Задание 3, страница 292 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 3

1. Систематизируйте информацию о квазарах, данную в параграфе, в виде кластера. Дополните материалами из сети Интернет и дополнительной литературы.

2. Предложите свою модель квазара. В чем отличие вашей модели от модели, предложенной астрофизиками?

1. Систематизируйте информацию о квазарах, данную в параграфе, в виде кластера. Дополните материалами из сети Интернет и дополнительной литературы.

Кластер информации о квазарах:

• Квазары (Квазизвёздные радиоисточники)
  • Определение и природа
    • Активные ядра далёких галактик (АЯГ).
    • Источник энергии — сверхмассивная чёрная дыра (СМЧД) в центре.
    • Вещество, падающее на СМЧД, образует аккреционный диск.
  • Основные свойства и характеристики
    • Светимость: Колоссальная, в сотни и тысячи раз превышает светимость всей галактики (до $10^{40}$ Вт).
    • Размер: Компактный источник излучения, размером сравним с Солнечной системой.
    • Спектр: Нетепловой, с широкими эмиссионными линиями водорода и других элементов.
    • Красное смещение (z): Большое значение ($z > 0.1$), что указывает на огромные расстояния (миллиарды световых лет) и расположение в ранней Вселенной.
    • Переменность блеска: Быстрые и нерегулярные изменения яркости за короткие промежутки времени (от дней до месяцев).
    • Джеты: Мощные релятивистские струи плазмы, выбрасываемые из полярных областей перпендикулярно аккреционному диску.
  • История открытия
    • 1950-е гг. — обнаружение мощных радиоисточников с неизвестной природой.
    • Начало 1960-х гг. — отождествление радиоисточников (например, 3C 273 и 3C 48) со звёздоподобными объектами.
    • 1963 г. — Маартен Шмидт измерил красное смещение 3C 273, доказав его внегалактическую природу и огромную светимость.
  • Современная модель квазара
    • Центральный объект: Сверхмассивная чёрная дыра массой от миллионов до десятков миллиардов масс Солнца ($M_{СМЧД} \sim 10^6-10^{10} M_{\odot}$).
    • Аккреционный диск: Горячий диск из газа и пыли, вращающийся вокруг СМЧД. Трение в диске разогревает вещество до миллионов градусов, заставляя его ярко светиться в оптическом, УФ и рентгеновском диапазонах.
    • Область широких линий (BLR): Плотные газовые облака, вращающиеся с высокой скоростью близко к аккреционному диску.
    • Пылевой тор: Плотное кольцо из газа и пыли, окружающее центральную машину. Скрывает вид на центр под определёнными углами.
    • Область узких линий (NLR): Более разреженные и холодные газовые облака на большем удалении от центра.
    • Релятивистские джеты: Струи частиц, ускоренных до скоростей, близких к скорости света, в сильных магнитных полях.
  • Значение для науки
    • Изучение ранних этапов эволюции Вселенной.
    • Исследование процессов роста сверхмассивных чёрных дыр и их влияния на эволюцию галактик.
    • Естественные "лаборатории" для проверки общей теории относительности и физики плазмы в экстремальных условиях.

Ответ: Представленная выше структура в виде вложенных списков является кластером, который систематизирует основную информацию о квазарах, их природе, свойствах, строении и значении для астрофизики, дополненную современными научными данными.

2. Предложите свою модель квазара. В чем отличие вашей модели от модели, предложенной астрофизиками?

В качестве альтернативы стандартной модели квазара, основанной на аккреции вещества на сверхмассивную чёрную дыру, можно предложить гипотетическую модель "белой дыры" или "кротовой норы".

Суть модели:

Квазар представляет собой не объект, поглощающий материю, а наоборот — объект, являющийся выходом из кротовой норы (моста Эйнштейна-Розена) или "белой дыры". "Белая дыра" — это гипотетический астрофизический объект, который является временной инверсией чёрной дыры. Если из чёрной дыры ничто не может вырваться, то в белую дыру ничто не может попасть, она может только извергать вещество и энергию.

В этой модели источником колоссальной энергии квазара является не гравитационное сжатие падающего вещества, а выброс материи и энергии из другой вселенной или из отдалённой области нашей Вселенной через кротовую нору. Эта извергаемая материя (возможно, экзотическая или находящаяся в состоянии плазмы сверхвысоких энергий) взаимодействует с окружающим газом и пылью в центре галактики, вызывая ударные волны, нагрев и мощное излучение во всех диапазонах спектра, которое мы и наблюдаем как квазар.

Структурные элементы модели:

• Центральный объект: "Горловина" кротовой норы или горизонт событий белой дыры, из которого происходит истечение вещества.
• Аналог аккреционного диска: Область интенсивного взаимодействия (ударного фронта) между выброшенным веществом и межзвёздным газом родительской галактики. Именно здесь генерируется основное излучение.
• Джеты: Естественное следствие сфокусированного выброса вещества из "горловины" кротовой норы, которое может быть дополнительно коллимировано магнитными полями галактики.

Отличия от стандартной астрофизической модели:

1. Направление потока вещества: В стандартной модели вещество движется внутрь, к чёрной дыре (аккреция). В моей модели — наружу, из центрального объекта (извержение).
2. Источник энергии: Гравитационная потенциальная энергия падающего вещества в стандартной модели против неизвестного источника "по ту сторону" кротовой норы в моей модели.
3. Центральный объект: Сверхмассивная чёрная дыра с горизонтом событий, поглощающим всё, против белой дыры или выхода из кротовой норы, извергающей материю.
4. Физические основы: Стандартная модель основана на хорошо проверенных аспектах общей теории относительности и физики плазмы. Модель "белой дыры" опирается на гипотетические решения уравнений Эйнштейна, существование которых (как и стабильных кротовых нор) не доказано и считается маловероятным из-за проблем со стабильностью и требованиями к экзотической материи.
5. Предсказания: Модель белой дыры могла бы предсказывать специфический спектр "первичного" выброшенного вещества или отсутствие гравитационной тени, характерной для чёрной дыры, что в теории можно проверить наблюдениями.

Ответ: Предложена гипотетическая модель квазара как выхода из "кротовой норы" или "белой дыры". Её ключевое отличие от стандартной астрофизической модели заключается в направлении потока вещества (наружу, а не внутрь) и, соответственно, в принципиально ином источнике энергии, который является не гравитационным, а связан с гипотетическим истечением материи из другой области пространства-времени.