Кіріспе
Өте тығыз квазижұлдызды радио көздері.
Блезар – белсенді галактикалық ядро (AGN), релятивистік ұшқышы бар (жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен қозғалатын иондалған заттардан тұратын ұшқыш), байқаушыға өте жақын бағытталған. Ұшқыштан шығатын электромагниттік сәулеленудің релятивистік эффектісі блезарларды, ұшқыш Жерден алысқа бағытталған жағдайдағы блезарларға қарағанда әлдеқайда жарық қылып көрсетеді. Блезарлар электромагниттік спектрде қуатты сәуле шығару көздері болып табылады және жоғары энергиялы гамма-сәулелік фотондардың көздері ретінде байқалады. Блезарлар өте өзгермелі көздер, олар жиі қысқа мерзім ішінде (сағаттардан күнге дейін) жарықтығының жылдам және күрт өзгерулерін бастан кешіреді. Кейбір блезарлардың ұшқыштары жарықтан асып түсетін қозғалыс көрсетеді, бұл ұшқыштағы материяның байқаушыға қарай жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен қозғалуының нәтижесі. Блезарлар санатына BL Lac нысандары және оптикалық түрде күшті өзгермелі (OVV) квазарлар кіреді. Қабылданған теория бойынша, BL Lac нысандары – бұл өзінен-өзі төмен қуатты радиогалактикалар, ал OVV квазарлары – өзінен-өзі қуатты радиолы квазарлар. "Блезар" атауын 1978 жылы астроном Эдвард Шпигель осы екі класты біріктіру мақсатымен енгізді. Көрінетін толқын ұзындығындағы суреттерде көптеген блезарлар тығыз және нүктелі болып көрінеді, бірақ жоғары ажыратымдылықтағы суреттерде олар эллипстік галактикалардың орталықтарында орналасқандығы анықталады. Блезарлар астрономия және жоғары энергиялы астрофизикадағы маңызды зерттеу тақырыптары болып табылады. Блезарларды зерттеу аккрециялық дисктер мен ұшқыштардың, орталық супермассивті қара тесіктердің және айналасындағы галактикалардың қасиеттерін, сондай-ақ жоғары энергиялы фотондардың, ғарыштық сәулелердің және нейтринолардың шығарылуын зерттеуді қамтиды. 2018 жылдың шілдесінде IceCube Neutrino Observatory тобы 2017 жылдың қыркүйегінде Антарктидадағы детекторға тиген нейтриноның шығу нүктесін 3,7 миллиард жарық жылы қашықтықтағы блезарда анықтады. Бұл ғарыштағы нысанды табу үшін нейтрино детекторын алғаш рет пайдалану болды.
Құрылымы
Блазарлар, барлық белсенді галактикалық ядролар (AGN) сияқты, қоректенуші галактиканың ортасындағы супермассивті қара тесікке құлап түсетін материяның күшімен жұмыс істейді деп есептеледі. Газ, шаң және кейде жұлдыздар тартылып, осы орталық қара тесікке спираль тәрізді құлайды, нәтижесінде фотондар, электрондар, позитрондар және басқа да элементарлық бөлшектер түрінде зор мөлшерде энергия жасайтын ыстық аккрециялық дискі пайда болады. Бұл аймақ салыстырмалы түрде кішкентай, шамамен 10−3 парсек көлемінде. Қара тесіктен бірнеше парсекке созылатын, ыстық газды және жоғары тығыздығы бар аймақтарды қамтитын үлкен, мөлдір емес тороид та бар. Бұл "бұлттар" қара тесікке жақын аймақтардан энергияны сіңіріп алып, қайта шығарады. Жерде бұл бұлттар блязар спектрінде эмиссиялық сызықтар ретінде анықталады. Аккрециялық дискіге перпендикуляр, релятивистік сәулелер жұбы AGN-нен жоғары энергетикалық плазманы алып кетеді. Сәулелер аккрециялық диск пен тороидтан шығатын күшті желдер мен магниттік өрістердің үйлесімі арқылы шоғырландырылады. Сәуленің ішінде жоғары энергиялы фотондар мен бөлшектер бір-бірімен және күшті магниттік өріспен өзара әрекеттеседі. Бұл релятивистік сәулелер орталық қара тесіктен ондаған килопарсекке дейін созылуы мүмкін. Бұл аймақтардың барлығы байқалатын энергияның әртүрлі түрлерін, көбінесе өте төмен жиілікті радиодан бастап өте жоғары энергетикалық гамма сәулелеріне дейінгі, кейбір жиіліктерде жоғары поляризациямен (әдетте бірнеше процент) жылулық емес спектр түрінде шығарады. Жылулық емес спектр радиодан рентген сәулелеріне дейінгі диапазондағы синхротрон сәулеленуінен және рентген сәулесінен гамма сәулесіне дейінгі аймақтағы кері Комптон сәулеленуінен тұрады. Ультракөккөк аймақтағы ең жоғары нүктесі бар жылулық спектр және әлсіз оптикалық эмиссиялық сызықтар OVV квазарларында кездеседі, бірақ BL Lac объектілерінде әлсіз немесе жоқ.
Мысал
Көзбен көру сызығына θ = 5° бұрышпен және жарық жылдамдығының 99,9% жылдамдығымен қозғалатын реактивтік ағынды қарастырайық. Жерден байқалатын жарқыны, шығарылған жарқыннан 70 есе артық. Дегенмен, егер θ ең төменгі 0° мәніне жетсе, реактивтік ағын Жерден 600 есе жарқырақ көрінеді.
Қашықтан сәулелену
Релятивистік сәулеленудің тағы бір маңызды салдары бар. Жерге қарама-қарсы бағытталған ағын, сол салыстырмалық әсерлердің нәтижесінде, көмескірек көрінеді. Сондықтан, ішкі қасиеттері бірдей екі ағын айқын асимметриялық болып көрінеді. Жоғарыда келтірілген мысалда, θ > 35° болатын кез келген ағын, Жерден қарағанда, ағынның тыныш тұрған қалыптағы күйінен қарағанда аз жарқырап көрінеді. Тағы бір салдары – кездейсоқ бағытталған ағындары бар, кеңістікте шашыраңқы орналасқан, ішкі қасиеттері бірдей АГН популяциясы Жерде біртекті емес популяция сияқты көрінеді. θ шағын болатын нысандардың бірнешеуінде өте жарқын ағын болады, ал қалғандарында ағындар айтарлықтай әлсіз болып көрінеді. θ 90°-қа жақын мәндерде өзгеретін нысандарда асимметриялық ағындар байқалады. Бұл – блезарлар мен радиогалактикалар арасындағы байланыстың мәні. Жерге қарай бағытталған ағындары бар АГН-лер, тіпті ішкі қасиеттері бірдей болса да, басқа АГН-лерден ерекшеленуі мүмкін.
Блазарларды табу
Көптеген жарқын блезарлар алдымен алыстағы галактикалар емес, біздің галактикамыздағы тұрақсыз өзгермелі жұлдыздар ретінде анықталды. Бұл блезарлар, нағыз тұрақсыз өзгермелі жұлдыздар сияқты, күндер немесе жылдар аралығында жарықтығы өзгеріп отырды, бірақ ешқандай заңдылық байқалмады. Радиоастрономияның дамуының алғашқы кезеңдері аспанда көптеген жарық радио көздері бар екенін көрсетті. 1950 жылдардың соңына қарай радиотелескоптардың ажыратымдылығы артып, нақты радио көздерін оптикалық әріптестерімен сәйкестендіруге мүмкіндік берді, нәтижесінде квазарлар ашылды. Бұл алғашқы квазарлардың көптегені блезарлар болды, ал 3C 273 үшін алғашқы қызыл жылжу анықталды, ол да өте өзгермелі квазар және блезар. 1968 жылы BL Lacertae "өзгермелі жұлдызы" мен VRO 42.22.01 қуатты радио көзі арасында ұқсас байланыс орнатылды. BL Lacertae квазарлардың көптеген қасиеттерін көрсетеді, бірақ оптикалық спектрі қызыл жылжуды анықтау үшін қолданылатын спектрлік сызықтардан мүлдем құр болып шықты. 1974 жылы BL Lacertae жұлдыз емес екенін көрсететін, галактиканың әлсіз белгілері табылды. BL Lacertae-нің галактикадан тыс екендігіне таң қалмады. 1972 жылы бірнеше өзгермелі оптикалық және радио көздері біріктіріліп, BL Lacertae типті нысандар деп аталатын жаңа галактика класы ұсынылды. Бұл терминология көп ұзамай "BL Lacertae object", "BL Lac object" немесе жай ғана "BL Lac" деп қысқартылды. (Соңғы термин кейде бүкіл класты емес, бастапқы блезардың өзін білдіруі мүмкін.) 2003 жылға қарай бірнеше жүз BL Lac нысаны белгілі болды. Ең жақын блезарлардың бірі 2,5 миллиард жарық жылы қашықтықта орналасқан.
Қазіргі көрініс
Блазарлар белсенді галактикалық ядролар деп саналады, олардың релятивистік реактивті ағындары бақылаушыға қарағанда көзге жақын бағытта орналасқан. Осы ерекше реактивті ағын бағыты, жалпы ерекше сипаттамаларды түсіндіреді: жоғары байқалатын жарқырау, өте жылдам өзгеру, жоғары поляризация (блэзар емес квазарлармен салыстырғанда) және көптеген блэзарларда реактивті ағындардың алғашқы бірнеше парсектерінде байқалатын көрінетін суперлюминалды қозғалыс. Бірыңғай схема немесе Бірыңғай модель қалыпты қабылданды, онда өте өзгермелі квазарлар ішкі күшті радиогалактикалармен байланысты, ал BL Lac объектілері ішкі әлсіз радиогалактикалармен байланысты. Бұл екі байланысқан популяция арасындағы айырмашылық блэзарлардағы эмиссиялық спектрлердің қасиеттерінің өзгешелігін түсіндіреді. Релятивистік реактивті ағын/бірыңғай схемалық тәсілге ұсынылған басқа түсіндірмелер гравитациялық микролинзалау және релятивистік реактивті ағыннан когерентті эмиссияны қамтиды. Алайда, бұл екеуі де блэзарлардың жалпы қасиеттерін толық түсіндірмейді. Мысалы, микролинзалау ахроматикалық болып табылады, яғни спектрдің барлық бөліктері бірдей көтеріліп, бірдей төмендейді. Бұл блэзарларда байқалмайды. Дегенмен, бұл процестер, сондай-ақ күрделі плазма физикасы, нақты бақылаулардың немесе кейбір егжей-тегжейлердің түсіндірілуіне мүмкіндік береді. Блазарлардың мысалдары: 3C 454.3, 3C 273, BL Lacertae, PKS 2155 304, Markarian 421, Markarian 501 және S5 0014+81. Markarian 501 және S5 0014+81 жоғары энергиялы (тераэлектрон вольт диапазоны) гамма сәулелерін шығаруы себепті "TeV Блазарлары" деп те аталады. 2018 жылдың шілдесінде IceCube жобасы TXS 0506+056 деп аталатын блэзарды жоғары энергиялы нейтринолардың көзі ретінде анықтады.