Kvasary jsou v prumeru 100 nasobne svitivejsi nez nejjasnejsi galaxie. Intenzita jejich zareni projevuje promennost v infracervene, opticke a radiove oblasti. V opticke oblasti dosahuje amlituda zmen jasnosti 2 mag az 3 mag, nebo i vice. Amplitudu vetsi nez 0.5 mag ma priblizne 68% kvasaru. Amplitudu vetsi nez 2 mag na priblizne 9% kvasaru.
Spektra kvasaru ukazuji, ze se jen malo lisi v chemickem slozeni od plynnych mraku mezihvezdne hmoty. Spojite spektrum kvasaru ma obvykle exponencielni rozdeleni intenzity. Prechod mezi optickou a radiovou oblasti neni spojity, pozoruje se vyrazne maximum v oblasti infracerveneho zareni. Nektere kvasary jsou i zdroje intenzivniho rtg. zareni (napr. kvasar 3C 273 je v rtg. oblasti 50 krat svitivelsi nez v radiove oblasti a 2 nasobne svitivejsi nez v opticke oblasti).
Velmi zavaznym problemem kvasaru je otazka zdroje jejich obrovske energie. Doba trvani aktivity kvasaru podle ruznych priznaku se odhaduje na dobu nejmene 300000 roku. Jejich prumerny zarivy vykon dosahuje okolo 1040 W, takze kvasar v obdobi sve aktivity vyprodukuje vice nez 10 na 53 J energie. Celkova produkce energie je primo umerna hmotnosti kvasaru a dosahuje 1045 az 1046 J na kazdou hmotnost Slunce. Hlavnim zdrojem zarive energie je pomala gravitacni kontrakce s doprovodnym transformovanim rotecni energie na synchrotronni zareni a ostatni projevy aktivity kvasaru.
Rusky vedec Yakov Zeldovic navrhl teorii zdroje energie ve kvasarech, kterou astronomove povazuji za moznou: Cerna dira obstarava mnozstvi energie uvolnene v kvasaru. Cerna dira se vytvori, kdyz giganticka hvezda kolabuje nade vsechny meze do nepatrneho objemu a nekonecne hustoty. Astronomove se domnivaji, ze cerna dira je v jadre kvasaru a "pozira" okolni hvezdy a plyn. Material pada do nitra cerne diry, coz se projevuje vyraznym intenzivnim vyzarovanim.
Vznik kvasaru je podmineny mimoradne velkou hmotnosti vznikajici protogalaxie a velmi malym uhlovym momentem rotace, cim je pri dane hmotnosti mensi uhlovy moment, tim kompaktnejsi teleso se muze vytvorit z protogalaxie. Mimoradne vysoka svitivost kvasaru umoznuje pozorovat tyto objekty az v tak velkych vzdalenostech, ze kvasary mohou byt dulezitymi objekty pro overeni kosmologickych modelu vesmiru.
Sidli kvasary v galaxiich? Pozorovani pozemskymi dalekohledy nedavalo mnoho nadeje astronomum k odpovedi na tuto otazku. Pozemska pozorovani upozornila na to, ze kvasary sidli v galaxiich, ale astronomove nikdy nevideli okoli detailne.
Nalezeni odpovedi na mnoho otazek kolem kvasaru bylo mozno dat az po vypusteni kosmickeho dalekohledu. Banhall, hlavni zastance kosmickeho dalekohledu v roce 1978 na kongresu rekl:"Je nutne pozorovat kvasary pomoci kosmickeho dalekohledu, jsou obklopeny slabsim difuznim zarenim galaxii."
Bahcall mel pravdu. Efektni obrazky z HST ukazaly, ze kvasary skutecne sidli v galaxiich. Ale obrazky odhaluji dalsi prekvapive informace: Kvasary "ziji" v ruznych galaxiich. Nektere galaxie jsou zcela normalni a jine koliduji se svymi sousedy. Ackoli HST ziskal vice stop, mnoho otazek zatim zustalo nezodpovezeno o techto zahadnych objektech. "Jsem rad, ze se pozornost obratila na kvasary," rika Bahcall. "My ziskame nejake stopy, ale ne definitivni odpovedi," dodava Bahcall.
Dva tymy astronomu dali k dispozici unikatni snimky z HST, ktere ukazuji, ze kvasary ziji v ruznych typech galaxii a mnohe z nich jsou v prudkych kolizich. Slozite snimky ukazuji, ze zde panuje mnoho mechanismu - od docela jemnych - az po "zapnuti" kvasaru, nejenergetictejsich objektu ve vesmiru.
Vysledky z HST jsou o to zajimavejsi, ze studovane kvasary neobklopuji ocividne poskozene galaxie ve kterych ziji. Muze to znamenat, ze kvasary jsou v mnoha galaxiixh utvary s relativne kratkou dobou zivota. John Bahcall z Institute for Advanced Study, Princeton, NJ, zduraznuje, ze HST vnasi jasno do slozitych snimku. "Mysleli jsme si, ze jsme kompletni teorii kvasaru jiz meli, nyni vime, ze ne," rika Bahcall. "Neobjevuje se zadny znak, ktery by byl spolecny pro chovani kvasaru. Zakladni predpoklad byl, ze existovala pouze jedna trida materskych galaxii nebo katastrofickych pripadu, ktera krmila kvasary. Ve skutecnosti nemame jednoduchy obrazek - je v tom zmatek."
Mike Disney, University of Wales College, Cardiff, U.K., ktery je vedoucim Evropskeho tymu rika, "Lide se domnivali, ze vyznamnym mechanismem pro pozirajici cerne diry a vznik obrovskych energiovych prebytku emitovanych kvasary mohou byt srazky. Nyni o nich vime a nevime co bylo pred Hubblem. Je to opravdu vrusujici material."
I pres velke mnozstvi snimku, ktere zachycuji kolize mezi dvema galaxiemi nebo galaxiemi ktere mohou spustit proces zrozeni kvasaru, ukazuji nektere snimky zcela normalni, nenarusene galaxie s kvasary. "Jsme uneseni krasou a ostrosti snimku z HST, stejne jako rozmanitosti prostredi, kde kvasary ziji," rika Donald Schneider of Pennsylvania State University, University Park, PA. Kvasary, nejzahadnejsi objekty ve vesmiru, objevene pred 33 lety, jsou zajimave svymi malymi rozmery a obrovskym energetickym vykonem. Kvarasy nejsou o moc vetsi nez slunecni soustava ale produkuji 100 az 1000 krat vice svetla nez veskere galaxie obsahujici stovky miliard hvezd.
Supermasivni cerna dira v okoli hvezd, plyn a prach, to jsou teoreicke zdroje energie kvasaru. Vetsina astronomu se priklani k tomu, ze aktivni cerna dira je jen vira, tedy jen moznost jak vysvetlit to, proc mohou byt kvasary tak kompaktni, promenne a mocne. Nicmene presvedcivy dukaz zustava stale tezke poridit, protoze kvasary jsou tak jasne, ze prezari vsechny detaily okolo v prostredi, kde ziji.
"Tyto problemy neni mozne vyresit bez kosmickeho dalekohledu," rika Disney. "Studium kvasaru jsem pred 20 lety odlozil, protoze jsem si uvedomoval, ze musim pockat az na vesmirny dalekohled, ktery poskytne dostatecne jasny pohled k vyreseni teto zahady." Evropsky tym provadel pozorovani pomoci pristroje Wide Field Planetary Camera 2 (WFPC2) v modu s vysokym rozlisenim. Vysledky ukazaly, ze kvasary se rodi v prostredich, kde prudce interaguji dve galaxie a pravdepodobne koliduji. "To bylo dlouho predpokladanym mechanismem zrodu kvasaru. Nikdo vsak nevedel, zda tato myslenka je opravdu spravna. Potvrdil to az HST," rika Peter Boyce z Evropskeho tymu. "Kolem temer kazdeho kvasaru vidime, jak jedna galaxie polyka druhou," rika Disney. Vybrali jme tri kvasary, ktere jsou znamy jako silne zdroje infracerveneho zareni o kterych jsme se domnivali, ze mohou byt ve spiralnich galaxiich, ktere obvykle obsahuji velke mnozstvi plynu a prachu. "Kdyz jsme videli snimky z HST, spatrili jsme jak obrovske chuchvalce, dve obrovske spiralni galaxie (podobne nasi Mlecne draze), vzajemne do sebe narazi a od nich do vsech smeru odvrhovane kusy. Zdalo se, ze nektere z techto kousku konci nahore v jadru jedne ze spiral, kde je zrejme obrovska cerna dira, ktera je vcucava."
Bahcall, Schneider a Sofia Kirkahosova pouzivali take WFPC2,
ale v sirokouhlem modu. Podarilo se jim objevit 20 kvasaru.
Bahcall zjistil, ze asi polovina studovanych kvasaru ma materske
galaxie, ktere se zdaji byt neporusene. "Kazda z interagujicich
slozek je velmi tesne u jadra a pod rozlisenim teleskopu HST
nebo pro zapaleni kvasaru hraji roli jine machanismy."
Nyni, kdyz o prostredich ve kterych kvasary existuji vime vice, tymy astronomu budou skladat mozaiku cele hadanky kvasaru. Kolik kvasaru vzplane behem kratkeho zivota galaxie (100 milionu let nebo mene)? Kolik galaxii, vcetne Mlecne drahy se muze stat "rodistem" kvasaru. Pokud kvasary jsou jevy dlouhodobe, tak proc jsou tak zridkavym jevem? "Znamena to extremne malo masivnich cernych der, ktere byly formovany v rannem vesmiru," rika Disney.
Astronome take potrebuji vyresit dilema "o kureti a vejci" ve vztahu ke zrozeni kvasaru. Vznikly nejrive masivni cerne diry a potom byly zformovany kolem nich galaxie nebo galaxie prechazely cernym deram, ktere rychle v jadre zesednou pri stelarni kolizi nebo slucovani?
Vylepsene pristroje, ktere jsou planovany pro HST, odhali mnohe detaily. V roce 1997 bude instalovana Near Infrared Camera a Multi-Object Spectrometer (NICMOS) a v roce 1999 Advanced Camera, ktera bude mit koronograficke zarizeni, ktere odstini obrovskou zar od kvasaru a umozni nahlednout blize k jadru galaxie. Pro prehlidku galaktickych struktur v infracervenem svetle bude slouzit NICMOS. Ten take poskytne dulezite nove detaily a materskych galaxiich kvasaru.
The Space Telescope Science Institute pracuje prostrednictvim
Association of Universities for Research in Astronomy, Inc.
(AURA) pro NASA. Rizeni probiha z Goddard Space Flight Center,
Greenbelt, MD. Hubble Space Telescope je projekt mezinarodni
spoluprace mezi NASA a European Space Agency (ESA).
Levy spodni: Kvasar PHL 909, ktery je od Zeme vzdalen 1.5 miliardy svetelnych let a lezi v jadre normalni elipticke galaxie.
Uprostred nahore: Tato fotografie ukazuje pritomnost katastroficke kolize mezi dvema galaxiemi, ktere se prostorem pohybovaly rychlosti 1.6 milionu km/s. Zbytky po teto kolizi jsou palivem pro kvasar IRAS04505-2958, ktery je od Zeme vzdalen 3 miliardy svetelnych let. Astronomove se domnivaji, ze prvni galaxie se zaborila do roviny spiralni galaxie, rozrusila jeji jadro a spiralni prstenec galaxie opustila (zachycena ve spodni casti snimku). Jadro lezi pred kvasarem - je to ten jasny objekt uprostred. Okoli jadra jsou oblasti, ve kterych vznikaji nove hvezdy. Vzdalenost mezi kvasarem a spiralnim prstencem je 15000 svetelnych let, coz je sedmina prumeru nasi Mlecne drahy. Okolni hvezdy lezi zrovna nad kvasarem.
Uprostred dole: Kosmicky dalekohled zachytil kvasar PG 1012+008, ktery se nachazi 1.6 miliardy svetelnych let od Zeme. Kvasar splyva s jasnou galaxii (objekt tesne pod kvasarem). Objekty deli vzdalenost 31000 svetelnych let. Kvasar a galaxii obklopuji zvirena ramena prachu a plynu, ktere svedci o silne interakci mezi obema objekty. V pocatecnim stadiu splyvani s kvasarem muze byt take kompaktni galaxie, kterou vidime nalevo od kvasaru.
Vpravo nahore: HST zachytil slapovy ohon prachu a plynu, pod nimz se nachazi kvasar 0316-346. Tento je od Zeme vzdalen 2.2 miliardy svetelnych let. Ohon pekuliarniho tvaru naznacuje, ze materska galaxie interaguje s prochazejici galaxii, ktera na snimku neni zaznamenana.
Vpravo dole: HST zaznamenal tanec mezi dvema splyvajicimi
galaxiemi. Pred tim, nez doslo ke splynuji mohli galaxie
nekolikrat obehnout kolem sebe o cemz svedci smycky zhaveho
plynu, ktere po tom zustal v okoli kvasaru IRAS 13218+0552.
Kvasar je od Zeme vzdalen 2 miliardy kilometru. Protazene jadro
ve stredu snimku muze obsahovat ve skutecnosti dve jadra - obou
splynutych galaxii.
V prave casti obrazku je ten samy snimek, ale zobrazen na jine kontrastni hladine. Takovy snimek umoznuje astronomum nahlednout vice do jadra galaxie. Kvasar a materskou galaxii deli pouze 11000 svetelnych let (galaxie je tesne nahore nad kvasarem). Velikosti a jasnosti je tato galaxie podobna Velkemu Magellanovu mracnu, ktere se nachazi v blizkosti nasi Galaxie. Galaxie je vuci kvasaru blize nez nase Slunce je od stredu nasi Galaxie. Kvasar a galaxii spolu poutaji silne gravitacni sily. Je mozne, ze galaxie spadne do stroje kvasaru - cerne diry. Cerna dira bude tuto galaxii pozirat mene nez 10 milionu let.
Kvasar se na techto snimcich zda velky, ale ve skutecnoti to je to jen kompaktni, mohutny svetelny zdroj. Kvasar je tak jasny, ze na snimcich z dalekohledu vytvoril spicky difrakcniho jevu.
Snimky byly porizeny na Hubbleove kosmickem dalekohledu pristrojem Wide Field and Planetary Camera 2.