision entstandenen Staubkokons und beginnt intensiv Materie zu absorbieren. Nach etwa 100 Millionen Jahren wird das Leuchten aus der Umgebung des Lochs so stark, dass Strahlungsemissionen beginnen, den Kokon zu durchbrechen. Dadurch entsteht ein Quasar. Nach weiteren 100 Millionen Jahren stoppt der Prozess und das zentrale Schwarze Loch beginnt sich wieder ruhig zu verhalten.
Erst kürzlich konnten Wissenschaftler erstmals kollidierende Quasare fotografieren. Im Rahmen der Arbeit interessierten sich Wissenschaftler für einen Doppelquasar, der sich in einer Entfernung von 4,6 Milliarden Lichtjahren von der Erde im Sternbild Jungfrau befindet.

Der Begriff „Quasar“ selbst leitet sich von den Worten ab quas istell A r und R adiosource, wörtlich übersetzt: , wie ein Stern. Dies sind die hellsten Objekte in unserem Universum und haben eine sehr starke Strahlung. Sie werden als aktive galaktische Kerne klassifiziert – diese passen nicht in die traditionelle Klassifizierung.

Viele halten sie für riesig und nehmen alles, was sie umgibt, intensiv in sich auf. Die sich ihnen nähernde Substanz beschleunigt und erwärmt sich stark. Unter dem Einfluss des Magnetfelds eines Schwarzen Lochs werden Partikel zu Strahlen gesammelt, die von seinen Polen wegfliegen. Dieser Vorgang wird von einem sehr hellen Leuchten begleitet. Es gibt eine Version, dass Quasare Galaxien am Anfang ihres Lebens sind, und tatsächlich sehen wir ihr Erscheinen.

Wenn wir davon ausgehen, dass ein Quasar eine Art Superstern ist, der den Wasserstoff verbrennt, aus dem er besteht, dann sollte er eine Masse von bis zu einer Milliarde Sonnenmassen haben!

Dies widerspricht jedoch der modernen Wissenschaft, die davon ausgeht, dass ein Stern mit einer Masse von mehr als 100 Sonnenmassen zwangsläufig instabil sein und infolgedessen zerfallen wird. Auch die Quelle ihrer gigantischen Energie bleibt ein Rätsel.

Helligkeit

Quasare haben eine enorme Strahlungsleistung. Sie kann die Strahlungsleistung aller Sterne einer ganzen Galaxie um das Hundertfache übertreffen. Die Leistung ist so groß, dass wir mit einem normalen Teleskop ein Objekt sehen können, das Milliarden Lichtjahre von uns entfernt ist.

Die halbstündige Strahlungsleistung eines Quasars kann mit der Energie vergleichbar sein, die bei einer Supernova-Explosion freigesetzt wird.

Die Leuchtkraft kann die Leuchtkraft von Galaxien um das Tausendfache übertreffen, und diese bestehen aus Milliarden von Sternen! Wenn wir die Energiemenge vergleichen, die ein Quasar pro Zeiteinheit erzeugt, beträgt der Unterschied das Zehnfache! Und die Größe eines solchen Objekts kann durchaus mit dem Volumen vergleichbar sein.

Alter

Das Alter dieser Superobjekte beträgt mehrere zehn Milliarden Jahre. Wissenschaftler haben berechnet: Wenn heute das Verhältnis von Quasaren und Galaxien 1:100.000 beträgt, dann war es vor 10 Milliarden Jahren 1:100.

Entfernungen zu Quasaren

Entfernungen zu entfernten Objekten im Universum werden mit bestimmt. Alle beobachteten Quasare zeichnen sich durch eine starke Rotverschiebung aus, das heißt sie bewegen sich weg. Und die Geschwindigkeit ihrer Entfernung ist einfach fantastisch. Für Objekt 3C196 wurde beispielsweise eine Geschwindigkeit von 200.000 km/s (zwei Drittel der Lichtgeschwindigkeit) berechnet! Und es ist etwa 12 Milliarden Lichtjahre entfernt. Zum Vergleich: Galaxien fliegen mit Höchstgeschwindigkeiten von „nur“ Zehntausenden km/s.

Einige Astronomen glauben, dass sowohl die Energieflüsse von Quasaren als auch die Entfernungen zu ihnen etwas übertrieben sind. Tatsache ist, dass es kein Vertrauen in die Methoden zur Untersuchung extrem weit entfernter Objekte gibt; trotz intensiver Beobachtungen war es nicht möglich, die Entfernungen zu Quasaren mit ausreichender Sicherheit zu bestimmen.

Variabilität

Das wahre Geheimnis ist die Variabilität von Quasaren. Sie ändern ihre Leuchtkraft mit außergewöhnlicher Häufigkeit; bei Galaxien gibt es solche Änderungen nicht. Der Änderungszeitraum kann in Jahren, Wochen und Tagen berechnet werden. Als Rekord gilt eine 25-fache Helligkeitsänderung in einer Stunde. Diese Variabilität ist charakteristisch für alle Quasar-Emissionen. Basierend auf jüngsten Beobachtungen stellt sich heraus, dass dies der Fall ist Ö Die meisten Quasare befinden sich in der Nähe der Zentren riesiger elliptischer Galaxien.

Indem wir sie studieren, werden wir uns über die Struktur des Universums und seine Entwicklung klarer.

Quasar(Englisch) Quasar) ist ein besonders mächtiger und weit entfernter aktiver galaktischer Kern. Quasare gehören zu den hellsten Objekten im Universum. Die Strahlungsleistung eines Quasars ist manchmal zehn- oder hundertmal höher als die Gesamtleistung aller Sterne in Galaxien wie unserer.

Quasare wurden ursprünglich als Objekte mit hoher Rotverschiebung identifiziert ( Rotverschiebung- Verschiebung der Spektrallinien chemischer Elemente zur roten (langwelligen) Seite) und elektromagnetischer Strahlung mit sehr kleinen Winkelabmessungen. Aus diesem Grund konnten sie lange Zeit nicht von Sternen unterschieden werden, denn Erweiterte Quellen stimmen besser mit Galaxien überein. Erst später wurden Spuren von Muttergalaxien in der Nähe von Quasaren entdeckt.

Begriff Quasar steht für „sternförmig“. Einer Theorie zufolge handelt es sich bei Quasaren um Galaxien im Anfangsstadium ihrer Entwicklung, in denen ein supermassereiches Schwarzes Loch umgebende Materie absorbiert.

Der erste Quasar, 3C 48, wurde entdeckt Ende der 1950er Jahre von Alan Sandage und Thomas Matthews während einer Radio-Himmelsdurchmusterung. Im Jahr 1963 waren bereits 5 Quasare bekannt. Im selben Jahr wies der niederländische Astronom Martin Schmidt nach, dass die Linien in den Spektren von Quasaren stark rotverschoben sind.

Kürzlich wurde angenommen, dass die Strahlungsquelle die Akkretionsscheibe eines supermassereichen Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie ist und daher die Rotverschiebung von Quasaren um den von vorhergesagten Betrag der Gravitationsverschiebung größer ist als die kosmologische A. Einstein in der Allgemeinen Relativitätstheorie (GTR). Bis heute wurden mehr als 200.000 Quasare entdeckt. Die Entfernung dazu wird durch die Rotverschiebung und die Helligkeit des Quasars bestimmt. Beispielsweise befindet sich einer der nächstgelegenen und helleren Quasare, 3C 273, in einiger Entfernung etwa 3 Milliarden Lichtjahre. Jüngste Beobachtungen zeigen, dass sich die meisten Quasare in der Nähe der Zentren riesiger elliptischer Galaxien befinden, und die unregelmäßige Variabilität der Quasarhelligkeit auf Zeitskalen von weniger als einem Tag deutet darauf hin Region der Erzeugung ihrer Strahlung hat eine geringe Größe, vergleichbar mit der Größe des Sonnensystems.

Im Durchschnitt erzeugt ein Quasar etwa zehn Billionen Mal mehr Energie pro Sekunde als unsere Sonne (und eine Million Mal mehr Energie als der stärkste bekannte Stern) und weist über alle Wellenlängenbereiche hinweg Emissionsschwankungen auf.

Der physikalische Mechanismus, der für die Erzeugung solch starker Strahlung in einem relativ kleinen Volumen verantwortlich ist, ist noch nicht zuverlässig bekannt. Die in Quasaren ablaufenden Prozesse sind Gegenstand intensiver theoretischer Forschung.

In den Spektren entfernter Quasare wurden schmale Absorptionslinien von Wasserstoff und Ionen schwerer Elemente entdeckt. Die Natur der schmalen Absorptionslinien bleibt unklar. Das absorbierende Medium können ausgedehnte Koronen von Galaxien oder einzelne Wolken aus kaltem Gas im intergalaktischen Raum sein. Es ist möglich, dass solche Wolken Überreste des diffusen Mediums sind, aus dem Galaxien entstanden sind.