| Регистрация | / | ВХОД |
Астрономия без конца и края
Глава десятая
Далёкие и загадочные квазары
Радиоастрономия «подарила» астрономам ещё один вид космических объектов — квазары. «Квазар» — это сокращённо «квази-звёздный радиоисточник». «Квази» означает «почти», «приблизительно». По размерам эти объекты казались похожими на звёзды, а вот излучали необыкновенно ярко. Вскоре после открытия квазаров, излучающих радиоволны, были найдены и квазары, испускающие обычный свет, таких оказалось даже больше.
Квазары удивительны своим необыкновенно сильным излучением. Один квазар светит в тысячу раз ярче, чем целая галактика с сотнями миллиардов звёзд. Но эти ярчайшие объекты открыли только полвека назад, потому что они — очень далеко и невооружённым глазом не видны.
Расстояния до квазаров — это миллиарды световых лет. Учитывая, что возраст нашей Вселенной оценивается как немного более 13 с половиной миллиардов лет, то свет от квазаров несёт нам информацию о том, что было в самом начале её возникновения.
Как же можно измерить такие несусветно огромные расстояния? Здесь на помощь приходит красное смещение.
Сэр Исаак Ньютон открыл не только закон всемирного тяготения, управляющий движением небесных тел, но много работал и со светом. Именно он назвал спектром радужную полоску, в которую превращается узкий солнечный луч, пройдя через призму. Это стало началом спектроскопии, науки, название которой можно перевести как «рассматривание спектров». Она помогает химикам, физикам, астрономам, используется в криминалистике и медицине. На самом деле это не одна наука, а много — целая группа наук, и все они помогают узнать, из чего состоит тот или иной объект, определить то или иное вещество, анализируя свет, который этот объект испускает или, наоборот, поглощает. Причём это может быть как свет, человеком видимый, так и невидимый.
Стеклянная призма превращает белый свет в разноцветный: свет разного цвета отклоняется на разные углы и получается радужный пучок лучей. Рисунок автора
Вот, например, основная идея атомно-эмиссионной спектроскопии. Химических элементов в природе известно около сотни. И у каждого из этих элементов, из которых состоят все известные нам объекты, свой собственный спектр излучения. То есть каждый из них при достаточно сильном нагреве способен испускать свет строго определённых цветов. А цвет связан с такой характеристикой излучения, как длина волны. Поэтому говорят, что у каждого элемента свой собственный набор излучаемых длин волн (длина волны — более удобная характеристика, чем цвет, потому что, например, её можно измерить, как и любую другую длину, в метрах). Таким образом, рассмотрев спектр и сравнив его с эталонными спектрами, можно однозначно сказать, какие именно химические элементы этот свет излучили.
Но если источник излучения движется, то происходит эффект, открытый Кристианом Доплером и названный его именем. Если источник удаляется, то для неподвижного наблюдателя кажется, что длина излучаемой волны увеличивается. Если же источник приближается, то наоборот — кажется, что длина волны укорачивается. И чем быстрее движется источник, тем сильнее изменяется длина волны. Доплер открыл этот эффект, наблюдая за волнами на воде.
Эффект Доплера позволяет полицейским издалека определять скорости автомобилей и выявлять нарушителей правил дорожного движения. Какая невероятная смелость была нужна, чтобы, рассматривая спектр света далёкой звёзды, нисколько не совпадающий с известными спектрами, сделать вывод, что источник света стремительно движется, поэтому мы видим его спектр сдвинутым!
Эти сдвиги называют красным и синим смещением. Названия сложились исторически. Дело в том, что в солнечной радуге у красного света — самая большая длина волны, а у сине-фиолетового — самая маленькая.
Если объект удаляется от нас, то длины излучаемых им волн увеличиваются. Учёные говорят, что спектр сдвигается в красную сторону радуги, наблюдается «красное смещение». А если объект приближается, то длины волн уменьшаются и получается «синее смещение» его спектра. Оказывается, что бóльшая часть наблюдаемых космических объектов удаляется от нас, потому что в их спектрах мы видим красное смещение. Галактики «разбегаются» в разные стороны. Когда-то этот факт стал основой гипотезы Большого взрыва, утверждающей, что наша Вселенная родилась из точечной вспышки, а мы живём на крошечном осколке, удаляющемся от места взрыва, как и все остальные космические тела. Поэтому мы и наблюдаем красное смещение, и только некоторые объекты, которые «догоняют» нас, имеют синее смещение.
Приближается к нам, например, звезда Барнарда из созвездия Змееносца. Измерения красного смещения показали, что космические тела удаляются от нас с разными скоростями: чем дальше, тем быстрее. Эдвину Хабблу удалось связать величину красного смещения и расстояние до объекта: чем больше смещение, тем дальше объект. Эта связь называется сейчас законом Хаббла, который описывает, как расширяется наша Вселенная, позволяет вычислить её размер и возраст.
Вот так учёные представляют себе квазар: бесформенное облако газа с раскалённой сердцевиной и узкие струи плазмы («джеты»), вылетающие вдоль оси вращения. Рисунок автора
У квазаров красное смещение оказалось очень велико. Это означает, что расстояние до них большое и то, что мы видим их бледными, означает, что они сияют очень и очень ярко. Предполагают, что квазар — это активное ядро галактики, в центре которого находится сверхмассивная чёрная дыра. Излучение и в видимом, и в радиодиапазонах возникает, конечно, не в самой чёрной дыре, а в окружающем её облаке газа.
Активное ядро галактики в представлении фотохудожника
Вопросы для вдумчивого читателя
1. Кто дал начало науке спектроскопии?
2. Что такое эффект Доплера?
3. Какое свойство спектров галактик стало основой гипотезы Большого взрыва?
4. О чём говорит «синее смещение» в спектре звезды Барнарда?
5. Что, скорее всего, скрывается в центре квазара?
© Автор текстов, заданий, рисунков: Антонина Лукьянова,
специально для портала «Солнышко» — solnet.ee,
опубликовано 27 ноября 2020 г.
специально для портала «Солнышко» — solnet.ee,
опубликовано 27 ноября 2020 г.
Комментарии к публикации
Астрономия без конца и края
28.09.2020, 10:05
Наталья
Спасибо за новую рубрику! Будем с дочкой читать.
09.10.2020, 10:19
Inessa
Ochen poznavatelno. Spasibo, chto pomogaete razvivat detei!
30.10.2020, 12:09
Инна
Очень познавательно. Спасибо!
23.11.2020, 10:31
Валентина
Очень интересно, доступно, познавательно. Большое спасибо!
08.12.2020, 09:04
Валентина
Ещё раз убедилась, что рубрика "Астрономия без конца и края" очень познавательная и полезнп не только для детей, но и для взрослых читателей
11.12.2020, 18:19
Редактор портала «Солнышко»
Наталья, Инесса, Инна, Валентина, спасибо за отклики! Нам очень важна обратная связь с читателями!
06.01.2021, 17:48
Алена
Очень интересно
15.01.2021, 12:45
Людмила
Дочери очень понравилась викторина. С удовольствием отвечала на вопросы. Узнали много новой информации. Хотим чаще подобные викторины!
16.01.2021, 10:09
Светлана
Спасибо большое за книгу, викторину и кроссворды! Очень интересно и познавательно!
16.01.2021, 10:25
Елена :)
Не только детям, но и взрослым интересно :) Спасибо!
18.01.2021, 09:21
Валентина
Большое спасибо за очень увлекательную книгу, за интересные викторину "Астрономия без конца и края" и кроссворд "Небесные тела".
19.01.2021, 23:31
КСЕНИЯ
спасибо за познавательную книгу! викторина супер!
24.01.2021, 11:53
Валентина
Спасибо за второй кроссворд по астрономии "Великие имена", очень интересный и позновательн.
Оставить свой комментарий