книги из ГПНТБ / Шама Д.В. Современная космология

100 ГЛАВА 5

некоторой степени — счастливая случайность, так как в предыдущей главе мы видели, что у многих источников радио- и оптическое излучения исходят из разных об­ ластей. Это имеет место и у некоторых квазаров,

Рис. 46. Оптическое изображение квазара ЗС 273. Фотография пере­ держана, чтобы выявить очень слабый выброс.

Успешное отождествление ЗС 273В побудило М. Шмидта получить его оптический спектр (рис. 47). Тогда ж е он открыл слабый голубоватый выброс, на­ правленный от компоненты В к компоненте А (рис. 46).

102ГЛАВА 5

Сэндедж. Немедленно стало очевидно, что если красное смещение ЗС 273 В подчиняется закону Хаббла, что, повидимому имеет место для радиогалактик, то тогда этот источник должен обладать исключительно высокой све­ тимостью в оптическом диапазоне. Расстояние до него

выходило равным 500 Мпс. что при видимом блеске 13 т дает светимость, более чем в 100 раз превосходящую све­ тимость самой мощной из известных галактик. Если ос­ тавить на некоторое время в стороне природу этого пора­ зительного результата и возникающие в связи с этим физические проблемы, то отсюда следует, что можно обнаружить гораздо более удаленные квазары, имеющие очень большие красные смещения. Почти тотчас же был

Б ы л о отождествлено еще 8 квазаров . Шмидт и Мэттыоз получили для ЗС 147 красное смещение 0,545, побив тем самым рекорд, принадлежавший радиогалактикам (0,461 для З С 2 9 5 ) . Самым важным достижением была разра­ ботка Райлом и Сэпдеджем метода быстрого поиска квазаров. Они исходили из того факта, что квазары, повидимому, обладают ультрафиолетовым избытком цвета.

рез фильтр В. Тогда путем сравнения пластинок легко заметить «звезды», более яркие в синих лучах. Таким способом Райл и Сэндедж отождествили с квазарами

К В А З А РЫ ЮЗ

до рентгеновского диапазона, включая инфракрасную и

to-

Диг*

іо-

10'

Рис. 48. Непрерывный энергетический спектр квазара ЗС 273. В на­ стоящий момент есть убедительное доказательство того, что рент­ геновский поток очень близок к верхнему пределу, показанному на частоте 1018 Гц.

ний, хотя в свете описанного выше это вовсе не было не­ ожиданностью. Определение больших красных смеще­

сии фотопластинки. (Позднее эту трудность удалось преодолеть, применив электронно-оптические преобразо­

недоступной для исследования с поверхности Земли, а потому плохо изученной, никто не знает, каких там

104ГЛАВА 5

мо ж но ожидать линии. Правильное отождествление ли­ ний является, таким образом, мудреным делом. Шмидт воспользовался тем обстоятельством, что линии, отож­ дествленные в квазарах, найдены т а к ж е в спектрах так называемых планетарных туманностей, принадлежащих

к довольно хорошо известным условиям в планетарных туманностях, Шмидт составил список ультрафиолето­ вых линий, основываясь на расчетах ультрафиолетового спектра туманностей, выполненных Остерброком. Поль­ зование списком облегчалось тем, что Шмидт нашел несколько квазаров с красными смещениями, промежу­ точными между ранее известными и очень большими. Спектр объекта с промежуточным красным смещением должен содержать уже известные в квазарах линии в

Этим методом Шмидт нашел ряд больших красных сме­ щений, причем наибольшее значение 2,012 достигалось

ния некоторой сложной аргументации, однако в настоящее время известно так много квазаров с большими крас­

*) Эта линия серии Лаймаиа возникает при переходе электрона в атоме водорода с первого возбужденного уровня в основное со­ стояние.

**) Наибольшее известное значение красного смещения в мо­ мент написания книги составляло 2,88.

обычное математическое выражение непригодно. Во вре­

волны линии. Дл я ЗС 9 этот множитель равен 3,012, что

Волновое число, <мнм~'

Рис. 49. Фотоэлектрический спектр квазара ЗС 9. Он имеет красное смещение 2,012, поэтому линия La (1216 Â) сместилась в видимую область на длину волны 3666 Â.

смещает линию L a в видимую область. Мы уж е не можем, следуя Хабблу, писать z = v/c — классическое выражение эффекта Допплера . Если на минуту от­ влечься от космологических тонкостей и считать красное смещение просто релятивистским эффектом Допплера (позднеемы упомянем и другие интерпретации), то нужно написать

Это соотношение иллюстрируется рис. 50. Очевидно, что красное смещение стремится к бесконечности, если

106ГЛАВА 5

скорость удаления приближается к скорости света с.

Скорость ЗС 9 должна составлять около 0,8с.

Мы будем неоднократно возвращаться к этому важ ­ ному результату. Однако теперь мы должны рассмотреть

3.0

Рис. 50. Зависимость между красным смеще­ нием и скоростью уда­ ления, которая сле­ дует из специальной теории относитель­ ности. Для малых ско­ ростей имеем класси­ ческое линейное соот­ ношение. С приближе­ нием скорости к скоро­ сти света красное сме­ щение неограниченно возрастает.

другое важное открытие 1965 г. — квазизвездные галак­ тики Сэпдеджа . Оно было сделано в результате даль­ нейшего применения разработанного Райлом и Сэндеджем метода поиска квазаров по их ультрафиолетовому избытку около радиоисточников.

Сэндедж и Линде обнаружили, что многие объекты с ультрафиолетовым избытком оказываются расположен­ ными в местах, где нет никаких радиоисточников. Сна­ чала они сочли их за помехи, и первое время Сэндедж называл их интерлоперами (контрабандистами) . К сча-

К В А З А РЫ 107

стью, он имел и другие соображения на этот счет, по­ этому начал интенсивно изучать эти объекты. Вскоре выяснилось, что они похожи на голубые звезды, изучав­ шиеся ранее Харо и Лейтеном. По разным причинам он стал подозревать, что многие из них вовсе не звезды, а радиоспокойные квазары . Как это ни странно, но все его предпосылки оказались ошибочными (так что мы их здесь не приводим), хотя все выводы соответствовали истине. Это стало ясно после того, как были получены оптические спектры шести объектов. Сэндедж нашел, что один из них был звездой, два имели непрерывный спектр, лишенный каких бы то ни было деталей, а три оказа ­ лись внегалактическими объектами. Из трех последних один не был звездообразным объектом и имел маленькое красное смещение, а два других имели звездоподобные изображения и оптические спектры, похожие на спектры квазаров . Один из них — Топ 256 (сокращенно о т Т о п а п - zintla — Тонанцинтла — название обсерватории) — имел красное смещение 0,131, другой — BSO-1 (аббревиатура blue stellar object — голубой звездообразный объект) — имел умеренное по новым стандартам Шмидта красное смещение z = 1,242.

На основании косвенных аргументов Шмидт оценил, что около 80% слабых голубых «звезд» являются вне­ галактическими объектами. Однако Кинман, Линде и Виллер смогли показать, что это число завышено в 5 раз . Д а ж е и в этом случае радиоспокойных объектов должно быть в 100 раз больше, чем первоначально от­ крытых квазизвездных радиоисточников. Следовательно, открытие Сэндеджа было очень важным . Однако нужно подчеркнуть, что эти новые объекты являются радиоспо­ койными только относительно. Недавно несколько голу­ бых звездообразных объектов было отождествлено со

Ситуация, по-видимому, такова, что если объекты от­ бираются по оптическим характеристикам (голубой цвет и звездообразное изображение), то их абсолютные

108 ГЛАВА 5

радиосветимости изменяются в широких пределах и чис­ ло более слабых радиоисточипков значительно возрастает.

голубых звездообразных объектов п квазаров . Это гораздо меньше, чем соответствующий диапазон для радиогалактнк, для которых уровень радиомощиостн, вероятно, изменяется в 106. Таким образом, вполне воз­

техники в то время. По этой причине мы, следуя Бер-

радиопеременности, так и оптической переменности. Воз­

что переменные квазары не могли бы находиться на тех огромных расстояниях, которые получаются из закона Хаббла . Космологическое значение квазаров повисло на волоске, и д а ж е теперь этот вопрос полностью не решен. История началась с открытия, которое больше не счи­ тается правильным. (Вероятно, читатель начинает привыкать к тому, что такие повороты колеса фортуны — обычное явление в астрономии.) В феврале 1965 г. Шоломицкий сообщил, что мощность радиоизлучения квазара СТА 102 (СТА — California Institute of Techno­ logy А) изменяется на частоте 940 М Г ц на 30% с перио­

излучение, не может сильно превосходить 100 световых дней, так как иначе вариации оказались бы смазанными, поэтому Шоломицкий пришел к выводу, что объект дол­