• Kvazāri

Kvazārs novērojamā Visuma malā spīd ar 10 * triljonu * Saules gaismu

• 2024

Viena no lieliskajām lietām par gaismu ir tā, ka tā pārvietojas ar ierobežotu ātrumu. Jā, ātri, bet ne bezgala ātri. Tātad, ja mēs paskatāmies uz kādu objektu, kas atrodas ļoti tālu, mēs redzam to tādu, kāds tas bija jaunībā.

Pats Visums ir tikai aptuveni 13,8 miljardus gadu vecs - heh, “tikai” - tātad mēs nevaram redzēt neko tālāk par 13,8 miljardiem gaismas gadu, gaismas attālums šajā laikā nobrauc. Bet mēs varam redzēt objektus gandrīz tik tālu. Viņiem tajā laikā bija jābūt ļoti spilgtiem, jo ​​šis briesmīgais attālums viņus ārkārtīgi aptumšo, un lielākā daļa priekšmetu to nevar sagriezt.

Bet dažreiz mēs atrodam debesu bākas šajās attālās vietās. Nav daudz, bet daži. Tikko atrasts jauns , un tas ir ievērojams daudzu iemeslu dēļ. Viens ir tas, ka tas patiešām ir fenomenāli gaišs objekts. Vēl viens ir tas, ka tas ir tik spilgts, lai gan tajā laikā tas bija diezgan jauns, jo gaisma to atstāja. Un trešais ir tas, ka pat tad tas būtu neredzams, ja tā gaisma netiktu pastiprināta ar gravitācijas triku.

Mākslinieka priekšstats par melno caurumu ar materiālu, kas griežas ap to akrecijas diskā, kā arī matērijas strūklu, kas spridzina prom no tā. Kredīts: NASA/JPL-Caltech

Objektu sauc par J043947.08+163415.7 (saīsināšu to kā J043), un tas ir kvazārs . Šīs ir sava veida galaktikas, kas izpostīs milzīgu gaismas daudzumu, pateicoties to supermasīvajam melnajam caurumam to centros. Mēs domājam, ka katrai lielai galaktikai ir viena, ieskaitot Piena ceļu, taču lielākā daļa ir klusi. Tomēr, ja kāda situācija vai notikums melnajā caurumā sūta daudz gāzes, tas sakrājas virpuļojošā diskā, kas atrodas tieši virs atgriešanās punkta. Berze diskā to ļoti sildīs, materiālam sakarstot līdz miljoniem grādu. Šī karstā gāze nikni spīd, padarot kvazārus par dažiem nepārtraukti spožākajiem enerģijas avotiem visā Visumā.

Čārlijs un šokolādes fabrikas grāmata

Tie bija biežāk sastopami agrīnajā Visumā; materiāls, kas palicis pāri no galaktikas veidošanās, var nokrist centrā, kur gaida supermasīvo melno caurumu. Tomēr ļoti lielos attālumos (un tādēļ, redzot tos, kad Visums bija jauns), mēs neredzam tik daudz, cik gaidām. Vai nu mūsu modeļi par to, cik spilgti tie var kļūt, nav gluži pareizi (tāpēc ļoti tāli modeļi joprojām ir pārāk vāji, lai tos redzētu), vai arī tas, kā mēs tos meklējam, ir kļūdaini.

Pārejot uz pēdējo pieņēmumu, astronomu komanda izmēģināja kaut ko citu . Parasti kvazāra krāsas to atdod. Dažās krāsās tās ir gaišākas nekā citas, tāpēc, izmantojot filtrus, veicot debess attēlveidošanu, tās var noteikt. Viņi arī mēdz izskatīties sarkani dažādu parādību dēļ (piemēram, materiāls, kas atrodas starp mums un tie absorbē zilo gaismu). Bet, ja mums ir daudz tuvāka galaktika, kas gadās nokrist vienā redzes līnijā, tas var likt kvazāram izskatīties zilākam un apmānīt programmatūru, uzskatot, ka tā ir normāla galaktika.

Izmantojot dažādus parametrus, lai atrastu tālu kvazārus, astronomi aplūkoja datus no dažādām observatorijām, kas apsekoja debesis, izveidojot pietiekami dziļus attēlus, lai atrastu tālu kvazārus. Toreiz viņi atrada J043.

Kvazārs J043947.08+163415.7 (sarkans) atrodas ārkārtīgi tālu, un tā gaismu ir pastiprinājusi galaktika (zila), kas atrodas daudz tuvāk Zemei. Kredīts: NASA, ESA un X. Fan (Arizonas Universitāte)

Attālums, ko viņi tam atrada ( izmantojot tās sarkano nobīdi ) ir satriecoši 12,8 miljardi gaismas gadu - J043 spoži spīdēja mazāk nekā miljardu gadu pēc Visuma veidošanās!

Bet tā ir problēma. Tas ir pārāk gaišs. Pat kvazāriem nevajadzētu kļūt tik spilgtiem kā J043. Viņi nolēma turpināt rakt, izmantojot Hablu, lai novērotu objektu. Viņu atrastajam pēkšņi bija jēga: vājš galaktikas uztriepe, kas ir ļoti tuvu J043 stāvoklim. Šīs iejaukšanās galaktikas smagums izliek gaismu no J043 ceļā pie mums, process, ko sauc par gravitācijas lēcu . Tam var būt vairāki efekti uz kvazāra gaismu, tostarp sadalot to vairākos attēlos, kā arī palielinot tā spilgtumu.

338 eņģeļa numurs

Tas viss padara J043 astronomiem ļoti svarīgu. Tas ir līdz šim spilgtākais objekts, kāds jebkad ir redzēts šajā attālumā, padarot to vieglāk novērojamu (lai gan tas nebūt nav viegli; tas joprojām ir diezgan vājš debesīs). Nav šausmīgi labi saprotams, kā jauniem priekšmetiem var būt tik masīvi melnie caurumi; ir vajadzīgs laiks, lai tās kļūtu milzīgas, un ir daudz hipotēžu par to, kā tas varētu notikt.

Arī gaisma, ko mēs redzam no J043, tika izstarota īpašā laikā jaunā Visuma dzīvē, laika posmā, ko sauc reionizācija . Tas ir tad, kad šādas galaktikas ieslēdzās, uzsildot kosmisko gāzi, kas bija atdzisusi kopš Lielā sprādziena. Šo laiku kosmiskajā vēsturē ir grūti novērot, un J043 burtiski apgaismo ceļu mums. Tas ir milzīgs ieguvums kosmologiem.

Kvazāra mākslas darbs, galaktika ar materiālu, kas virpuļo ap centrālo masīvo melno caurumu, un izpūš matērijas un enerģijas dvīņu starus. Kredīts: ESA/Habls, NASA, M. Kornmessers

Arī tas, ka tas vispār pastāv, nozīmē, ka var būt vairāk tādu objektu kā tas, kas gaida atrašanu. Tā ir laba ziņa. Pirmkārt, tas atrisina noslēpumu, kāpēc mēs viņus neredzam (viņi tur atrodas, bet to krāsas mūs apmānīja), kā arī tas nozīmē, ka, tiklīdz mēs sāksim tos atrast, mēs varēsim izpētīt tālo Visumu efektīvāk. Palīdzēs lielāki teleskopi, piemēram, Džeimss Vebs (cerams, ka tiks palaists 2020. gadā), kā arī mazāki teleskopi, kas novēro dažāda veida gaismu.

Kad es biju bērns, lasot grāmatas par kvazāriem, visattālākā bija zināma 3C273 , pāris miljardu gaismas gadu attālumā. Tas bija vistālāk zināmais objekts. Tagad mēs zinām tūkstošiem kvazāru, no kuriem 150 atrodas vairāk nekā aptuveni 12 miljardu gaismas gadu attālumā.

Joprojām ir daudz ko atrast, ieskaitot varbūt pat tālākus un gaišākus nekā J043. Kad mēs tos atradīsim, mūsu zināšanas par jauno kosmosu pieaugs vēl vairāk.

^* Esmu redzējis, ka daži avoti citē skaitli 600 triljonu, bet tas neņem vērā objektīva palielinājumu, kas padara to gaišāku nekā tas ir.