Kvazarų amžius | gamta

Kvazarų amžius | gamta

Anonim

Dalykai

  • Astronomija ir astrofizika

Infraraudonųjų spindulių surašymas, kuriame sukaupiamos supermasyvios juodosios skylės įvairiais kosminiais laikais, rodo, kad gali prireikti pakoreguoti kanoninį supratimą apie tai, kaip šie šviesos objektai formuojasi ir vystosi.

Paklauskite astronomo, kada kvazarai buvo didžiausioje zonoje, ir jie tikriausiai pasakys jums, kad tai buvo maždaug prieš 10 milijardų metų, kai Visata buvo maždaug trečdalis dabartinio savo dydžio 1, 2 . Iki tol kvazarų populiacija vis dar augo kartu su kitomis didelėmis struktūromis jaunoje Visatoje; nuo to laiko kvazarų skaičius nuolat mažėjo. Tačiau „Astrophysical Journal“ paskelbtame dokumente Vardanyan ir kt . 3 pateikiami rezultatai leidžia manyti, kad šis plačiai priimtas paveikslas gali būti neteisingas arba bent jau tai, kad jis nepasakoja visos istorijos.

Ši istorija prasidėjo 1963 m. Atradus 4, 5 naujo tipo astronominį objektą, įvairiai vadinamą kvazižvaigždiniais objektais arba kvazaru, tokiu pavadinimu, kuris šiandien yra plačiai naudojamas. Jų fizinė prigimtis iš pradžių nebuvo žinoma, tačiau palaipsniui buvo daroma išvada, kad kvazaras yra žėrintis karštos, tankios medžiagos diskas, kuris gali susidaryti aplink supermasyvią juodąją skylę didelės galaktikos centre, dažnai įvykstant susidūrimui su antrąja. galaktika. Nors tokie akcentiniai diskai yra „tik“ Saulės sistemos dydžio, jie gali pranokti visas žvaigždes pagrindinėje galaktikoje maždaug tūkstančiu kartų. Taigi kvazarus galima palyginti nesunkiai pamatyti dideliais atstumais, o tai leidžia atsekti jų evoliuciją iki pirmųjų milijardų metų po Didžiojo sprogimo.

Per 50 metų nuo jų atradimo buvo katalogizuota daugiau nei milijonas kvazarų. Nors to yra daugiau nei pakankamai daugumai demografinių astronominių objektų tyrimų, sunku gauti reprezentatyvų kvazarų, apimančių platų atstumą nuo Žemės, pavyzdį, taigi ir kosminį atgalinį laiką. Taip pat sudėtinga tinkamai atsižvelgti į visą kvazaro išeikvojamą energiją, nes dalį ultravioletinės šviesos, kurią skleidžia akcepcijos diskas, pagrindinės galaktikos sugeria dulkės ir vėl spinduliuoja daug ilgesniais, infraraudonųjų bangų ilgiais. Dauguma kvazarų populiacijos tyrimų buvo atlikta naudojant stebėjimus, atliktus optiniais ar artimosios infraraudonosios spinduliuotės bangų ilgiais (maždaug nuo 0, 2 iki 2 mikrometrų), ir būtent šie matavimų tipai pateikė stipriausius įrodymus, kad kvazarų skaičius smarkiai viršijo 10 milijardų metų. prieš.

Vardanyan ir kolegos ištyrė palyginti nedidelį 10 000 kvazarų pavyzdį, kurie iš pradžių buvo identifikuoti naudojant „Sloan Digital Sky Survey“ optinius duomenis. Bet, be abejo, autoriai turėjo prieigą prie ilgesnių tų pačių objektų bangos ilgio matavimų (maždaug 8 μm) iš palydovo „Wide“ (plačiajuosčio lauko infraraudonųjų spinduliuotės tyrimų (WISE)). Taigi jie sugebėjo atlikti išsamesnį kvazarų energijos išeikvojimą ir, pataisę įvairius sudėtingus stebėjimo atrankos efektus, kurie neišvengiamai apsunkina tokius tyrimus, rado keletą įspūdingų rezultatų. Jie patvirtino, kad kvazarų populiacija stabiliai mažėjo per pastaruosius 10 milijardų metų, tačiau, priešingai nei tikėtasi kosminių laikotarpių kritimu prieš 3 milijardus metų, jie rado „plokščiakalnį“ kvazarų energijos išeikvojime šiek tiek daugiau nei milijardą metų. po Didžiojo sprogimo (1 pav.). Autoriai negalėjo atlikti zondavimo anksčiau nei tai, ir viena iš jų išvadų buvo, kad išplėsti tokio tipo matavimus iki ankstesnių laikų yra geriausias būdas toliau nagrinėti šią problemą.

Image

Standartiniame kvazarų evoliucijos vaizde nuo didžiojo sprogimo iki šių dienų bendra kvazarų energijos išeiga padidėja iki didžiausios vertės, maždaug 3 milijardų metų (Gyr) po didžiojo sprogimo, kai galaktikos susiformuoja, susiduria ir sukelia kvazarų aktyvaciją. . Tuomet šis išėjimas stabiliai mažėja, nes dėl spartėjančios Visatos plėtimosi sumažėja galaktikų susidūrimų skaičius. Vardanyan ir kt . 3 atrado stebinantį „plokščiakalnį“ (punktyrine linija) nuo maždaug 1 milijardo iki 3 milijardų metų kvazarų energijos išeiga.

Visas dydis

Šie rezultatai nėra precedento neturintys - buvo keletas panašių ankstesnių teiginių 7, 8, kad kanoninis kvazarų populiacijos supratimas iš optinių duomenų buvo neišsamus. Tačiau WISE duomenų mastas ir kokybė yra pranašesni už bet kokius anksčiau turimus. Išvadoms reikia rimto dėmesio tiek jų tolesniam tyrimui, tiek tyrimui apie jų įtaką kvazaro formavimuisi, jei paprasčiausias aiškinimas - kad daugybė didelio ryškumo kvazarų buvo vietoje praėjus vos milijardui metų po Didžiojo sprogimo - iš tikrųjų yra teisingi. .

Labiausiai jaudinantis galimas Vardanyan ir jo kolegų tyrimas reiškia, kad turime pakoreguoti savo supratimą apie kvazarų populiaciją, ypač kaip susiformavo ankstyvieji kvazanai. Daugelis dabartinių modelių remiasi idėja, kad galaktikų susidūrimai skatina kvazarų suaktyvinimą, todėl kvazarų skaičius turėtų staigiai išaugti, kai galaktikos formuojasi, auga ir susiduria ankstyvojoje Visatoje. Autorių rezultatai rodo, kad šis ryšys nėra toks stiprus ir kad patys šviesiausi kvazariai susiformuoja greičiau, nei astronomai galėtų įtarti, naudodamiesi paprastais juodųjų skylių akrecijos ir galaktikų susidūrimų modeliais.

Čia tinka žodis „įtariamasis“, nes toks mokslas iš tikrųjų yra kaip detektyvo darbas, kuriame netiesioginius įkalčius reikia derinti su įkvėptais atskaitymais, kad būtų padarytos įdomios išvados. Stebėtina, kad galima daryti bet kokį įspūdį apie juodąsias skylutes, esančias milijardų šviesmečių atstumu ir jau seniai nustojusias egzistuoti kaip kvazarus. Viena neaiškumų yra tai, kad kvazarų energijos išeigai įvertinti naudojama infraraudonųjų spindulių šviesa gali būti iš kitų šaltinių, nes bet koks mechanizmas, kuris šildo bet kokias dulkes, esančias priimančiojoje galaktikoje, prisidės prie šio signalo. Problemiška ir tai, kad įvairios numanomos kvazarų išvesties pataisos turi atsižvelgti į Visatos plėtimąsi: šviesa, matyta bet kuriuo bangos ilgiu čia ir dabar, nuo jos spinduliavimo buvo pakartotinai nukreipta tokiu dydžiu, kuris priklauso nuo to, kiek tolimas yra šaltinis, taigi, kiek laiko astronomai tai mato. Ko gero, pats neaiškiausias visų bandymų išmatuoti kvazarų populiacijos raidos aspektas yra sprendimas, kaip geriausiai atsižvelgti į šį poveikį ir kaip patikrinti, ar jis buvo padarytas teisingai. Vardanyan ir kt . Požiūris. yra pagrįstas, tačiau nesunku įsivaizduoti būsimus duomenis, kurie leistų patobulinti šias pataisas.

„Daugiau duomenų“ yra astronomijos mantros dalis. Technologijų plėtra, tokia kaip WISE, buvo viena iš pagrindinių atradimų varomųjų jėgų praėjusiame šimtmetyje ir tikriausiai išliks ateityje. Jau turime įdomių projektų, tokių kaip „Didysis sinoptikų apžvalgos teleskopas“ ir kvadratinių kilometrų masyvas, esantis vos per keletą varginančių metų, ir abu turėtų mums daug daugiau papasakoti apie kvazarų amžių.

Komentarai

Pateikdami komentarą jūs sutinkate laikytis mūsų taisyklių ir bendruomenės gairių. Jei pastebite ką nors įžeidžiančio ar neatitinkančio mūsų taisyklių ar gairių, pažymėkite, kad tai netinkama.