Российские астрономы ловят квазары за неожиданно яркие хвосты

Разрешающая способность телескопа, или попросту разрешение – это его способность различать тонкие детали на расстоянии. Например, нашим глазам хватает разрешения, чтобы разглядеть отдельный волосок на нашей собственной руке, но не на голове преподавателя (а ведь считать волосы лектора было бы отличным способом не заснуть).

Астрономы отлично знают, что разрешение телескопа тем больше, чем больше его зеркало. К сожалению, сооружать очень большие зеркала не получается – они гнутся под собственным весом и теряют форму.

К счастью, есть выход. Можно разнести два телескопа, скажем, на километр, и заставить их работать как единое целое. Астрономы называют такую установку интерферометром. Так можно получить разрешение как у одного телескопа с километровым зеркалом! Ложка дёгтя: расстояние между инструментами (как говорят специалисты, базу интерферометра) нужно поддерживать с точностью до долей длины волны того излучения, которое принимает телескоп. Для видимого света длина волны – это сотни нанометров.

Инженеры ещё не придумали, как выдерживать с такой точностью километровые расстояния. Поэтому, например, система телескопов VLT имеет базу около 200 метров.

На помощь приходит радиоастрономия, о которой мы уже немного рассказывали. Расстояние между радиотелескопами, принимающими сантиметровые волны, нужно поддерживать с точностью всего лишь в несколько миллиметров, а это для современных технологий задача не такая уж трудная. В итоге база интерферометра ограничена только размерами Земли.

Например, российская сеть "Квазар-КВО" включает три радиотелескопа: в Ленинградской области, Карачаево-Черкесии и Бурятии. Длина максимальной стороны этого треугольника превышает 4400 километров.

Но астрономам, как всегда, мало и этого, поэтому они запустили в космос "Радиоастрон". Антенна работает в паре с наземными радиотелескопами, находясь от них на огромном расстоянии – до 300 тысяч километров в самой удалённой точке орбиты. Если бы на Земле существовал оптический телескоп с таким разрешением, с его помощью можно было бы разглядеть спичечный коробок в лунном кратере.

Именно с помощью радиоинтерферометров учёные исследуют структуру квазаров. Это мощнейшие источники радиоволн, света, ультрафиолета и излучения всех остальных диапазонов, расположенные в центрах крупных галактик. По светимости рядовой квазар превосходит всю нашу Галактику в 100-1000 раз. Правда, в оптические телескопы они видны как слабые звёздочки. И немудрено: ближайший квазар находится "всего" в трёх миллиардах световых лет от Земли. Эти объекты очень долго оставались самыми далёкими в видимой Вселенной (сейчас известна лишь одна галактика, расположенная ещё дальше).

В чём источник колоссальной мощи квазара? Предполагается, что это сверхмассивная чёрная дыра, в которую падает огромный поток вещества. Падая, он закручивается вокруг неё в диск (астрономы называют его аккреционным), разогретый до огромных температур и обладающий мощным магнитным полем. Он-то и служит источником излучения.

Многие квазары имеют так называемые джеты. Это струи частиц, разогнанных до огромных скоростей (иногда до 99% скорости света), которые квазар испускает в пространство. Механизм их формирования пока не ясен астрономам до конца, хотя предложены разные модели.

Именно с джетами квазаров связано недавнее открытие российских учёных. Они решили сравнить данные радиоинтерферометра VLBA с результатами орбитального телескопа "Гея" (Gaia). Мы уже рассказывали об этом космическом картографе, измеряющем расстояния до звёзд. Но телескоп видит не только звёзды – в каталоге "Геи" около ста тысяч объектов, расположенных вне нашей Галактики, в основном квазаров.

Этот инструмент не может порадовать землян красивыми картинками ("Гея" вообще не строит изображения, в отличие, например, от "Хаббла"). Аппарат просто находит координаты самой яркой точки наблюдаемого объекта, но уж это он делает с невероятной точностью, способной поспорить с достижениями радионтерферометров. Это и побудило Юрия Ковалёва и Леонида Петрова из МФТИ и ФИАНа сопоставить "оптические" данные с результатами радиоастрономов.

"В радиодиапазоне видно далеко не всё, например, аккреционный диск сверхмассивной чёрной дыры ярок именно в оптике и ультрафиолете. Поэтому мы решили попробовать совместить данные из двух источников", – говорит Ковалёв.

Выяснилась интересная вещь. Примерно у 6% квазаров самая яркая точка в видимом свете находилась отнюдь не в центре, а в джете. Другими словами, "хвосты" квазаров иногда бывают неожиданно яркими.

Какова природа этих ярких пятен? Меняется ли их положение и яркость со временем? Если да, то как и почему? На эти вопросы пока нет ответов. Физика квазаров во многих деталях ещё загадочна.

Учёные возлагают большие надежды на применённый ими метод – сравнение точно измеренных координат по данным оптических и радионаблюдений. "Без преувеличения можно сказать, что это открытие нового направления в наблюдательной астрофизике", – говорит Ковалёв.

Любопытно, что у открытия есть и прикладной аспект. Координаты квазаров, определённые радиоинтерферометрами, выступают опорными точками для системы ГЛОНАСС. Использовать для этого "оптические" координаты пока никто не пробовал. Теперь стало ясно, что если это и стоит делать, то с большой осторожностью.

Научная статья с результатами исследования готовится к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.