• Главная
• Дэвид Уилкок
• Статьи
• Книги
• Видео
• Другие авторы
• Ссылки
• Форум
• От переводчика   

Дэвид Уилкок > Другие авторы > Дьюи Б. Ларсон - Том 3 > 25-Глава 25. Популяции квазаров



Глава 25

Популяции квазаров

Сейчас, когда мы определили разные классы квазаров, расположив их согласно ходу эволюционного развития, и установили критерии, по которым один класс отличается от другого, будет интересно предпринять то, что мы можем описать как перепись. Цель – передать идею относительного количества наблюдаемых объектов разных классов, факторов, ответственных за различия между классами, и влияния эволюционного развития на разные популяции.

[more]

Список известных квазаров непрерывно расширяется, как за счет повышения способности доступного инструментария, так и более интенсивного использования существующего оборудования. Поэтому как сейчас обстоят дела, полный перечень наблюдаемых квазаров невозможен. Самое лучшее, что мы можем сделать, – исследовать те квазары, о которых на какой-то конкретный период времени имеется доступная информация. При таких обстоятельствах преимущество не на стороне очень большой выборки. Как продемонстрировали современные подсчеты голосов, относительно небольшая выборка адекватна, если действительно показательна. Поэтому чем пытаться охватить все ныне известные квазары, мы будем рассматривать и дорабатывать результаты исследования, предпринятого несколько лет назад, той же группы квазаров, исследованной в изучении, описанном в предыдущей главе, той, данные о которой были доступны в 1967 году.

Общее число квазаров, включенных в таблицу Бербиджей в 1967 году, – 102, но для 26-ти колор-индексы были недоступны. Поэтому исследование ограничилось оставшимися 76-ю квазарами. Из них 45 или 60% оказались квазарами класса II. Распределение данных объектов в пространстве было довольно равномерным вплоть до расстояния 1,00. На рассмотренной двумерной основе это применимо к диапазону промежуточной скорости, а в трехмерном пространстве возможны два независимых распределения. Существующие квазары могут быть расположены либо в скалярном измерении, представленном в традиционной пространственной системе отсчета, либо в измерении, перпендикулярном ему. Отсюда следует, что видима лишь половина существующих квазаров. В пределах радиуса (расстояния до квазара) 1,00 имеются 20 видимых квазаров класса II, и 5 в пределах радиуса 0,50. Обе эти цифры представляют одну и ту же плотность: 20 квазаров в сфере радиусом 1,00. Следовательно, мы можем принять эту цифру за истинную плотность квазаров класса II, наблюдаемую в этом пространственном диапазоне инструментарием и процедурами 3С. Общее количество таких квазаров в эквивалентном пространстве вдвое больше этой цифры – 40 квазаров на единицу сферы. Во второй единице расстояния квазаров, от 1,00 до 2,00, имеется еще одно деление между двумя перпендикулярными измерениями, которое, вновь, ослабляет видимость наполовину, сокращая количество видимых на четверть общего числа. Это значит, что там, где реальная популяция квазаров остается неизменной, только 10 квазаров класса II на единицу сферы видимы на расстоянии от 1,00 до 2,00.

Количество квазаров, вычисленное на вышеописанной основе для сфер последовательно больших радиусов, сравнивается с наблюдаемым числом в Таблице XI. Имеется ряд факторов, создающих некоторые отклонения от теоретического распределения на очень коротких расстояниях, но количество входящих в них квазаров настолько мало, что влиянием его на паттерн распределения можно пренебречь. За исключением обычного количества случайных колебаний, теоретическое распределение сохраняется до диапазона расстояния квазаров 1,80. Выше этой точки происходит медленное уменьшение, поскольку приближается обычный предел 2,00 (общее красное смещение 2,326). И растущее число квазаров становится невидимыми, поскольку они пересекают границу в космический сектор.

Связь количества видимых квазаров с расстоянием вызывала большой интерес астрономов, поскольку могла бы ответить на вопрос, уменьшается ли плотность материи во вселенной, что требуется космологической теорией Большого Взрыва. Она была предметом горячей полемики, но, по сообщениям Шипмана, современный консенсус таков: “В ранней вселенной квазаров было намного больше, чем сейчас”.[248] Но такой вывод базируется на допущении, что квазары распределяются трехмерно, и данные Таблицы XI, подтверждающие двумерное распределение в сочетании с приведенным ранее подкрепляющим свидетельством, выбивают почву из-под ног выводов астрономов. Из этих данных, очевидно, что плотность квазаров не менялась во временном интервале, представленном расстоянием квазаров 2,00.

Тесная корреляция между вычисленными и наблюдаемыми распределениями квазаров демонстрирует не только постоянство плотности квазаров в пространстве, но и подтверждает надежность теоретических принципов, на основании которых производились вычисления. Следует подчеркнуть, что это не просто случай предоставления жизнеспособной альтернативы ныне принятому взгляду на ситуацию. Факт, что постоянство распределения на двухмерной основе продемонстрировано не только для ряда радио испускающих квазаров в репрезентативной выборке, но и индивидуально для каждого из трех включенных классов объектов, ставит открытия на прочный фундамент. Таким образом, опровергается теория Большого Взрыва.

Данные для других двух классов радио испускающих квазаров, ранний класс I и поздний класс I, включены в Таблицу XI. Здесь распределение представлено квазарами с пространственными плотностями 40 и 60 на единицу сферы соответственно. Таким образом, мы находим, что преобладание квазаров класса II в наблюдаемом списке не отражает истинной ситуации. Вместо того, чтобы быть 40% меньшинством, на самом деле объекты класса I  составляют около 70% общего числа радио испускающих квазаров.

Таблица XI

Распределение квазаров

Выборка, на которой проводилось изучение, не содержит квазаров с расстояниями выше 2,00, факт, указывающий на то, что ассиметричные факторы красного смещения, обсужденные в главе 23, которые приводят к красным смещениям, превышающим обычный предел, относительно редки.

Хотя мы знаем квазары (и другие астрономические объекты) только как источники излучения, объем информации, который можно извлечь из излучения, удивительно большой; настолько большой, что, по существу, большая его часть не понадобится для целей вида общего изучения разных популяций квазаров, которое мы сейчас предпринимаем. Нынешний статус квазаров как самой великой загадки астрономии поддерживается не благодаря отсутствию достаточной информации, а неспособности астрономов построить вид теоретического каркаса, который позволил бы разместить многие фрагменты информации, кажущейся не относящейся к делу или противоречащей, относительно друг друга и астрономической вселенной в целом. Наличие чисто дедуктивной системы теории, в которой все выводы делаются посредством развития следствий фундаментальных свойств пространства и времени, сейчас обеспечивает все необходимое.

Наша задача – исследовать первичные характеристики разных классов квазаров и показать, как они укладываются в общую картину. Мы будем пользоваться информацией предыдущих глав, в особенности тех, которые связаны с колор-индексами, красным смещением рецессии (и расстояния) z и расстоянием квазара (красным смещением) q. Другими величинами, с которыми в основном мы будем иметь дело, являются оптическая светимость,1, ее абсолютная величина L и радио испускание или поток, для обозначения которого мы будем пользоваться привычным символом S.

Получаемое оптическое излучение обычно выражается в терминах шкалы астрономических величин. Такая система измерения, по-видимому, удовлетворяет астрономов, поскольку они продолжают пользоваться ею, но она сбивает с толку всех других людей. На самом деле, это исторический прецедент. Изначально величины были порядковыми номерами, просто положениями в сериях. Самые яркие звезды обозначались как звезды первой величины, следующие самые яркие – как звезды второй величины, и так далее. Позже величины были приспособлены к конкретному математическому соотношению так, что стали шкалой измерения. Но чтобы избежать главных изменений, была сохранена изначальная  перевернутая последовательность. Таким образом, звезды с самой большой числовой величиной, были не самыми яркими, а самыми тусклыми. По той же самой причине числовая шкала, для удобства экспоненциальная, строилась на неудобной основе, согласно которой величины 2,5 эквивалентны коэффициенту 10. Для сохранения контакта с астрономической литературой в данной работе понадобилось кое-какое соотнесение астрономических величин. Чтобы перевести величины в термины, более знакомые большинству читателей данного тома, будет полезна нижеприведенная таблица эквивалентов:

   

В терминах шкалы величины, количество измеряется как светимость объекта. Для наших нынешних целей нам захочется иметь дело с реальной светимостью, поэтому мы будем переводить величины в светимости. Чтобы сохранять числовые величины в удобном диапазоне, мы будем определять светимость в терминах приращений величины выше 15, переведенных на основе светимости. Такие величины представляют отношение измеренной светимости к светимости, соответствующей визуальной величине 15. Например, величина 0,200 указывает на светимость одной пятой уровня отсчета. Как указывалось в предыдущей таблице, уменьшение светимости на коэффициент 5 прибавляет величину 1,75. Следовательно, величина 0,200 соответствует величине 16,5.  В основном, мы будем рассматривать абсолютную светимость, реальное испускание из квазара, а не наблюдаемую величину, меняющуюся с расстоянием. Для этой цели мы установим исходный уровень отсчета в точке, где q равно 1,00 и z равно 0,08. Абсолютная светимость будет выражаться в терминах измеренной величины, спроецированной на исходную точку посредством надлежащей связи.

Бесспорно, в последующих сравнениях мы будем пользоваться неортодоксальной шкалой измерения, за некоторым исключением. Но в дополнение к созданию величин, с которыми удобнее иметь дело, другая шкала измерения позволит избежать путаницы, которая возникла бы из того факта, что основа для проецирования наблюдаемой светимости на абсолютную систему в наших вычислениях отличается от традиционной практики. А вычисленные абсолютные светимости, соответствующие наблюдаемым величинам, обычно не будут согласовываться.

Те же соображения применяются и к величинам радио испускания. Величины, приведенные в таблицах, – это абсолютные испускания, заново вычисленные из данных Сендэйджа[249] и выраженные на относительной основе, подобной использованной для оптического испускания.

Как мы видели на предыдущих страницах, отличительные характеристики квазаров и связанных с ними астрономических объектов возникают за счет скоростей больше единицы. Однако чтобы следовать ходу развития таких объектов, потребуется осознать, что квазар – это сложный объект со многими скоростями, каждая из которых меняется независимо от других. В характеристики  входят:

1. Скорости квазара. Квазары испускаются со скалярными скоростями, превышающими две единицы. В период интервала, в котором скорость ограничивается гравитацией, каждый квазар имеет скорость z в пространстве за счет обычной рецессии, и результирующую скорость 3,5z^½ во времени (эквивалентном пространстве) в измерении пространственной системы отсчета. Наблюдаемое красное смещение квазара – это измерение скалярного общего этих двух компонентов красного смещения.

2. Скорости входящих в него звезд. Предвзрывная активность и сильный взрыв повышают скорости большинства составляющих звезд выброшенного галактического фрагмента (квазара) выше уровня единицы. Именно промежуточная скорость звезд квазара и последующее расширение во времени отвечают за небольшие размеры квазаров. Они – галактические эквиваленты звезд белых карликов.

3. Скорости компонентов звезд. Скорости отдельных атомных и молекулярных компонентов звезд (температуры) не зависят от скоростей самих звезд. Подобно скоростям звезд, они увеличиваются до уровней промежуточного диапазона посредством энергии, высвобожденной при взрыве, но подвергаются потерям излучения, в то время как скорости звезд не затрагиваются излучением. Соответственно, скорости (температуры) звездных компонентов уменьшаются относительно быстро, и у большинства квазаров возвращаются к диапазону скорости ниже единицы в конце ранней стадии класса I. Скорости звезд, напротив, остаются в промежуточном диапазоне на протяжении всей жизни квазара.

4. Скорости независимых частиц. При звездных и галактических взрывах частицы газа и пыли ускоряются до высоких скоростей и сохраняют эти скорости (температуры) дольше, чем атомные и молекулярные составляющие звезд из-за более низкой скорости излучения в газообразном состоянии. Таким образом, радио испускание продолжается на обеих стадиях класса I.

Как указывалось в предыдущих параграфах, силы взрыва придают системе квазара исходные скорости.  До взрыва, создающего квазар, внутренние части гигантской галактики происхождения пребывают в состоянии крайней активности в результате множественных взрывов сверхновых. Продукты взрывов прикованы к внутреннему региону налегающей звездной совокупностью, которая, как указывалось выше, обладает физическими характеристиками вязкой жидкости. Частицы пыли и газа в возбужденной внутренней части движутся со скоростями больше скорости света. Когда внутреннее давление, наконец, становится достаточно большим, чтобы выбросить часть налегающего материала в виде квазара, большое количество быстродвижущегося материала становится часть совокупности квазара. Интенсивные перегруппировки в результате взрыва ускоряют значительную часть звезд-компонентов квазара до тех же промежуточных скоростей.

После начального резкого понижения на стадии ласерте, статус скоростей квазара в начале ранней стадии класса I таков: квазар в целом движется не направленно наружу на ультравысокой (больше двух единиц) скорости, но подвергается гравитационному влиянию галактики происхождения. Это приводит к результирующей скорости в наблюдаемом красном смещении z + 3,5z^½. Звезды-компоненты квазара движутся с промежуточными (между одной и двумя единицами) скоростями и, следовательно, расширяются во времени, вызывая уменьшение видимых пространственных расширений квазара. Атомные и молекулярные составляющие звезд тоже движутся с промежуточными скоростями, давая аналогичный результат и помещая звезды в состояние белых карликов. Частицы газа и пыли, обретающие диапазон более высоких скоростей до взрыва, подвергаются относительно медленному уменьшению скорости. Вся материя, ускоренная взрывом до более высокого уровня, подвергается перегруппировкам изотопов и, таким образом, испускает сильное излучение на радиочастотах.

Поскольку с возрастом квазар растет и удаляется от галактики происхождения, его результирующая скорость наружу увеличивается за счет непрерывного ослабления замедляющей гравитационной силы. Все внутренние скорости уменьшаются, поскольку большая изначальная энергия обеспечивается галактическим взрывом. И у самого квазара нет никакого активного источника энергии, кроме процессов обычной звездной генерации, которые целиком и полностью не адекватны для поддержания концентрации высокой энергии, существующей изначально. Поэтому внутренние движения теряют энергию на излучение и другие взаимодействия с окружающей средой.

Уменьшение внутренней активности приводит к соответствующему уменьшению в оптической светимости. При определении истинной или абсолютной светимости из наблюдаемой величины, одним из факторов, которые следует принимать во внимание, является влияние распределения на две перпендикулярные плоскости. Это относится как к излучению, так и к нашей способности видеть квазары, и означает, что в наблюдаемую светимость включается лишь половина излучения, исходящего из компонентов квазара, движущихся со скоростями ниже единицы. Если компоненты квазара, из которых возникает излучение,  движутся на промежуточных скоростях, распределение излучения расширяется на полных восемь единиц промежуточного региона. Следовательно, при вычислении абсолютной светимости измеряемая величина подвергается увеличению на коэффициент 2 или 8. Ограничение скоростей (температур) промежуточного диапазона на ранней стадии класса I лимитирует применение отношения 8:1 для данного класса. Для всех другие классов квазаров отношение составляет 2:1.

Еще один определитель соотношения между наблюдаемыми и абсолютными светимостями – расстояние. Величина этого влияния зависит от пути, по которому движется квазар. Обычная рецессия в пространстве квазара, отделившегося от близлежащей галактики, невелика, поэтому с самого начала движение квазара происходит преимущественно во времени. Соответственно, излучение из этого объекта движется к нам во времени. С другой стороны, квазар, выброшенный из отдаленной галактики, во время взрыва удаляется на высокой скорости в пространстве, и проходит значительный период времени прежде, чем движение во времени в измерении взрыва достигает уровня рецессии. Тем временем, излучение от квазара движется назад в пространстве. Однако со временем, непрерывно увеличивающаяся результирующая скорость взрыва превышает скорость рецессии. После чего движение излучения из отдаленного квазара, впрочем, как и из расположенного ближе, происходит во времени.

На этом основании излучение из ласерте, квазаров раннего класса I, самых молодых членов позднего класса I и нескольких мелких, включая представителей радио спокойного класса, движется в пространстве. Что же касается оставшегося количества позднего класса I, большинство радио спокойных квазаров и квазаров класса II движутся во времени. Очень близкие квазары, случайное движение которых в пространстве играет значимую роль, могут продолжать движение в пространстве за пределами обычной точки перехода.

Из-за двумерного распределения излучения квазара, возникающего в диапазоне промежуточных скоростей, излучение, полученное из пространства, пропорционально первой степени расcтояния в пространстве z. Ввиду того, что q = 3,5z^½, оно также пропорционально q². Распределение излучения во времени двумерное, и излучение квазара, полученное из времени, пропорционально первой степени расстояния во времени (эквивалентного пространства) q. В последующем обсуждении все расстояния будут выражаться в терминах q (времени) или q² (пространства).

Таблица XII предлагает данные наблюдений для ранних квазаров класса I в рассматриваемой группе, выраженных в вышеописанных терминах, наряду с двумя вычисленными величинами – расстоянием квазара q и пределом видимости. Предел видимости – это приблизительная светимость, которую должен иметь квазар данного класса и расстояния, чтобы быть обнаруженным посредством оборудования и техник, доступных наблюдателям, результаты которых входят в подборку исследуемых квазаров.

Чисто теоретическое определение предела потребовало бы количественной оценки способностей используемого оборудования во время выполнения наблюдений, предприятие, не реальное как часть настоящего исследования. Поэтому пределы видимости для квазаров разных классов определены эмпирически из минимальных светимостей наблюдаемых квазаров класса II; то есть, для нынешних целей допускается, что реально наблюдаемая ограничивающая светимость близка к истинному пределу.

Наименьшими величинами в изучении были 19,44 (3С 280.1), 19,35 (3С 2) и 19,25 (1116 + 12). Соответствующие абсолютные светимости – 0,025, 0,017 и 0,037. Расстояние квазара 3С 2 – 0,962. Если допустить, что этот квазар, имеющий самую низкую светимость любого объекта класса II в выборке, пребывает почти в пределах видимости, мы можем принять светимость 0,016 (величина 19,50) как предел при q = 1,00. На основе q, соответствующие пределы для 3С 280.1 и 1116 + 12 будут 0,020 и 0,029. То есть, оба квазара близки к пределу видимости. Этого было бы достаточно для оправдания использования 0,016 для предела видимости на основе q для целей нашего исследования.

Таблица XII

Квазары класса I – ранний тип

 

 

Объекты, использовавшиеся для оценки предела, являются квазарами класса II, у которых, как мы видели, излучение движется во времени (на основе q). Излучение от большинства квазаров класса I движется в пространстве, и это меняет пределы видимости. Важный фактор, входящий в ситуацию, – это разница между яркостью или светимостью астрономического объекта и тем, что мы можем назвать интенсивностью излучения, если излучающая материя движется со скоростью выше единицы (скорости света). Разница возникает за счет введения второго компонента времени на более высокой скорости. При скоростях меньше единицы, единственное время, входящее в процесс излучения, – часовое время. Также на более высоких скоростях происходят изменения в положении в трехмерном времени (относительно естественных исходных уровней). Здесь становится необходимым отличать время последовательности естественной системы отсчета, время, зарегистрированное на часах, и общее время, вовлеченное в рассматриваемый физический феномен. Общее время – это сумма часового времени и изменения в расположении во времени.

Способность обнаруживать излучение посредством оборудования данной мощности определяется интенсивностью излучения, излучения в единицу времени. Распределение излучения на дополнительные единицы времени уменьшает интенсивность. Однако светимость измеряется как количество излучения, полученного за общее время, соответствующее единице часового времени (одного из компонентов общего), и на него не влияет число единиц, вовлеченных в общее.

Если излучение движется во времени, его величина – это скалярная величина в терминах пространства. Следовательно, она не имеет геометрического распределения и приходит в полном объеме. Однако если излучение от объекта в промежуточном диапазоне скоростей движется в пространстве, оно распределяется в пространственном эквиваленте времени; то есть, в эквивалентном пространстве. Как мы видели в главе 23, полное распределение распространяется на 64 действующие единицы. Только две из них лежат на одной прямой со скалярным измерением пространственной системы отсчета. Таким образом, излучение, полученное в пространстве от объекта в промежуточном регионе на единицу общего времени, интенсивность излучения, составляет 1/32 полного испускания.

Отсюда следует, что предел видимости для движения в пространстве, соответствующий пределу 0,016 для движения во времени, равен 32 х 0,016 = 0,512. Это и есть предел, применяющийся при расстоянии квазара 1,00. Для других расстояний пределы составляют 0,016 q (движение во времени) и 0,512 q² (движение в пространстве). Пределы, представленные в Таблице XII и последующих таблицах подобной природы, вычислены на этом основании.

Хотя общее распределение излучения на полные 64 единицы во времени не влияет на светимость, мы уже обнаружили, что имеются и другие распределения в пространстве, уменьшающие отношение наблюдаемого излучения к исходному испусканию на коэффициент 8 для ранних квазаров класса I и коэффициент 2 для всех других. Тогда отношение интенсивности к светимости для движения в пространстве – это отношение интенсивности к испусканию, 1/32, деленное на отношение светимости к испусканию, ½ или 1/8. Это дает нам ¼ для ранних квазаров класса I и 1/16 для остальных.

Значимость данных соотношений в том, что они позволяют определять пределы видимости в терминах наблюдаемых величин (светимостей) для тех квазаров класса I, излучение которых движется в пространстве. Отношение ¼ говорит о том, что излучение квазара, возникающее в диапазоне промежуточных скоростей и получаемое в пространстве (основание q²), составляет лишь одну четвертую интенсивности, которая была бы возможной при движении во времени (основание q). Это эквивалентно разнице приблизительно 1,5 величин. Предел q², соответствующий величине 19,50 величины предела q, применимый к исследуемой выборке квазаров, составляет 18,00. Хотя оборудование, использованное при подборе данных, включенных в эту выборку, было способно наблюдать квазары класса II при величине 19,50, для обнаружения ранних квазаров класса I, излучение которых движется в пространстве, должно было быть на 1,5 величин (4 раза) ярче.

Реальность предела 18,00 можно видеть проверкой величин в Таблице XII. Лишь одна из величин в списке превышает этот предел на большее количество, чего можно было ожидать в свете вариабельности в светимости этих крайне активных объектов. Одно исключение, 3С 275.1, – это сильный радио эмиттер с наибольшим выходом радиоизлучения в исследуемой подборке. Возможно, его интенсивно ищут с помощью мощного оборудования.

Постепенное уменьшение энергетического уровня квазаров, которое мы наблюдаем на ранней стадии квазаров класса I, продолжается и на поздней стадии квазаров класса I, что указывалось как радио испусканием (рисунок 30), так и оптической светимостью (рисунок 31). Поскольку с начала поздней стадии изменение положения в пространстве сначала очень невелико, движение излучения происходит в основном в пространстве (основание q²), но к концу излучение от многих меньших объектов (абсолютная светимость ниже около 0,50) достигает нас во времени (основание q). Соответственно, колор-индексы становятся менее надежными как указатели возраста квазара, поскольку меньшие совокупности развиваются быстрее.

Вышеприведенные факторы вносят некоторую неопределенность в определение абсолютной светимости объектов данного класса. Любой отдельный поздний квазар класса I вне локального региона, в котором значимо случайное движение, может просто пребывать на ранней стадии так, что его излучение еще движется в пространстве, или он мог появиться поблизости так, что ныне указанное расстояние представляет движение во времени. Однако обычно отношение светимостей, вычисленных на двух разных основаниях, к применяемым пределам видимости указывает верную альтернативу. Большинство квазаров, абсолютные светимости которых вычислены на основании q² и пребывают выше пределов q², возможно, имеют истинные светимости вблизи величин, вычисленных на этом основании. И, наоборот, там, где светимость на основании q чуть выше соответствующего предела, излучение квазара, возможно, движется во времени. В тех случаях, когда светимость, вычисленная на основании q, значительно выше предела q, и квазар не квалифицируется как видимый на основании q², абсолютная светимость находится где-то между величинами q и q², а ее истинная величина не может определяться из ныне доступной информации.

Данные светимости для поздних квазаров класса I списка приведены в Таблице XIII. Основание (либо q, либо q²), посредством которого были вычислены светимости в последней колонке, указывается колонкой, в которой показан соответствующий предел видимости. Для квазаров, отношение светимостей которых к испусканию составляет ½, отношение интенсивности к светимости становится 1/16. Это соответствует величине разницы 3,0, определяющей предел видимости для этого класса квазаров, равный 16,5. В Таблице XIII суммируются лимитирующие величины для разных классов квазаров.

Таблица XIII

Квазары класса I – поздний тип

 

Ограничение поздних квазаров класса I до более коротких расстояний – заметная характеристика Таблицы XIII, поскольку среди данной группы объектов имеются абсолютные светимости даже выше стандартов квазаров класса II, которые можно видеть вплоть до границы сектора 2,00. Ни один квазар в Таблице XIII не имеет расстояния больше 0,646. Это раннее отсечение – результат ограничивающей величины 16,50, наряду с крутым подъемом предела видимости на основании q², применимым к движению в пространстве. Квазары, появившиеся поблизости и ушедшие на большие расстояния, вышли из стадии класса I еще до такого далекого путешествия, в то время как большинство квазаров, возникших за пределами расстояния 0,500, отрезаются быстрым увеличением предела видимости, достигающим 0,128 в этой точке. Самый отдаленный поздний квазар класса I в списке, 3С 57, – это относительно большой фрагмент с абсолютной светимостью 0,230, выше предела видимости 0,214, соответствующего такому расстоянию.

Наличие предела величиной 16,50 явно демонстрируется в таблице. Девять квазаров в списке обладают достаточно высокой светимостью в пропорции к пределу видимости, повышая вероятность того, что их излучение движется в пространстве, но ни один из них не превышает величину 16,50 (то есть, меньшей светимости).

Сравнение величин в Таблице XIII с величинами Таблицы XII демонстрирует степень, в какой имеет место уменьшение испускания энергии, пока квазары класса I становятся старше. Из-за того, что квазары класса I являются продуктами крайне сильных галактических взрывов, их испускание очень велико, смесь оптических и радиочастот, намного больше, чем у любого другого класса квазаров. Из-за отсутствия любого адекватного источника возмещения энергии, который заменял бы энергию, потерянную излучением, внутренняя активность постепенно слабеет, и среднее испускание на поздней стадии квазаров класса I намного меньше. Максимальное испускание квазаров раннего класса, и оптическое, и радио, в шесть раз больше максимума позднего класса. Средняя оптическая светимость ранних квазаров класса I в четыре раза превышает среднюю светимость поздних квазаров класса I. Среднее радио испускание ранних квазаров класса I тоже в четыре раза превышает среднее радио испускание тех представителей позднего класса I, для которых доступны радио данные.

Поскольку радио и оптическое излучения создаются разными процессами, их уменьшение в результате постепенного уменьшения содержания внутренней энергии квазаров не обязательно должно продолжаться с одной и той же скоростью. Но факт, что относительные испускания двух групп одинаковы для обоих видов излучения – это значимое подтверждение надежности теоретических соотношений, на которых базируются вычисления.

Радио спокойные квазары класса I представляют отдельную и довольно однородную группу, поэтому рассмотрение их места в общей картине вполне уместно, но лишь два из них появляются в исследуемой выборке. Для получения адекватной выборки, к квазарам этого класса, перечисленным в подборке Бербиджа и О'Делла[250] в 1972 году, следует прибавить квазары из перечня 1967 года. Таблица XIV предлагает данные испускания этих квазаров. Как и следовало ожидать на теоретической основе, это небольшие объекты со средней светимостью 0,018, в то время как средняя светимость поздних радио испускающих квазаров класса I в таблице XIII, находящихся в том же диапазоне расстояния, равна 0,064. Причина различия в том, что более мелкие квазары обладает меньшей начальной энергией, они рассеиваются намного быстрее из-за большего отношения площади поверхности к массе. Они последовательно проходят через разные стадии эволюции за меньшее время, в то время как большие квазары класса I того же возраста еще являются радио эмиттерами.

Таблица XIV

Радио спокойные квазары класса I

 

Такой более продвинутый эволюционный статус отражается в режиме движения излучения. В то время как излучение из большинства поздних радио испускающих квазаров класса I движется в пространстве, все кроме одного радио спокойных квазаров в Таблице XIV достигли стадии, когда излучение движется во времени. Одним из факторов, вносящих свой вклад в результат, является то, что предел видимости этих маленьких объектов на основании q² достигается относительно быстро. Только три из 14 квазаров, перечисленных в Таблице XIV, имеют абсолютные светимости выше 0,020. Предел видимости на основании q², соответствующий светимости 0,020, – это расстояние квазара приблизительно 0,200. Это значит, что радио спокойный квазар класса I, излучение которого движется в пространстве, видим лишь на относительно коротком расстоянии.

Как и в случае радио эмиттеров класса I, ограничение на расстояние радио спокойных квазаров, излучение которых движется во времени, – результат  эволюционного развития. К тому моменту, когда объекты удалились от своих относительно близких расположений к месту возникновения на расстояние 0,400, их оптическое испускание уменьшилось до величины, которая не обнаруживается оборудованием, использованным исследователями, результаты которых приведены в Таблице XIV. Самый отдаленный квазар данной группы находится на расстоянии 0,435. В любой из двух исследуемых выборок между этим расстоянием и q = 1,136 нет радио спокойных объектов. Они появляются вновь в диапазоне выше 1,136. Факторы, отвечающие за такой паттерн распределения, будут рассматриваться позже в этой главе.

В связи с истинным статусом некоторых маленьких объектов, классифицированных как квазары, имеется некоторое сомнение. Последние (1982 года) новости сообщают, что В 234, самый близкий объект в Таблице XIV (z = 0,060), еще один объект, рассматриваемый как близкий квазар (Z = 0,040), – это галактики H II, у которых излучение возникает в больших регионах ионизированного водорода.[251] Представляется, члены этого недавно осознанного класса галактик пребывают в диапазоне размера мелких спиралей и приблизительно на одинаковой эволюционной стадии, но они еще не обрели спиралевидной структуры. Возможно, большинство мелких ближайших “квазаров” на самом деле являются галактиками нового класса, но это не меняет уже сделанных выводов, кроме оценки минимального размера квазаров, который может оказаться немного больше.

Ввиду того, что стадия класса II является последней фазой, которую проходят квазары между возникновением и исчезновением, обычный квазар класса II движется наружу на протяжении длительного промежутка времени. Отсюда следует, что абсолютная светимость такого объекта должна приближаться к величине, вычисленной на основании q. Таблица XV предлагает данные светимости, вычисленные для квазаров класса II из списка, находящихся ближе, чем q = 1,00. В таблице имеется один случай исключения. Как отмечалось раньше, когда относительно большой квазар находится очень близко к месту, из которого мы его наблюдаем, движение наружу может замедляться достаточно долго для того, чтобы позволить квазару достичь статуса класса II еще до перехода от излучения, движущегося в пространстве, к движению во времени. Квазар 3С 273 пребывает именно в таком состоянии.

Таблица XV

Квазары класса II – ниже q = 1,00

 

Таблица XVI – это аналогичное представление соответствующих данных для квазаров класса II, находящихся на расстояниях больше 1,00. Цель деления объектов класса II на две группы – показать, что, с точки зрения светимости, две группы практически идентичны. Диапазон величин в каждом случае примерно одинаковый, а средняя светимость для группы ниже 1,00 составляет 0,126, а для более удаленной группы – 0,13. В связи со средними и максимальными светимостями имеется небольшое увеличение на отдаленном конце диапазона расстояния, выше 1,70, за счет изменений, имеющих место при достижении предела сектора 2,00, изменений, уже обсужденных в связи с красными смещениями (глава 23) и колор-индексами (глава 24). Во всем остальном, какую случайную выборку объектов класса II мы бы не брали, мы получаем практически одну и ту же смесь светимости.

Таблица XVI

Квазары класса II – выше q = 1,00

 

Это не означает, что характеристики всех квазаров класса II идентичны; это просто значит, что все существующие различия распределяются на всю эволюционную стадию класса II. В жизни квазаров имеются периоды, когда внутренняя взрывная активность пребывает на уровне выше обычного. Но такие периоды активности не ограничиваются какой-либо одной фазой существования класса II и могут происходить в любое время.

Одним из значимых результатов почти идентичности этих двух групп квазаров, находящихся на разных расстояниях, когда их абсолютные светимости вычисляются посредством соотношения первой степени, выведенного из теории, является еще одно подтверждение данного соотношения; то есть, подтверждение двумерной природы излучения квазаров. Надежность такого соотношения продемонстрирована в книге Квазары и пульсары посредством прямой корреляции между расстоянием квазара и средними светимостями небольших групп квазаров, у которых все члены группы находятся на приблизительно одинаковом расстоянии. Сейчас соотношение подтверждается другим образом – демонстрацией того, что распределение светимостей, вычисленных на основании первой степени (за исключением одного случая), не зависит от расстояния. Очевидно, выбранные группы из разных секций диапазона расстояний не показали бы тесного приближения к постоянству, очевидному в таблицах, до тех пор, пока основание для наблюдаемого уменьшения до абсолютной светимости корректно. Определение квазаров класса II выше q = 1,00 положительное, поскольку никакие другие квазары не имеют расстояния в этом диапазоне. Тогда отсюда следует, что согласование между свойствами двух групп квазаров класса II тоже оправдывает критерий, посредством которого члены группы ниже 1,00 отделяются от квазаров класса I, существующих в том же диапазоне расстояния.

Из записей в Таблице XVI ясно, что с расстоянием квазары не редеют постепенно, как ожидалось на основании традиционной теории. Напротив, в некоторой точке выше последнего объекта выборки (расстояние 1,922) имеется очевидное резкое отрезание. Это не из-за уменьшенной видимости, поскольку предел видимости на расстоянии 1,922 составляет 0,031, намного ниже средней светимости 0,133 квазаров класса II. Это должен быть результат какого-то другого лимитирующего фактора, начинающего работать на данном расстоянии. Это пребывает в полном согласовании с теоретическим выводом, что квазары, сохраняющие обычное распределение промежуточного региона единиц движения 3 ½-3½, переходят к движению во времени и исчезают из вида при расстоянии 2,00.

Радио спокойные квазары, включенные в Таблицу XVI, – это относительно большие объекты, их средняя абсолютная светимость,0,145, пребывает в резком контрасте с радио спокойными квазарами класса I Таблицы XIV со средней абсолютной светимостью 0,018. Следовательно, солидный размер указывается как требование для достижения радио спокойного статуса класса II. Это понятно, когда мы рассматриваем природу процесса, ответственного за активность класса II. Как мы видели, стадия класса II начинается тогда, когда значительное количество звезд квазара достигает пределов возраста и подвергается взрывам сверхновых. Если некоторые или все продукты взрыва сосредоточены внутри структуры, квазар становится радио эмиттером класса II. Но если он недостаточно велик или недостаточно компактен для удерживания этих продуктов, они выбрасываются по мере возникновения или с интервалами, и квазар постепенно дезинтегрируется.

   Данные светимости для разных групп квазаров суммируется в Таблице XVII. Самая выдающаяся характеристика данной таблицы – высокая светимость ранних объектов класса I.

Однако, когда мы рассматриваем огромное несоответствие в размерах между взрывающейся галактикой, порождающей ранний квазар класса I, и взрывающимся фрагментом, порождающим квазар класса II, разницу в светимости между этими двумя классами легко объяснить. Относительно низкое испускание поздних объектов класса I – это очевидный результат потерь энергии в период времени, прошедший с момента галактического взрыва. В конце стадии класса I квазары пребывают в том, что мы можем назвать состоянием минимума внутренней активности.

Таблица XVII

Светимости квазаров

 

Таблица XVII делит 14 поздних квазаров класса I на две группы по 7 квазаров в каждой, с разделяющей линией при U-B = 0,76. Отношение максимума к минимуму светимости в этих двух подгруппах практически идентично. Это указывает на то, что уменьшение внутренней активности продолжается на протяжении последней стадии класса I, чего и следовало ожидать из теоретических рассмотрений, и что разница между табулированными величинами для двух групп отражает уменьшение уровня светимости из-за снижения активности, а не разницу в размерах квазаров в двух группах. Следовательно, можно прийти к выводу, что абсолютная светимость радио испускающего квазара минимального размера в условиях минимальной внутренней активности составляет приблизительно 0,015.

Как указывалось раньше, диапазон расстояний радио спокойных квазаров класса I отличается от диапазона расстояний радио эмиттеров в основном размерами. Добавление радио спокойного класса понижает минимальный размер до 0,006 или позволяет кое-какой допуск для немного меньшей величины, скажем, 0,005. Тогда может возникнуть вопрос: почему это должен быть минимальный размер; то есть, почему взрыв не создает осколки всех размеров – от субатомных частиц до некоего максимального размера фрагмента. Ответ таков: квазар – это целое облако материи, движущейся с ультравысокой скоростью, испущенное взрывом, включая звезды, фрагменты звезд, пыль и газ. Мы видим облако как отдельный объект из-за огромных вовлеченных расстояний.

Максимальные светимости варьируются значительно больше, чем минимальные. Очевидно, благодаря тому, что у квазаров, так же как и у галактик перед взрывом, до прорыва налегающих слоев материала, внутренняя активность может достигать более высокого уровня у больших совокупностей. Влияние данного фактора демонстрируется отношением максимальных светимостей к минимальным, которое ранжируется от 17 до 25 у классов активных квазаров, но в среднем составляет лишь около 10 у относительно неактивных поздних групп класса I. Поскольку каждый из больших квазаров проходит через все стадии, представленные разными радиоизлучающими классами, диапазон размеров должен быть одинаковым у каждого класса, если выборка репрезентативная. Следовательно, максимум 0,155 у подгруппы позднего класса I, колор-индекс которого выше 0,76, должен быть максимальной величиной по сравнению с минимумом, который мы считаем приемлемым в условиях минимальной внутренней активности.

Поскольку выборка невелика, где-то могут быть и большие объекты, но непрерывность соотношения максимум-минимум у класса I указывает, что величина 0,155, по крайней мере, ближе к максимуму. Более того, квазар 3С 334, обладающий светимостью 0,155, может иметь уровень внутренней активности больше минимального уровня. Такие вероятности имеют тенденцию уравновешивать друг друга. Тогда представляется, величина около 0,150 приемлема как максимум абсолютной светимости квазара при условиях минимальной внутренней активности.

Сейчас нам хочется рассмотреть значение максимальных и минимальных величин в терминах масс квазаров; то есть, совпадают ли они с теоретическим выводом, что квазар является фрагментом гигантской сфероидальной галактики? Разные факторы, входящие в ситуацию, еще не определены достаточно ясно для того, чтобы позволить точное вычисление, но приближение – это все, что нужно для ответа на вопрос. Самый удобный способ получения ответа – провести непосредственное сравнение между квазаром и галактикой, из которой он выброшен, причем оба они находятся на одном и том же пространственном расстоянии. Логичной парой для этой цели были бы квазар 3С 273 и гигантская галактика М 87, которые мы знаем лучше всего.

Наибольшая неопределенность оценки заключается в соотношениях масса/свет двух объектов. Известно, что по мере увеличения размера галактики происходит значительный рост соотношения, чего и следовало ожидать из теоретической информации о галактической структуре, приведенной в предшествующих главах. Недавний обзор Фейбера и Галлахера сообщил, что относительные величины для спиралевидных галактик ранжируются от 1,7 для меньшего класса до 10 для больших спиралей.[252] Сообщалось о весьма скудной информации в связи с гигантскими сфероидальными галактиками, родительскими объектами квазаров, но доступные данные указывают на значительно более высокое соотношение, возможно, по крайней мере, 20.

Увеличение соотношения масса/свет по мере роста размера галактики происходит в основном из-за увеличения количества запертой высокой плотности, высокой температуры, материала внутри галактики. На уровне минимальной внутренней активности квазар содержит намного меньше дисперсного материала без ограничения.

Звезды еще движутся в диапазоне верхних скоростей, звездная плотность остается высокой, но это не влияет на соотношение масса/свет, которое определяется степенью, в которой скорости верхнего диапазона существуют в составляющих звезд. Как уже указывалось, составляющие возвращаются к температурам ниже единицы в конце ранней стадии класса I. Следовательно, соотношения масса/свет квазаров при условии минимальной активности должны приближаться к соотношениям более мелких спиралевидных галактик. Резонной представляется оценка 2. Это значит, что соотношение масс квазаров с минимальной активностью с массами галактик происхождения меньше, чем соотношения светимостей на коэффициент 10.

Как указывалось в Таблице XVII, квазары класса II обладают светимостью, вдвое больше светимостей квазаров на стадиях минимальной внутренней активности. Это сводит соотношение масса/свет 3С 273 примерно до ½ от соотношения М 83. Наблюдаемые величины М 87 и 3С 273 соответственно 9,3 и 12,8. Соответствующее соотношение светимостей – 25. Применяя коррекцию разницы в соотношениях масса/свет, мы приходим к выводу, что М 87 в 500 раз массивнее, чем 3С 273.

Исходя из данных таблиц в этой главе, представляется, что 3С 273 обладает максимальным размером квазара. Тогда, на этом основании, в виде квазара испускается лишь 20% массы гигантской галактики, даже когда фрагмент имеет максимальный размер.  Это лишь очень небольшая часть галактики, но, но сама по себе галактика настолько колоссальна (согласно нынешним оценкам, около 1.012 звезд), что 0,2% массы – это огромная совокупность материи. Это эквивалент примерно двух миллиардов звезд, достаточно для образования небольшой спиралевидной галактики. Самый мелкий квазар, радио спокойный на момент нашего наблюдения, представляет лишь примерно 0,007% массы галактики – можно сказать, просто кристаллик. И все же по обычным стандартам это очень большой объект, поскольку в него входят 70 миллионов звезд – эквивалент около 100 больших шаровых скоплений или карликовой эллиптической галактики.

Данные, исследованные в этом и двух предыдущих томах, наряду с их интерпретацией в терминах теории квазаров, выведенных из постулатов Обратной Системы, предлагают нам завершенную и целостную картину квазаров.  Как показывает анализ, если фрагмент гигантской галактики, с размером, соответствующим теории, выбросился со скоростью больше скорости света, как требуется теорией, тогда оптическое испускание из составляющих фрагмент звезд, происходящее со скоростью, соответствующей обычному испусканию из таких объектов, на расстоянии, теоретически указанном красным смещением и распределенном в пространстве и его эквиваленте способом, требуемым теорией, будет получено здесь на Земле в реально наблюдаемых количествах. Нет несоответствий, таких, как вызывающие сомнение несоответствия в традиционной теории квазаров. Все наблюдения легко и естественно укладываются в теоретическую структуру.

Как указывалось на предыдущих страницах, это справедливо не только в общей ситуации, но и в мелких деталях. Корреляция между теорией и наблюдением предлагает отдельное подтверждение многим конкретным характеристикам теории, таким как соотношение первой степени между расстоянием и светимостью, изменения в цвете и распределении излучения, имеющие место при превышении уровней одной или более единиц скорости, специфические характеристики раннего вида квазаров, разница между ограничивающими величинами разных видов квазаров, и так далее.

Более того, теория, из которой получены все эти результаты, не является чем-то, построенным для увязки с наблюдениями. Каждый отдельный и все сделанные выводы – это обязательное следствие базовых допущений относительно свойств пространства и времени. Теоретическое развитие демонстрирует следующее: поскольку пространство и время обладают постулируемыми свойствами, квазары должны существовать и должны обладать именно теми характеристиками, которые сейчас раскрыты наблюдением.

---

[248] Shipman, H. L., Black Holes, Quasars, and the Universe, Houghton Mifflin Co., Boston 1980, p. 215.

[249] Sandage, Allan R., Astrophysical Journal, Nov, 15, 1972.

[250] Burbidge and O’Dell, Astrophysical Journal, Dec. 15, 1972.

[251] News item, Sky and Telescope, Jan. 1982.

[252] Faber and Gallagher, Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 1979.