slovo kvasar znamená kvazi-hvězdný rádiový zdroj. Kvasary dostaly toto jméno, protože vypadaly jako hvězdy, když si je astronomové poprvé všimli na konci 50. let a na začátku 60. let. ale kvasary nejsou hvězdy. Dnes jsou známé jako mladé galaxie, které se nacházejí v obrovských vzdálenostech od nás a jejich počet se zvyšuje směrem k okraji viditelného vesmíru. Jak mohou být tak daleko a přesto stále viditelné? Odpověď zní, že kvasary jsou extrémně jasné, až 1000krát jasnější než naše Galaxie Mléčná dráha. Víme tedy, že jsou vysoce aktivní a vyzařují ohromné množství záření v celém elektromagnetickém spektru.
protože jsou daleko, vidíme tyto objekty tak, jak byly, když byl náš vesmír mladý. Nejstarší kvasar je v současné době J0313-1806. Jeho vzdálenost byla měřena jako 13,03 miliardy světelných let, a proto ji vidíme, jak to bylo jen 670 milionů let po Velkém třesku.
co se v té době dělo v našem vesmíru, aby kvasary byly tak úžasně jasné?
astronomové nyní věří, že kvasary jsou extrémně světelnými centry galaxií v plenkách. Po desetiletích intenzivního studia máme pro tyto objekty jiný termín: kvasar je typ aktivního galaktického jádra nebo AGN. Ve skutečnosti existuje mnoho různých typů AGNs, každý s vlastním příběhem. Předpokládá se, že intenzivní záření uvolněné AGN je poháněno supermasivní černou dírou v jejím středu. Záření je emitováno, když je materiál v akrečním disku obklopujícím černou díru přehřát na miliony stupňů intenzivním třením generovaným částicemi prachu,plynu a jiné hmoty na disku, které se nespočetněkrát srazí.
vnitřní spirála hmoty v akrečním disku supermasivní černé díry-to znamená ve středu kvasaru – je výsledkem srážek částic a odrazů proti sobě a ztráty hybnosti. Tento materiál pocházel z obrovských oblaků plynu, skládajících se převážně z molekulárního vodíku, který naplnil vesmír v době krátce po Velkém třesku.
tak, jak byli v raném vesmíru, měli kvasary obrovskou zásobu hmoty, kterou se mohli živit.
jak se hmota v akrečním disku kvazaru/černé díry zahřívá, generuje rádiové vlny, rentgenové záření, ultrafialové a viditelné světlo. Kvazar je tak jasný, že dokáže zastínit celé galaxie. Ale pamatujte … kvasary jsou velmi daleko. Jsou tak daleko od nás, že pozorujeme pouze aktivní jádro nebo jádro galaxie, ve které sídlí. Nevidíme nic z galaxie kromě jejího jasného středu. Je to jako vidět v noci vzdálený světlomet automobilu: nemáte tušení, na jaký typ auta se díváte, protože všechno kromě světlometu je ve tmě.
na druhé straně existují galaxie, které nejsou klasifikovány jako kvasary, ale stále mají jasná aktivní centra, kde můžeme vidět zbytek galaxie. Příklad tohoto typu AGN se nazývá seyfertova galaxie po pozdním astronomu Carlu Keenanovi Seyfertovi, který je jako první identifikoval.
Seyfertovy galaxie tvoří snad 10% všech galaxií ve vesmíru: nejsou klasifikovány jako kvasary, protože jsou mnohem mladší a mají dobře definované struktury, spíše než spíše beztvaré a amorfní mladé galaxie, o nichž se předpokládá, že hostily kvasary již několik set milionů let po Velkém třesku.
ale jen zvážit množství energie potřebné k osvětlení objektu dostatečně, aby byl viditelný v rádiových vlnách z nejvzdálenějších koutů vesmíru, jako námořník schopen zahlédnout vzdálený maják přes celý oceán. Kvasary mohou emitovat až tisícinásobek energie kombinované svítivosti asi 200 miliard hvězd v naší vlastní galaxii Mléčné dráhy. Typický kvazar je 27 bilionkrát jasnější než naše Slunce! Nahraďte slunce na obloze kvasarem a jeho neuvěřitelná svítivost by vás okamžitě oslepila, kdybyste byli natolik hloupí, abyste se na něj přímo podívali. Pokud byste umístili kvazar do vzdálenosti Pluta, vypařil by všechny oceány Země na páru za pětinu sekundy.
astronomové věří, že většina, ne-li všechny, velké galaxie prošly v mládí, brzy po svém vzniku, takzvanou „kvasarovou fází“. Pokud ano, ustoupili v jasu, když jim došla hmota, aby nakrmili akreční disk obklopující jejich supermasivní černé díry. Po této epoše, galaxie se usadily v klidu, jejich centrální černé díry hladověly z materiálu, aby se živily. Bylo vidět, že černá díra ve středu naší vlastní galaxie krátce vzplane, nicméně, jak do ní proudí materiál, uvolňující rádiové vlny a rentgenové paprsky. Je možné, že celé hvězdy by mohly být roztrhány a spotřebovány, když překračují horizont událostí černé díry, bod bez návratu.
je však třeba zdůraznit, že naše znalosti o vývoji galaxií – od mladistvého kvasaru po klidnou galaxii středního věku-nejsou zdaleka úplné. Galaxie nám často poskytují výjimky a jako příklad nemusíme hledat nic jiného než naši vlastní Mléčnou dráhu. Nyní například víme, že před 3, 5 miliony let došlo ve středu naší galaxie k gigantické explozi známé jako seyfertova erupce. Zřejmě se soustředil na střelce a*, supermasivní černou díru Mléčné dráhy, která produkovala dva obrovské laloky přehřáté plazmy, které se rozprostíraly asi 25 000 světelných let od severního a jižního galaktického pólu. Tyto obrovské laloky se nazývají Fermi bubliny a jsou dnes viditelné na vlnových délkách gama a rentgenových paprsků (velmi vysokofrekvenční elektromagnetické emise).
takže astronomové se stále učí o specifikách evoluce galaxií.
historie kvasarů nebyla pro astronomy snadnou cestou. Když byly kvasary poprvé objeveny na konci padesátých let, astronomové používající radioteleskopy viděli hvězdné objekty, které vyzařovaly rádiové vlny (tedy kvazi-hvězdné rádiové objekty), ale které nebyly viditelné v optických dalekohledech. Jejich podobnost s hvězdami, jejich jas a malé úhlové průměry pochopitelně vedly astronomy té doby k domněnce, že se dívají na objekty v naší vlastní galaxii. Zkoumání rádiových spekter z těchto objektů však odhalilo, že jsou tajemnější, než kdokoli čekal.
mnoho časných pozorování kvasarů, včetně pozorování 3C48 a 3C273, prvních dvou kvasarů, které mají být objeveny, bylo provedeno na počátku 1960 britsko-australským astronomem Johnem Boltonem. On a jeho kolegové byli zmateni skutečností, že kvasary nebyly viditelné v optických dalekohledech. Chtěli najít takzvané „optické protějšky“ kvasarů, to je, kvasar, který by byl viditelný pro jejich oči v dalekohledu, spíše než být detekovatelný pouze pomocí rádiových nástrojů.
astronomové v té době prostě nevěděli, že kvasary jsou extrémně vzdálené, příliš vzdálené na to, aby jejich optické protějšky byly v té době viditelné ze země, přestože byly skutečně brilantními objekty. Ale pak, v roce 1963, astronomové Allan Sandage a Thomas a. Matthews našli to, co hledali: co vypadalo jako slabá Modrá Hvězda na místě známého kvasaru. Vezmeme-li jeho spektrum, byli zmateni: vypadalo to jako nic, co kdy předtím viděli. Nemohli z toho dělat hlavy ani ocasy.
poté pomocí 200palcového (5 m) dalekohledu Hale Bolton a jeho tým mohli pozorovat quasar 3C273, když procházel za měsícem. Tato pozorování jim také umožňují získat spektra. A opět spektra vypadala podivně a ukazovala nerozpoznatelné emisní čáry. Tyto linie říkají astronomům, které chemické prvky jsou přítomny v objektu, který zkoumají. Ale kvazarovy spektrální čáry byly nesmyslné, zdálo se, že naznačují prvky, které by neměly být přítomny.
byl to astronom Maarten Schmidt – který-po prozkoumání podivných emisních čar ve spektrech kvasarů-navrhl, že astronomové viděli normální emisní čáry, které byly vysoce posunuty směrem k červenému konci elektromagnetického spektra!
a tak měli svou odpověď. Červený posun byl způsoben velkou vzdáleností kvasaru. Jeho světlo je roztaženo expanzí vesmíru během jeho dlouhé cesty k nám z okraje viditelného vesmíru.
ale pokud by to byla opravdu pravda, že kvasary byly tak daleko jako směrem k okraji viditelného vesmíru, jak by mohly generovat takové hojné množství energie? V roce 1964 byla dokonce diskutována i existence černých děr. Bylo mnoho vědců, kteří je nepovažovali za nic jiného než matematické zrůdy, protože určitě nemohli existovat ve skutečném vesmíru.
takže debata o povaze kvasarů zuřila až do 70. let, kdy nová generace pozemských a kosmických dalekohledů nade vší pochybnost zjistila, že kvasary skutečně leží na obrovských vzdálenostech, že vidíme galaxie, když byly mladé, že kvasarová fáze je přirozenou fází jejich růstu. S černými dírami, které byly konečně brány vážně, astronomové nyní mohli konečně modelovat identitu téměř nepochopitelné elektrárny za kvasary: supermasivní černé díry v důsledku toho spotřebovávají ohromné množství plynu a vyzařují obrovské množství energie napříč spektrem.
tento model vysvětluje, proč kvasary sedí směrem k okraji viditelného vesmíru a proč je nevidíme blíže: protože kvasary jsou mladé galaxie, viděné nedlouho po jejich vzniku v raném vesmíru.
studium kvasarů a aktivních galaktických jader obecně se dostalo daleko, ale je toho mnoho, čemu stále nerozumíme. Domnívám se však, že součástí našeho nepochopení je selhání představivosti. Je prakticky nemožné pochopit množství energie generované motory černé díry v srdcích kvasarů, těch příšer ve tmě. Je stejně těžké ocenit, jak daleko jsou od nás. Ale to je stěží naše chyba: naše chudé opičí mozky prostě nejsou dobře vybaveny, aby se s takovými koncepty vypořádaly.
kvasary jsou jen jedním z příkladů zvířete v kosmické zoo, o kterém člověk prostě musí přijmout fakta, spíše než se je snažit pochopit.
Sečteno a podtrženo: kvasary jsou extrémně jasné a extrémně vzdálené objekty. Předpokládá se, že jejich obrovský energetický výkon je způsoben aktivitou kolem centrální supermasivní černé díry v mladých galaxiích, poblíž okraje pozorovatelného vesmíru.
zbývá několik lunárních kalendářů. Objednejte si své, než budou pryč!