Квазар

Ученые из астрофизической обсерватории Флоренции разработали методику, которая использует квазары – мощные источники радиоизлучения, для изучения истории и состава Вселенной. Для разработки нового метода, основанного на связи между светимостью квазаров в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазоне, ученые использовали все возможности современной рентгеновской обсерватории XMM-Ньютон (ЕКА). Этот подход имеет все шансы стать основным инструментом для изучения свойств нашей Вселенной.

В центре большинства галактик в нашей Вселенной располагается сверхмассивная черная дыра – объект, концентрация материи в которой настолько высока, что ничто, даже свет, не в силах вырваться из ее крепких “объятий”. Такие черные дыры имеют массу от пары миллионов до нескольких миллиардов солнечных масс, но, как правило, находятся в режиме ожидания, и лишь только время от времени “проглатывают” звезду или газовое облако, которые подошли слишком близко к ним. Некоторые из этих смертоносных объектов, однако, чрезвычайно активны и поглощают вещество в достаточно больших объемах, в результате чего окружающий материал начинает светиться в различных диапазонах. Согласно новому исследованию такие объекты (квазары) могут быть использованы в качестве маркеров для изучения расширения Вселенной.

“Явление космического расширения несет огромное количество информации о нашей Вселенной, в том числе о ее возрасте и плотности расположения различных объектов, таких как, например, галактики” отметил один из исследователей Гвидо Ризалити.

“Но определение расстояний во Вселенной очень трудная задача, которая может быть решена лишь с использованием некоторых источников, например, сверхновые типа Ia – взорвавшихся белых карликов. В нашем исследовании мы выяснили, как это можно сделать с помощью квазаров” добавляет Ризалити.

Основным препятствием для измерения расстояния до астрономических объектов является наше незнание их истинной яркости. Для относительно близких звезд астрономы могут провести довольно точные измерения расстояния используя метод параллакса – незначительное изменение расположения объекта в небе при наблюдении за ним из разных точек земной орбиты. Тем не менее, чем больше расстояние, тем более трудоемким становится этот метод.

“В дополнение к сверхновым типа Iа мы предлагаем измерять расстояния во Вселенной используя квазары, которые смогут пролить свет на то какой была Вселенная в первый миллиард лет ее существования” отмечают исследователи.

Чтобы определить, насколько далеко от нас находятся квазары, Ризалити и Люссо предложили использовать интересное свойство этих источников: связь между количеством излучения, который они испускают в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Оба типа излучения возникают в результате деятельности черной дыры, однако обусловлены различными процессами. В момент поглощения материала черной дырой, он нагревается от трения и начинает ярко светить в видимом и ультрафиолетовом спектрах волн. Затем, часть этого излучения взаимодействует с электронами, в следствии чего, получив дополнительный импульс энергии, превращается в рентгеновское излучение.

Ключевым моментом, лежащим в основе использования этого свойства, является то, что связь между светимостью в двух различных диапазонах волн не является линейной. Это означает, что соотношение между рентгеновским и ультрафиолетовым излучениями квазара является не фиксированной величиной, а изменяется – известным образом. Так, наблюдая за рентгеновским и ультрафиолетовым спектрами квазаров ученые могут оценить абсолютную яркость этих объектов и, как следствие, рассчитать с высокой точностью расстояния.

Несмотря на то, что физический механизм, лежащий в основе этого соотношения на данный момент неясен, Ризалити и Люссо удалось применить его и превратить квазары в своеобразные индикаторы для расчета расстояний во Вселенной.

“Это очень приятно видеть, что данные, собранные XMM-Newton в течение многих лет используются в качестве основы для перспективного метода исследования самых интересных тайн нашей Вселенной” отметил Норберт Шартель – один из ученых работающих в проекте XMM-Ньютон.