Кратко опишите суть гипотезы происхождения квазаров

Обновлено: 05.07.2024

Механизм появления квазаров состоит в следующем. На начальной стадии формирования галактики в её центральной области образуется сверхмассивная чёрная дыра.

Под влиянием гравитации к нему устремляется вся материя вокруг него. Это холодная пыль, газ и даже плазма из сформировавшихся звёзд.

В процессе стремительного падения по спирали, вещество закручивается вокруг черной дыры образуя аккреционный диск. Скорость движения материи вокруг чёрной дыры сопоставима со скоростью света.

Из за сил трения вещество сильно разогревается и возникает яркое свечение, которое многократно превышает яркость целой галактики.

В таком состоянии квазар является действующим. Квазар очищает пространство вокруг себя от пыли и газа, лишая галактику материала для формирования новых звёзд.

В настоящее время известно около 200 действующих квазаров, которых можно наблюдать с Земли. Самый близкий от нас квазар находится на расстоянии 600 млн. св.лет ( ядро галактики UGG8058).

У 10% наблюдаемых квазаров обнаружены лучистые потоки. Они состоят из заряженных частиц и имеют длину от сотен тыс. до 5 млн. световых лет. Температура в них достигает триллионов градусов.

Плазма из заряженных частиц, двигаясь вокруг чёрной дыры, генерирует сильное магнитное поле. Все заряженные частицы в окрестности начинают двигаться по силовым линиям этого поля, которые очень сильно скручены. В итоге они находят выход у магнитных полюсов.

Через эти лучистые струи выбрасываются огромные массы материи на большие расстояния с очень большими скоростями.

Таким образом можно утверждать, что активный квазар-это состояние сверхмассивной чёрной дыры на определённом этапе её формирования, когда в доступной области от неё есть достаточное количество материи для интенсивного поглощения.

Комментарии, вопросы по параграфу можно добавить на странице обсуждения.

Содержание

Приведите примеры галактик каждого типа. К какому типу галактик относится наша - Млечный Путь?

Эллиптические и сферические галактики имеют вид гладких эллипсов или кругов. Их яркость постепенно уменьшается от центра к периферии. Отличаются друг от друга эллиптические галактики меньшим или большим сжатием. Галактики, имеющие форму шара, не вращаются и не подвержены сжатию. Масса самых крупных эллиптических галактик составляет 10 13 > масс Солнца. Такую сравнительно большую массу они имеют из-за того, что в них мало газа и пыли.

Спиральные галактики состоят из ядра и спиральных ветвей. Они имеют две или более ветвей, которые могут быть одинаково или по-разному развиты. Спиральные галактики характеризуются многообразием форм и рисунков ветвей. К спиральным галактикам относятся и наша галактика — Млечный Путь. Эти галактики вращаются, они содержат большое количество газа и пыли. Спиральные галактики имеют массу от 10 10 > до 10 12 > масс Солнца.

Галактики неправильной формы не характеризуются ни симметричностью, как спиральные, ни тем более правильностью формы, как эллиптические галактики. У них отсутствует ярко выраженное ядро. Существование таких галактик можно объяснить малой плотностью в них материи или их молодым возрастом. Другой причиной появления галактик неправильной формы может быть их взаимодействие в прошлом с другими галактиками, что и привело к нарушению их формы и структуры.

Приведите гипотезы происхождения квазаров, объясните, в чём суть каждой из гипотез.

Существует несколько гипотез происхождения квазаров.

По одной из теорий, квазары представляют собой галактики на начальном этапе развития. Многие астрофизики считают, что светимость этих объектов поддерживается не термоядерным путём. Энергия квазаров — это гравитационная энергия, которая выделяется за счёт катастрофического сжатия, происходящего в ядре галактики.

Наибольшей популярностью пользуется гипотеза, согласно которой квазар является огромнейшей чёрной дырой, которая втягивает в себя окружающее вещество. По мере приближения к чёрной дыре частицы разгоняются, сталкиваются между собой, и это приводит к мощному радиоизлучению. Если у чёрной дыры есть и магнитное поле, то оно к тому же собирает частицы в пучки, которые разлетаются от полюсов. Под действием гравитационных сил, создаваемых чёрной дырой, вещество устремляется к центру, двигаясь по спиралям всё быстрее по мере приближения к нему. При столкновениях энергия частиц и скорость их движения уменьшаются, они потихоньку приближаются к чёрной дыре и поглощаются ею. Другими словами, то сияние, которое наблюдают астрономы, — это всё, что остаётся от галактики, погибшей в чёрной дыре.

Существует и объединяющий вариант гипотезы, согласно которому квазар - это чёрная дыра, поглощающая вещество формирующейся галактики.

Расскажите, как устроена наша галактика - Млечный Путь, какие созвездия она в себя включает.

Млечный Путь — галактика, в которой находятся Земля, Солнечная система и все звёзды, видимые невооружённым глазом. Относится к спиральным галактикам с перемычкой.

Млечный Путь вместе с галактикой Андромеды (M31), Треугольника (М33), и более 40 меньшими галактиками-спутниками образуют Местную Группу Галактик, которая, в свою очередь, входит в Сверхскопление Девы.

Солнечная система расположена в ветви Ориона.

Диаметр Галактики составляет около 30 тысяч парсек (порядка 100 000 световых лет, 1 квинтиллион километров) при оценочной средней толщине порядка 1000 световых лет. Галактика содержит, по самой низкой оценке, порядка 200 миллиардов звёзд (современная оценка колеблется в диапазоне предположений от 200 до 400 миллиардов). Основная масса звёзд расположена в форме плоского диска.

Лишь в 1980-х годах астрономы высказали предположение, что Млечный Путь является спиральной галактикой с перемычкой, а не обычной спиральной галактикой. Это предположение было подтверждено в 2005 году космическим телескопом имени Лаймана Спитцера, который показал, что центральная перемычка нашей галактики является большей, чем считалось ранее.

Ядро – центральная часть галактики. Для центральных участков Галактики характерна сильная концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке вблизи центра их содержится многие тысячи. Расстояния между звездами в десятки и сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца.

Предполагается, что в ядре расположена массивная черная дыра.

Галактика Млечный Путь относится к классу спиральных галактик, что означает, что у Галактики есть спиральные рукава, расположенные в плоскости диска. Солнечная система находится на расстоянии 8,5 тысяч парсек от галактического центра, на внутреннем крае рукава, носящего название рукав Ориона. Такое расположение не даёт возможности наблюдать форму рукавов визуально.

Галактическое гало имеет сферическую форму, выходящую за пределы галактики на 5-10 тысяч световых лет, и температуру около 500 000°С. Галактический диск окружен сфероидным гало, состоящим из старых звезд и шаровых скоплений , 90% которых находится на расстоянии менее 100 000 световых лет от центра галактики

Звезды и звездные скопления гало движутся вокруг центра Галактики по очень вытянутым орбитам. Так как вращение отдельных звезд происходит несколько беспорядочно (то есть скорости соседних звезд могут иметь любые направления), гало в целом вращается очень медленно. [1]

Объясните, что обнаружил Галилео Галилей при исследовании Млечного Пути с помощью телескопа.

В 1610 году Галилео Галилей при исследовании Млечного Пути с помощью телескопа обнаружил, что Млечный Путь состоит из огромного числа слабых звёзд.

Назовите имена учёных-физиков, разработавших теорию электромагнитного поля и обосновавших существование электромагнитных волн.

Прежде чем говорить о том, кто открыл электромагнитные волны, следует сказать, что первым ученым, который вообще предсказал их существование, стал Фарадей, именно он является основоположником учения об электромагнитном поле . Свою гипотезу он выдвинул в 1832-м году. Построением теории впоследствии занимался Максвелл. К 1865-му году он завершил эту работу. В результате Максвелл строго оформил теорию математически, обосновав существование рассматриваемых явлений. Им же была определена скорость распространения электромагнитных волн, совпадавшая с применявшимся тогда значением световой скорости. Это, в свою очередь, позволило ему обосновать гипотезу о том, что свет является одним из типов рассматриваемых излучений. [2]

Квазары — одни из самых ярких объектов во Вселенной, они представляют собой определённый этап в жизни галактик: так называемые галактики с активным ядром.

Большинство галактик имеют сверхмассивные чёрные дыры в своём ядре и на ранних этапах жизни галактики эти чёрные дыры окружены огромным количеством вещества, которое падает на чёрную дыру в центре. Из падающего на чёрную дыру вещества формируется гигантский вращающийся аккреционный диск. Вещество в нём испытывает трение и за счёт этого нагревается до сотен миллионов градусов.

При этом аккреционный диск генерирует ярчайшее излучение, которое может быть в сотни раз интенсивней, чем у всех остальных звёзд в этой галактике вместе взятых. Такие галактики и называют квазарами. Квазары были распространены в ранней вселенной 9-13 млрд лет назад. В то время в молодых галактиках было гораздо больше газа, чем в нынешних и этот газ как раз и служил источником вещества, для формирования аккреционных дисков.

С течением времени вещество аккреционного диска полностью падает на чёрную дыру и вокруг чёрной дыры остаётся практически пустое пространство. Пропадает аккреционный диск, чёрным дырам становится нечего поглощать и галактические ядра перестают быть активными.

Аккреционный диск в галактике ULAS J1120+0641 в представлении художника. Это очень далёкий от Солнца квазар образованный сверхмассивной чёрной дырой с массой в два миллиарда раз больше массы Солнца

Есть свидетельства того, что когда-то наша галактика — Млечный Путь когда-то тоже был квазаром. В наше время квазары могут появиться в двух случаях: при рождении новых галактик, либо при столкновении двух старых, когда количество вещества возле сверхмассивных чёрных дыр увеличивается и возможна повторная активизация ядра, но для того, чтобы говорить о появлении квазара необходимо не просто активное, а очень активное ядро.

Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!

В деле изучения космоса никак нельзя опираться на данные полученные только из одного источника. Поэтому и видов астрономии так много – не всегда можно увидеть в оптическом диапазоне то, что отлично видно в ульрафиолетовом, или , скажем радиоизлучении.

Так было и с открытием квазаров. Оказалось, что некоторые, внешне совершенно не выдающиеся блеском звездочки, если “посмотреть” на них не обычным, а радиотелескопом, “выбрасывают” в космос столько энергии в секунду, что наше Солнце едва-едва способно выдать за сотни лет непрерывной “работы”!

Квазар в представлении художника.

В упрощенном виде можно сказать, что квазар это объект похожий на звезду размерами и наблюдаемый в оптическом диапазоне как звезда, но в то же время массой и мощностью радиоизлучения, во много раз превышающие любые звезды.

Какими особенностями обладают квазары?

Исследуя спектр квазаров, астрономы убедились, что они расположены очень далеко от Земли, явно за пределами Млечного пути, в глубоком космосе. Более того – постепенно выяснилось, что квазары вообще самые далекие из доступных сегодня человеку космических объектов.

Так, уже на первых порах оказалось, что расстояние до квазара 3С 273 равно двум миллиардам световых лет, причем квазар удаляется от Земли со скоростью 50000 км/сек! По данным десятилетней давности (2005 г.), науке известно не менее 200 000 квазаров или похожих на них радиоисточников в космосе, причем самый далекий из них удален от нас примерно на 15 миллиардов световых лет!

Какой размер у квазаров

Когда стала очевидной почти невообразимая удаленность квазаров, возник вопрос, что это за тела (или системы тел) и почему они так ярко светят? Даже рядовой квазар излучает свет, в десятки и сотни раз сильнее, чем самые крупные галактики, состоящие из сотен миллиардов звезд. А есть и квазары, еще в десятки раз более яркие.

Вас может заинтересовать

При всех этих свойствах совершенно неожиданно оказалось, что блеск квазаров испытывает заметные колебания, как у переменных звезд. Самым удивительным было то, что периоды таких колебаний подчас чрезвычайно малы – недели, дни и даже меньше. Например, известен квазар с периодом изменения блеска всего около 200 секунд!

Из этого следует, что размеры квазаров очень малы и их диаметры, как правило, не превосходят несколько сотен астрономических единиц. Напомним читателю, что поперечник нашей планетной системы равен 100 а.е., а значит, по размерам квазары (и это максимальное значение) сравнимы с планетной системой.

Посчитано, что тот самый квазар с периодом в 200 секунд имеет поперечник вдвое меньше радиуса земной орбиты. Откуда же в таком малом объеме космического пространства берутся чудовищно большие запасы энергии?

Квазар 3С 273 – один из самых ранних обнаруженных квазаров. На фоне других звезд ни чем особым не выделяется. А вот энергии излучает в триллионы раз больше, чем соседи по фотографии!

Что представляет собой квазар?

Выяснено, что квазары могут существовать не более нескольких миллионов лет и за время своей жизни они излучают фантастическую энергию 1055 Дж. Однако спектр квазаров по химическому составу мало чем отличается от спектра обычных звезд.

По мнению одних астрономов квазары – это сверхзвезды с массой, в миллиард раз больше солнечной. В такой сверхзвезде в ходе термоядерных реакций превращения водорода в гелий могла бы за миллионы лет выделиться энергия в 1055 Дж. Беда в том, что по современным теоретическим представлениям звезды с массой, более чем в 100 раз большей, чем у Солнца, неустойчивы.

Другие полагают, что квазары – это сверхмассивные черные дыры с массой в миллиарды солнц. Засасывание в дыру громадных масс газа могло бы, по их мнению, привести к наблюдаемому мощному энерговыделению. Многие считают квазары активными ядрами очень далеких галактик.

Следует помнить, что, наблюдая квазары, мы видим прошлое, удаленное от нашей эпохи на миллиарды лет. Любопытно, что по мере нашего продвижения в глубины мирового пространства количество открываемых квазаров сначала увеличивается, а потом уменьшается. Этот факт доказывает, что квазары – кратковременная форма существования материи. Возможно, что квазары – это фрагменты, осколки того напоенного энергией сверхплотного тела, из которого при взрыве 15-20 миллиардов лет назад образовалась наблюдаемая часть Вселенной.

Читайте также: