Квазар з найбільшим червоним зміщенням

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Квазізоряні об’єкти найдальші у Всесвіті. Чимало довелося докласти зусиль астрономам різних країн, щоб визначити червоне зміщення цих об’єктів. Розподіл квазізоряних об’єктів по червоному зміщенню виявився досить неоднорідним. Очевидно, це пов’язано з різними умовами спостереження джерел, що є на різних відстанях від нас. Більшість об’єктів має червоне зміщення від 0,5 до 1,0 і зовсім мало джерел із червоним зміщенням, більшим 2,5.

Тим часом, згідно з М. Шмідтом, просторова щільність їх має збільшуватися зі зростанням червоного зміщення і, здавалося б, ми повинні спостерігати багато далеких квазізоряних об’єктів. Чутливість апаратури дозволяє, в принципі, спостерігати яскраві квазізоряні об’єкти з червоним зміщенням навіть більшим 3,5. Але досі було відомо лише три далеких квазара: РКБ 0237-23 (червоне зміщення 2,224), 4С 25.05 (2,358) і 5С 02.56 (2,38).

Чому ж ми не бачимо далеких квазізоряних об’єктів? Можливо, ми їх неправильно шукаємо? Можливо, припустив італійський астрофізик А. Брачезі, далекі квазізоряні об’єкти треба шукати не за їхнім аномально-синім кольором, як шукали близькі квазари, а по червоному? Брачезі вважає, що в нейтральному водні, що є в оболонці квазара, відбувається дуже сильне поглинання квантів з довжиною хвилі коротше 912 А – коротше лайманівської межі. Це поглинання і утруднює спостереження в синій області спектру квазарів з червоним зміщенням, більшим 2,5.

Однак пошуки далеких квазізоряних об’єктів на фотопластинках, чутливих у червоному діапазоні спектру, виявилися малорезультативними.

Інакше спробував відповісти на поставлене запитання М. Ріїс (Англія). Він припустив, що дуже далекі квазари можуть бути не видні через розсіювання та поглинання їхнього випромінювання в міжгалактичній речовині.

Залишається, звичайно, і ще одна можливість: квазарів з червоним зміщенням більше 2,5 немає взагалі, тобто всі квазари утворилися в пізнішу епоху. Однак цьому суперечать дані підрахунку слабких радіоджерел.

Але незважаючи на малообіцяючі прогнози теоретиків, спостерігачі наполегливо продовжували пошуки, отримуючи спектри нових і нових слабких квазізоряних об’єктів, сподіваючись, що серед них вдасться виявити і дуже далекі. І ця праця не пропала даремно. Американські астрономи Р. Лінде та Д. Віллі відкрили квазар з червоним зміщенням 2,877!

Вони отримали кілька спектрів слабкої блакитної зірочки 18-ї величини, яка ототожнювалася зі слабким радіоджерелом 4С 05.34. Червоне зміщення було визначено за кількома лініями випромінювання, притаманними спектрам квазарів. Крім ліній випромінювання у спектрі простежуються дві системи ліній поглинання. Одна має червоне зміщення трохи менше, ніж у ліній випромінювання. Ці лінії поглинання, мабуть, утворюються в оболонці квазара, що розширюється. Червоне зміщення іншої системи ліній дорівнює 2,475. Такі лінії поглинання, ймовірно, виникають у якихось об’єктах, що знаходяться між квазаром та спостерігачем. Інакше нам довелося припустити, що речовина поблизу квазара розлітається зі швидкістю 35 000 км/сек.

Квазар 4С 05.34 поки що залишається найдальшим. На щастя, він належить до найяскравіших квазарів (його абсолютна світність — 27,3), тому доступний докладнішим дослідженням. І такі дослідження здійснив Д. Оук (США). На багатоканальному електрофотометрі він отримав розподіл енергії у діапазоні квазара 4С 05.34. Оук підтвердив, що цей квазар має дуже велике червоне зміщення (2,88). Він також виявив, що поглинання в його спектрі починається не на довжині хвилі 912 А, як припускав Брачезі, а на хвилі 880 А. Цей факт можна зрозуміти, якщо припустити, що поглинання відбувається в нейтральному водні оболонки квазара, що розширюється зі швидкістю 11 000 км/сек. Величина поглинання виявилася невеликою, так що аргументи Брачезі були спростовані. Оук оцінив масу поглинаючої речовини в оболонці квазара. Якщо розміри оболонки порядку 10-100 nc, то маса відповідно дорівнює 2 або 200 сонячних

Тепер, коли відкритий квазар 4С 05.34, відпали сумніви в тому, що є квазари з червоним зміщенням більше 2,5.

Автор: Б. В. Комберг.