Блазары являются одним из малоизученных объектов во Вселенной. Тем не менее, ученые с 1970-х годов определили их в отдельный класс. Один из подобных представителей — ярчайший блазар, струя света которого направлена на Землю. Рассказываем, чем интересен этот блазар и подобные ему объекты.
Что такое блазар?
Блазары — это особый класс активных ядер галактик, которые образованы сверхмассивными черными дырами, питающимися огромным количеством падающих в них газа, пыли и звезд. Когда материал попадает в черную дыру, он разогревается до невероятных температур, что вызывает выброс светящихся струй вещества и излучения, распространяющихся со скоростью, близкой к скорости света. Струи блазаров могут быть настолько мощными, что способны пробивать дыры в галактиках.
Название блазаров происходит от обозначения первого изученного представителя этого класса «BL Lac» и «квазар», при этом обыгрывается совпадение с английского blaze «полыхать, пылать». Название было предложено в 1978 году астрономом Эдвардом Шпигелем.
Блaзap — ядpo aктивнoй гaлaктики, пoвepнутoй «лицoм», пoэтoму peлятивиcтcкaя cтpуя нaпpaвлeнa к нaшeй плaнeтe. Maтepиaл cтpeмитcя к ним, пoэтoму пpoиcxoдит peгуляpнaя пoдпиткa. B этиx тoчкax гpaвитaциoннoe дaвлeниe нacтoлькo пoвышeнo, чтo тeмпepaтуpa мaтepиaлa пoднимaeтcя дo миллиoнa гpaдуcoв, выpaбaтывaя гигaнтcкий пoтoк излучeния.
Haблюдaя зa блaзapoм, вы видитe пpoцecc пoдпитки гaлaктичecкoгo «лицa». Дaжe ecли блaзap удaлeн нa 9 млрд cвeтoвыx лeт, eгo cвeчeниe вce eщe дocтaтoчнo яpкoe, чтoбы пoпaдaть в oбъeктивы зeмныx тeлecкoпoв.
Как они устроены?
Блазары представляют собой активное галактическое ядро со сверхмассивной черной дырой в центре галактики, испускающее струи плазмы в виде ионизированной материи наружу во всём спектре электромагнитного излучения. Они похожи на квазары и сначала считались квазарами, только есть существенные отличия.
Блазары как тип объектов содержат два подтипа:
- Лацертиды. Типичный пример, давший название всему подтипу, — BL Ящерицы (BL Lacertae).
- Оптически быстропеременные квазары — группа квазаров, которым свойственна высокоамплитудная переменность блеска в оптическом диапазоне (Δm ≥ 3m). Типичный пример — 3C 279. Обычно имеют более сильные эмиссионные линии в оптическом спектре, чем лацертиды, и гораздо более активны в радиодиапазоне.
Объекты этого класса показывают переменность блеска на различных длинах волн и временных масштабах от часов до десятков лет, обнаруживают высокую (до 10%) и переменную линейную поляризацию излучения во всех диапазонах спектра (до 10 %).
Благодаря направленности джета на наблюдателя и высокой скорости плазмы в джете (95–99% скорости света), вблизи ядра блазаров наблюдаются кажущиеся сверхсветовые движения.
Наблюдение за блазаром чрезвычайно важно. Большинство из них ориентированы по-разному, и поэтому их свет слишком слаб, чтобы его можно было увидеть.
Сильвия Белладитта, аспирантка Университета Инсубрии в Италии
Какого размера блазары?
Средний размер блазара небольшой по космическим меркам ~30 млрд км. Это примерно равно шести расстояниям между Солнцем и Плутоном. Джеты распространяются на дистанцию более 100 000 световых лет. То есть больше, чем размер галактики Млечный Путь.
Многие из более ярких блазаров были впервые идентифицированы не как мощные далекие галактики, а как нерегулярные переменные звезды в нашей собственной галактике. Эти блазары, как настоящие нерегулярные переменные звезды, меняли яркость в периоды дней или лет, но без рисунка.
Скорость
Также для блазаров характерно нетипичное быстрое движение частиц в джетах. Их скорость колеблется между 95% и 99,9% от скорости света. Для сравнения, если разогнать обычный шар весом 7 кг до 99,9% скорости света, потребуется вся производимая энергия человечеством, вырабатываемая в течение недели.
Блазар же разгоняет суммарную массу частиц за раз до таких скоростей, сравнимой с массой Юпитера и более. Отдельную группу блазаров относят к тераэлектронвольт блазарам, так как выделяющаяся энергия на порядок выше гигаэлектронвольт у квазаров и некоторых блазаров.
Излучение блазара безопасно для нас?
Да. Ученые заявляют, что наблюдаемое излучение блазара значительно усиливается релятивистскими эффектами в струе. Этот процесс называется релятивистским излучением. Объёмная скорость его плазмы, составляющей струю, достигает 95–99% скорости света.
Эта объемная скорость не является скоростью типичного электрона или протона в струе. Отдельные частицы движутся во многих направлениях, в результате чего чистая скорость плазмы находится в указанном диапазоне.
Как нашла блазар, который «светит» на Землю?
Ученые обнаружили самый старый и самый дальний блазар, — сверхмассивную черную дыру, извергающую ошеломляющее количество света на границе пространства и времени. Его нашла группа ученых во главе с аспиранткой Университета Инсубрии в Италии Сильвией Белладиттой и получил индекс PSO J030947.49 + 271757.3 (или PSO J0309 + 27 для краткости).
Комплекс VLBA из десяти радиотелескопов обнаружил этот блазар. Выяснилось, что объекту почти 13 млрд лет. Ученые смогли обнаружить блазар только благодаря его мощности: он настолько «радиогромок», что светит даже издалека.
Это самый яркий блазар с радиоизлучением, который когда-либо видели на таком расстоянии. Это также второй по яркости блазар, излучающий рентгеновские лучи на таком расстоянии.
Характеристики блазара PSO J0309 + 27
Белладитта и ее коллеги смогли обнаружить PSO J0309 + 27 после того, как свели воедино данные нескольких обсерваторий: антенной решеткой NRAO в Нью-Мексико (США), телескопом на Гавайях (Pan-STARRS), а также космическим телескопом Wide-field Infrared Survey Explorer.
Полученный спектр подтвердил, что PSO J0309 + 27 является центром галактики, которая находится очень далеко от нас, о чем говорит красное смещение с рекордным значением 6,1, которое никогда ранее не наблюдалось у подобного объекта.
Кроме того, потребовались измерения с помощью Большого бинокулярного телескопа (LBT) в Аризоне, чтобы подтвердить — данный объект является самым отдаленным и древним блазаром из когда-либо наблюдавшихся. Дальнейшее изучение блазара с помощью космического телескопа НАСА Swift, показало, что он также является самым мощным.
Сверхмассивная черная дыра в основе PSO J0309 + 27 примерно в миллиард раз массивнее Солнца. Для сравнения, сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути лишь в 4 млн раз массивнее Солнца.
Чем интересно это открытие?
Открытие PSO J0309 + 27 проливает свет на происхождение сверхмассивных черных дыр, которых сейчас много во всей Вселенной и которые влияют на ее эволюцию.
Благодаря нашему открытию мы можем сказать, что в течение первого миллиарда лет жизни Вселенной существовало большое количество очень массивных черных дыр, испускающих мощные релятивистские струи. Это накладывает жесткие ограничения на теоретические модели, которые пытаются объяснить происхождение огромных черных дыр в нашей Вселенной.
Сильвия Белладитта, аспирантка Университета Инсубрии в Италии
Другие древние блазары, вероятно, будут обнаружены гиперчувствительными телескопами нового поколения. Эти объекты позволят заглянуть в раннюю Вселенную.
Читать далее
Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят
«Исследование провалено»: испытателям «Спутник V» больше не будут вводить плацебо