Քվազար

Երկնային ծագում ունեցող ռադիոալիքների ճառագայթման աղբյուրը՝ քվազարը, հզոր էնեգիայով օժտված հեռավոր գալակտիկայի կորիզ է հանդիսանում։ Առաջին անգամ այդ չափազանց պայծառ երկնային մարմինների ուշադրության արժանանալու պատճառը դրանց էլեկտրամագնիսական ճառագայթման սպեկտրում կարմիր շեղման գրանցումն էր ինչպես տեսանելի լույսի, այնպես էլ ռադիոալիքային տիրույթներում։ Այլ խոսքով՝ աստղը կազմող նյութի ճառագայթման հաճախությունը ավելի փոքր էր, քան երկրային պայմաններում նույն նյութի ճառագայթման հաճախությունը։ Բացի այդ,  ճառագայթման անկյունային բաշխվածությունը առավելապես նմանեցվում էր կետային աղբյուրի, ասել է թե աստղերի ճառագայթմանը, քան ձգված աղբյուրի տեսքով գալակտիկաների ճառագայթմանը։


== Ընդհանուր նկարագրություն ==
Առաջին քվազարները հայտնաբերվել են 1950-ական թվականների վերջին և 1960-ակաների սկզբին։ Սկզբում քվազարները սահմանվում էին որպես երկնային մարմինների մի դաս, որոնք օպտիկական տիրույթում նման են աստղերին, բայց ունեն ուժեղ ռադիոճառագայթում և չափազանց փոքր ճառագայթման անկյունային բաշխվածություն։ Այս սահմանումը ընդհանրապես ասած ճիշտ է, սակայն ժամանակի ընթացքում հայտնաբերվեցին նաև «հանգիստ» քվազարներ, որոնք զուրկ էին ուժեղ ռադիոճառագայթումից։ Տեսություններից մեկի համաձայն քվազարները իրենցից ներկայացնում են նախնական էտապում գտնվող զարգացող գալակտիկաներ, որոնցում վիթխարի զանգվածով սև խոռոչը կլանում է շրջակա նյութը։ Առաջին քվազարը հայտնաբերվել է 1950-ականների վերջին Ալան Սենդջիջի և Տոմաս Մետյուզի կողմից և համարակալվել է որպես 3C 48։ 1963-ին, երբ արդեն հայտնի էին 5 քվազարներ, աստղագետ Մարտին Շմիտը ապացուցեց, որ քվազարների սպեկտրը ուժեղ շեղված է դեպի կարմիրի սահմանը։ Ընդունելով, որ այդ կարմիրի շեղման պատճառը տիեզերական բոլոր մարմիններին բնորոշ Հաբլի երևույթն է, հաջողվեց որոշել այդ մարմինների դիրքը տիեզերքում։ Անմիջապես դրանից հետո Յ. Ն. Եֆրեմովի և Ա. Ս. Շառովի կողմից 3C 273 քվազարի ֆոտոմետրական չափումների արդյունքում բացահայտվեց քվազարի պայծառության պարբերական փոփոխման երևույթը՝ մի քանի օր պարբերությամբ։ Ներկայումս ընդունված է համարել, որ ճառագայթման աղբյուր է հանդիսանում գալակտիկայի կենտրոնում գտնվող վիթխարի զանգվածով սև խոռոչը և հետևաբար քվազարի կարմիրի շեղումը մեծ է տիեզերեկանից՝ Էյնշտեյնի ընդհանուր հարաբերականության տեսության գրավիտացիոն շեղման չափով։ Մինչ այժմ հայտնաբերված քվազարների քանակը շատ դժվար է որոշել, քանի որ չկա հստակ սահման քվազարների և այլ ակտիվ գալակտիկաների միջև։ Ամենամոտ և ամենապայծառ քվազարներից է համարվում 3C 273, որն ունի 13m պայծառություն և 2.44 միլիարդ լուսատարով հեռու է Երկրից։ Ամենահեռու քվազարները իրենց ահռելի պայծառության (հասարակ գալակտիկաների պայծառությունը 100 անգամ գերազանցող) շնորհիվ գրանցվում են ռադիոտելեսկոպների օգնությամբ 12 միլիարդ լուսային տարի հեռավորություների վրա։ Վերջին հետազոտությունները ցույց են տվել, որ քվազարների մեծամասնությունը գտնվում են շատ մեծ չափերով էլիպտիկ գալակտիկաների մերձակայքում։ Քվազարներին համեմատում են տիեզերքի փարոսների հետ։ Նրանք երևում են մեծ հեռավորություններից, նրանցով հետազոտում են տիեզերքի զարգացումն ու կառուցվածքը, որոշում են նյութի բաղադրությունը։


== Հատկություններ ==
Հայտնի են ավելի քան 200.000 քվազարներ։ Բոլոր դիտարկվող քվազարների սպեկտրների կարմիր շեղումը՝ ալիքի երկարության հարաբերական փոձոխույունը, 0.056-ից 7.085-ի սահմաններում է։ Կիրառելով Հաբլի օրենքը կարմիր շեղման այս սահմանների համար՝ կարող ենք ցույց տալ, որ նրանք գտնվում են 600 միլիոնից 28 միլիարդ լուսատարի հեռավորությունների վրա։ Քվազարների մեծ հեռավորության և լույսի արագության վերջավոր լինելու պատճառով մենք տեսնում ենք նրանց և նրանց շրջակա տարածությունը տիեզերքի գոյացություն շատ վաղ ժամանակահատվածում։ Ամենապայծառ քվազարը երկնքում 3C 273 քվազարն է, որը գտնվում է Կույսի համաստեղությունում։ Այս օբյեկտը 33 լուսատարի հեռավորության վրա երկնքում կփայլեր այնպես, ինչպես մեր Արեգակը։ Հետևաբար այս քվազարի պայծառությունը 2 ճ 1012 անգամ մեծ է, քան Արեգակինը։ Սակայն սա ճիշտ է այն դեպքում, եթե ենթադրենք, որ այն ճառագայթում է բոլոր ուղղություններով, մինչդեռ ակտիվ գալակտիկաների կորիզը կարելի է նմանեցնել նյութի և էներգիայի հզոր շիթ արտանետող հռթիռի հետ, ուստի այն ճառագայթում է միայն որոշակի ուղղություններով։
Քվազարները ավելի տարածված են եղել վաղ տիեզերքում։ Մարտեն Շմիտի այս բացահայտումը, 1967 թվականի սկզբում, հիմնավոր ապացույց էր ընդդեմ Ֆրեդ Հոյլի «Կայուն Վիճակի Տիեզերաբանության» և հավաստում էր Մեծ Պայթյունի գաղափարի հիմքով զարգացող տիեզերքի վարկածը։ Քվազարների ճառագայթման օգնությամբ կարելի է որոշել սև խոռոչների տեղը, որոնք աճում են սեփական գալակտիկայի աստղերի զանգվածի աճին համընթաց, ներկայումս անհասկանալի ճանապարհով։ Կա տեսակետ, որ քվազարից ելնող շիթերը՝ բոցամուղերը, ճառագայթումը և քամիները արգելում են սեփական գալակտիկայում նոր աստղերի ձևավորմանը։ Հայտնաբերվել է, որ տարբեր քվազարների պայծառությունը պարբերաբար փոփոխվում է մի քանի ամիսների, շաբաթների, օրերի և ժամերի ընթացում։ Սա նշանակում է որ քվազարները գեներացնում և ճառագայթում են իրենց էներգիան շատ փոքր տեղամասից։ Այնպես որ քվազարի յուրաքանչյուր մաս պետք է մշտապես կապի մեջ լինի մյուս մասերի հետ՝ համակարգելով պայծառության տատանումները որոշակի ժամանակային տիրույթում։ Այն քվազարը, որի պայծառությունը տատանվում է մի քանի շաբաթվա ընթացքում, չափերով չի կարող ավելի մեծ լինել մի քանի լուսաին շաբաթներից։ Այսպիսի հզոր ճառագայթումը փոքր տեղամսից պահանջում է ավելի արդյունավետ սնուցման աղբյուր քան միջուկային աստղերը սնող միջուկային ռեակցիաները։ Գրավիտացիոն փոխազդեցությամբ պայմանավորված նյութի կլանումը զանգվածային սև խոռոչի կողմից միակ հայտնի պրոցեսն է որի ընթացքում կարող է արտամղվել այդպիսի շարունակական բարձր հզորություններ։
Քվազարներն օժտված են ակտիվ գալակտիկաների հատկություններով, սակայն ավելի հզոր են։ Նրանց ճառագայթման մոտ 10 տոկոսը ոչ ջերմային բնույթի է, սակայն ռադիոգալակտիկաների նման ունեն բոցամուղեր, որոնք կրում են զգալի չափի  (բայց քիչ հայտնի) էներգիա, տարածվելով մեծ էներգիայով օժտված մասնիկների տեսքով։ Քվազարներ կարելի է հայտնաբերել էլեկտրամագնիսական ճառագայթման սպեկտրի ողջ տիրույթում, ներառյալ ռադիո, ինֆրակարմիր, օպտիկական, ուլտրամանուշակագույն, ռենտգենյան և անգամ գամմա-ճառագայթման տիրույթները։ Քվազարների մեծամասնությունը հանգիստի համակարգում ճառագայթում են մոտիկ ուլտրամանուշակագույն տիրույթում ¥ ալիքի երկարությունը 1216 անգստրեմին մոտ, սակայն այս աղբյուրների ահռելի կարմիրի շեղման պատճառով ճառագայթման ալիքի երկարության գագաթը նկատվում է մոտիկ ինֆրակարմիրի սահմանում՝ 9000 անգստրեմին մոտ։ Քվազարներից շատ քչերն են հանդես բերում ուժեղ ռադիոճառագայթում, որն առաջանում է լույսի արագությանը մոտ արագությամբ շարժվող նյութի շիթերից։
Քվազարների կարմիր շեղումը չափվում է առավել պայծառ սպեկտրալ գծերի օգնությամբ, որոնք գերակշռում են օպտիկական և ուլտրամանուշակագույն տիրույթներում։ Այս գծերը ավելի պայծառ են անընդհատ սպեկտրից, և այդ պատճառով նրանց անվանվում են ճառագայթման գծեր։ Այս ճառագայթման գծերի հաստությունները Դոպլերյան շեղման արդյունք են և առաջացնում են ճառագայթող գազի լույսի արագությանը մոտ արագությամբ շարժման հետևանքով։ Արագ շարժումը բացահայտում է արտամղվող գազի մեծ զանգվածի առկայությունը։ Ջրածնի, հելիումի, ածխածնի, մագնեզիումի, երկաթի և թթվածնի ճառագայթման գծերը հանդիսանում են ամենապայծառ գծերը։ Այսպիսի ճառագայթում ապահովող ատոմները կարող են լինել ինչպես չեզոք, այնպես էլ ուժեղ իոնացված։ Իոնացման նման բարձր աստիճանը ցույց է տալիս, որ պրոցեսն ընթացել է քվազարի ճառագայթման ընթացքում։


== Գեներացիան և ճառագայթումը ==
Օժտված լինելով ակտիվ գալակտիկաներին բնորոշ հատկություններով՝ քվազարի ճառագայթումը կարելի է համեմատել փոքր սև խոռոչներից սնվող ակտիվ գալակտիկաների ճառագայթման հետ։ Հայտնի ամենապայծառ քվազարը ճառագայթում է 1040Վտ հզորությամբ և տարեկան կլանում է շուրջ 1000 արեգակնային զանգված։ Քվազարները միանում և անջատվում են՝ կախված իրենց շրջակա միջավայրից, և երբ վերջանում է նրան շրջապատող գազը և փոշին, այն դառնում է հասարակ գալակտիկա։ Սովորաբար քվազարների հետ են կապում նաև Մեծ պայթյունի ավարտին նյութի ապաիոնացման խնդրի լուծումը։


== Հետազոտման պատմությունը ==
Առաջին քվազարը հայտնաբերվել է 1950-ակաների վերջում ռադիոհեռադիտակի միջոցով։ Դրանցից շատերը գրանցված էին որպես ռադիոալիքներ ճառագայթող աղբյուրներ առանց տեսանելի օբյեկտի։ Այս օբյեկտներից հարյուրը արձանագրվել են 1960 թվականին և տպագրվել են Քեմբրիջի երրորդ կատալոգում, այնպես ինչպես աստղագետները տեսածրել են երկինքը օպտիկական եղանակով։ 1960 թվականին 3C 48 ռադիոճառագայթման աղբյուրը վերջապես կապվեց օպտիկական օբյեկտի հետ։ Աստղագետները հայտնաբերեցին թվացյալ թույլ կապույտ աստղը ռադիոճառագայթման աղբյուրի գտնվելու վայրում և ստացան նրա սպեկտրը։ Ջոն Բոլտոնը հայտարարեց, որ աղբյուրը պարունակում է անծանոթ և լայնաշերտ ճառագայթման մի շարք գծեր, ավելացնելով, որ նման մեծ կարմիրի շեղումներ հնարավոր չեն։ 1962-ին առաջըթաց տեղի ունեցավ պայմանավորված մեկ այլ ռադիոճառագայթման աղբյուրուրի՝ 3C 273 հայտնագործմամբ։ Կիրիլ Հազարդի և Ջոն Բոլտոնի չափումների ընթացքում հնարավոր եղավ ստանալ օպտիկական սպեկտրը Հեյլի 200-դյույմանոց հեռադիտակի շնորհիվ, որը գտնվում էր Պալոմար սարի վրա։ Այդ սպեկտրը ցույց տվեց հենց նույն տարօրինակ ճառագայթման գծերը։ Շմիտը հասկացավ որ դա ջրածնի սպեկտրալ գծերի կարմիր շեղումն է 15.8 տոկոսի դեպքում։ Պարզվեց, որ 3C 273 քվազարը հեռանում է 47,000կմ/վ արագությամբ։ Այս հայտնագործությունը հեղափոխեց քվազարների հետազոտությոնները և թույլ տվեց մյուս աստղագետներին այլ ռադիոճառագայթման աղբյուրներից գտնել կարմիրի շեղման գծեր՝ ինչպես և ենթադրում էր Բոլտոնը՝ 3C 48-ը ունի 37% լույսի արագության կարմիր սահման։ Ավելի ուշ պարզվեց, որ ոչ բոլոր քվազարները ունեն հզոր ճառագայթում։ 1979 թվականին Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսությունից կանխատեսված գրավիտացիոն ոսպնյակի էֆեկտը փորձնականորեն հաստատվեց 0957+561 զույգ քվազարների պատկերից։ 1980-ականերին մշակվեց միասնական մոդել, որում քվազարը դասկարգված էր որպես ակտիվ գալակտիկաների հատուկ տիպ։ Քվազարների վիթխարի պայծառությունը կենտրոնում գտնվող շատ մեծ զանգվածով սև խոռոչի առկայության արդյունքն է։ Այս մեխանիզմը բացատրում է նաև, թե ինչու են քվազարները ավելի շատ եղել տիեզերքի գոյության ավելի վաղ շրջանում, քան այժմ։ Բանն այն է, որ էներգիայի արտադրությունը ավարտվում է, երբ գերզանգվածեղ սև խոռոչը կլանում է իր շրջապատի ամբողջ գազը և փոշին։ Դա նշանակում է որ շատ ու շատ գալակտիկաներ, այդ թվում նաև մերը, արդեն անցել են ակտիվ շրջանը և հիմա հանգստի վիճակում են։ Նրանց չի բավարարում իրենց կենտրոնում գտնվող սև խոռոչին սնուցելու համար անհրաժեշտ քանակությամբ նյութը, որը կապահովեր այդ տարօրինակ մարմինների շարունակական ճառագայթումը։


== Հղումներ ==