Сегодня мы поговорим об одних из самых интересных объектов Вселенной — блазарах. Слово «блазар» образовалось от соединения названия первого открытого такого объекта — BL Lacertae (или BL Ящерицы) и слова «квазар». Они характеризуются очень высокой абсолютной светимостью и сильной (до 100 крат), быстрой переменностью блеска. Многие из них первоначально были ошибочно идентифицированы как нерегулярные переменные звёзды нашей Галактики, но со временем стало ясно, что это нечто совершенно иное.
Блазары считаются разновидностью квазаров, одних из самых энергетически мощных и редких объектов во Вселенной. Они представляют собой активные ядра далёких галактик, которые испускают в сторону земного наблюдателя релятивистские струи. Плазма в таких потоках движется с околосветовой скоростью. Лишь небольшая доля галактик обладает активными ядрами. Вокруг их центральной сверхмассивной чёрной дыры из приближающейся к ней материи образуется аккреционный диск. Это вещество из-за трения внутри диска нагревается до больших температур и начинает светиться. Чем выше температура, тем большей энергией обладает излучение активного ядра, соответственно, самые экстремальные из них ярко светятся в рентгеновском и гамма-диапазоне.
Релятивистские струи возникают, когда вещество аккреционного диска приближается достаточно близко к горизонту событий чёрной дыры и частично выбрасывается в двух противоположных направлениях. Из-за околосветовой скорости движения материя в таких струях испытывает релятивистские эффекты Общей теории относительности. Из всего числа джетов квазаров менее 1% направлены в сторону Земли, такие объекты учёные и называют блазарами. При этом из-за действия мощных магнитных полей в струях спектр их электромагнитного излучения не тепловой, а вызван синхротронным излучением при отклонении заряженных частиц в поле и обратным комптоновским рассеянием фотонов на частицах.
К упомянутым интересным релятивистским эффектам в струе относится эффект Доплера, который повышает блеск блазара. Вблизи ядра можно даже наблюдать кажущееся сверхсветовое движение вещества в джете. Научным сообществом принято делить блазары на два типа наблюдаемых объектов: лацертиды, названные в честь уже известной нам BL Lacertae, и квазары с плоским радиоспектром (FSRQ-квазары). Своими основными свойствами они в целом похожи друг на друга, но у квазаров с плоским радиоспектром сильнее выражены широкие линии излучения в спектре. Согласно современным представлениям, эти объекты представляют собой разные этапы эволюции блазаров.
Когда регион возле центральной сверхмассивной чёрной дыры молодой активной галактики ещё богат ионизированным газом и пылью, в аккреционном диске возникает интенсивное изучение. Поэтому в его оптическом и инфракрасном спектре возникают яркие эмиссионные линии. Такой объект относят к квазарам с плоским радиоспектром. Название может сбивать с толку — если они отличаются от лацертид эмиссионными линиями в оптическом спектре, почему в их названии фигурирует радиоспектр? Дело в том, что такие линии свойственны для обычных квазаров, а плоский радиоспектр имеется у всех блазаров. Поэтому учёные используют этот признак, чтобы отличать FSRQ-квазары от остальных.
Со временем в ближайшей окрестности чёрной дыры исчерпываются запасы газа и пыли. Эффективность аккреции снижается настолько, что интенсивности излучения недостаточно для ионизации газа. Поэтому в оптическом спектре объекта исчезают эмиссионные линии и остаются широкие линии поглощения света облаками, которые окружают чёрную дыру. Активная галактика превращается в лацертиду, которая считается более поздним этапом жизни блазара.
Из-за ограниченности скорости света, заглядывая вдаль, астрономы смотрят ещё и в прошлое. Самый далёкий известный радиоквазар с плоским спектром существовал, когда Вселенной был всего лишь 1 миллиард лет. До недавних пор считалось, что самая далёкая лацертида существовала при возрасте Вселенной в 2,5 миллиарда лет. Таким образом, теория об эволюции блазаров из радиоквазаров с плоским спектром в лацертиды казалась верной.
Но наука не стоит на месте. Международная команда учёных открыла новую лацертиду, которая существовала ещё на 800 миллионов лет раньше. Вселенной тогда было меньше 2 миллиардов лет. Новый блазар получил обозначение 4FGL J1219.0+3653. Для открытия исследователи использовали один из самых больших оптических телескопов в мире — Gran Telescopio Canaris, гигант с эквивалентным диаметром главного зеркала в 10,4 метра.
Новое открытие отбрасывает тень сомнения на общепринятую теорию эволюции блазаров. Учёные предполагают, что многие ранние лацертиды остаются не идентифицированными. Поскольку электромагнитные спектры таких объектов не обладают ярко выраженными линиями излучения, точно оценить расстояние до них по красному смещению весьма трудно. Но именно такие ранние лацертиды могут стать ключом к полному пониманию эволюции ранних галактик и блазаров. Даже присутствие единственного объекта этого класса на таком удалении в пространстве и времени говорит, что есть ещё сотни похожих на него активных древних галактик, чьи джеты не направлены на Землю. Каким образом галактики в ранней Вселенной сумели так быстро исчерпать запасы вещества в своих центральных областях, пока остаётся загадкой.