Мощность излучения квазара 3С273 оказалась в 10 раз выше, чем допускает теория.

Квазары – компактные космические источники излучения огромной мощности, которая иногда в сотни раз превышает суммарную мощность излучения всех звезд нашей галактики. С того самого времени, как их обнаружили в конце 1950-х годов, они служат объектом пристального внимания астрономов: квазары помогают изучать структуру и эволюцию Вселенной, физику экстремальных состояний материи и процессов, связанных со сверхмассивными черными дырами. По современным представлениям, квазар как раз и есть сверхмассивная черная дыра с массой от сотен тысяч до десятков миллиардов масс Солнца, расположенная в центре галактики. Он притягивает окружающую материю, которая разгоняется и закручивается вокруг него в диск, нагреваясь до сверхвысоких температур. Часть плазмы с огромной скоростью выбрасывается прочь в виде узких струй, получивших название джетов. Диск и джеты служат источниками излучения, яркость которого принято характеризовать с помощью эффективной температуры – под нею понимают температуру, до которой надо нагреть так называемое черное тело, чтобы оно стало светить с той же яркостью.

Наблюдаемое изображение квазара 3С273 и его джета на частоте излучения 15 ГГц. Цветами показана различная интенсивности излучения.

Художественное изображение квазара (центра активной галактики). В центре виден аккреционный диск и джет (Источник: NASA/JPL-Caltech)

Схема наземно-космического интерферометра, составленного космическим радиотелескопом «Спектр-Р» и наземным радиотелескопом

VLA (Very Large Array – Сверхбольшая Антенная Решётка) — 27 радиотелескопов в штате Нью-Мексико (США), работающих как единая антенна (ru.wikipedia.org)

Наблюдая за одним из самых известных квазаров 3С273 с помощью уникального наземно-космического интерферометра «Радиоастрон», исследователи обнаружили нечто неожиданное: его эффективная температура оказалось чрезвычайно высокой – от 10 до 40 триллионов градусов, что примерно в 10 раз выше, чем допускает теория, описывающая общепринятый механизм излучения квазаров. Результаты наблюдений исследователи опубликовали в журнале Astrophysical Journal Letters.

Считается, что наибольшую эффективную температуру имеют джеты квазаров, и её максимум равен 500 млрд градусов. Ограничение связано с тем, что при большой плотности излучения создающие его релятивистские электроны, сталкиваясь с фотонами, отдают им свою энергию, тормозятся и «охлаждаются» – получается эффект обратной комптоновской катастрофы (такое название связано с тем, что передача энергии от фотонов к электронам называется комптоновским рассеянием света). Эффективная температура излучения свыше 10 триллионов градусов, которую наблюдали у квазара 3С273, этим объяснениям противоречит. Пока обнаруженный феномен остаётся загадкой, хотя астрофизики уже высказали несколько объясняющих гипотез. Вполне возможно, что это открытие станет новым шагом в астрофизике.

Любопытно, что именно с объекта 3C273 начинается история квазаров: описав его в 1959 году как «радиозвезду», исследователи к 1963 году пришли к выводу, что они столкнулись с новым видом космических объектов. Квазар 3C273 – самый яркий их представитель, и один из ближайших к нам (до него около трех миллиардов световых лет). Кроме того, он стал первым квазаром, у которого нашли переменность блеска; авторами открытия были советские астрономы. Было бы символично, если 3C273 снова заставит нас пересмотреть наши представления об устройстве Вселенной.

Как было сказано выше, квазар исследуют с помощью наземно-космического интерферометра со сверхдлинной базой (расстоянием между антеннами) «Радиоастрон», который состоит из российского космического радиотелескопа «Спектр-Р», работающего совместно с крупнейшими наземными телескопами разных стран. Это делает его самым большим и точным интерферометром в мире. Его угловое разрешение в тысячи раз выше, чем у космического телескопа «Хаббл». В данном случае его база составила 171 000 км. Для исследований квазара 3C273 астрономы использовали 100-метровый радиотелескоп в Эффельсберге (Германия), 110-метровый в Гринбэнке, 300-метровый телескоп Аресибо, и решетку VLA (США). В исследованиях приняли участие российские астрономы Астрокосмического центра Физического Института им. П.Н. Лебедева Российской Академии Наук и Астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ.

По материалам ФИАН .