משוואות ישנות שופכות אור חדש על קוואזרים

Send

אין יותר בעולם הזה מאשר חפצים מעין-כוכבים או יותר פשוט - קוואזרים. אלה הם החזקים והחזקים ביותר ביקום החזקים ביותר. ותחנות כוח אלה די קומפקטיות - בערך בגודל מערכת השמש שלנו. ההבנה כיצד הם התרחשו ואיך - או אם - הם מתפתחים לגלקסיות הסובבות אותנו כיום הן כמה מהשאלות הגדולות שמניעות את האסטרונומים.

כעת, מאמר חדש מאת יואה שן ולואיס סי הו - "המגוון של הקוואזרים המאוחדים על ידי הסכמה ואוריינטציה" בכתב העת "טבע" מאשר את החשיבות של נגזרת מתמטית של האסטרופיזיקאי המפורסם סר ארתור אדינגטון במהלך המחצית הראשונה של העשרים המאה, בהבנה לא רק כוכבים אלא גם את המאפיינים של קוואזרים. באופן אירוני, אדינגטון לא האמין שחורים שחורים היו קיימים, אולם כעת ניתן להשתמש בנגזרתו, הזוהר של אדינגטון, באופן אמין יותר כדי לקבוע תכונות חשובות של קוואזרים על פני מרחבי זמן וזמן עצומים.

קוואזר מוכר כהסמכה (משמעות- חומר שנופל עליו) חור שחור סופר מסיבי במרכז "גלקסיה פעילה". הקוואזרים הידועים ביותר קיימים במרחקים שממקמים אותם מוקדם מאוד ביקום; המרוחק ביותר הוא 13.9 מיליארד שנות אור, 770 מיליון שנה בלבד לאחר המפץ הגדול. איכשהו, הקוואזרים והגלקסיות המתהוות סביבם התפתחו לגלקסיות הקיימות במגזין החלל. במרחקים הקיצוניים שלהם הם נקודתיים, שלא ניתן להבחין ביניהם מכוכב פרט לכך שספקטרום האור שלהם שונה מאוד מזו של כוכב. חלקם היו בהירים כמו השמש שלנו אם הם היו ממוקמים במרחק של 33 שנות אור, כלומר הם נמצאים על טריליון פעמים יותר זוהרים מהכוכב שלנו.

הזוהר של אדינגטון מגדיר את הזוהר המרבי שכוכב יכול להפגין שנמצא בשיווי משקל; באופן ספציפי, שיווי משקל הידרוסטטי. כוכבים מסיביים וחורים שחורים במיוחד יכולים לחרוג מגבול זה אך כוכבים, כדי להישאר יציבים לתקופות ארוכות, נמצאים בשיווי משקל הידרוסטטי בין כוחותיהם הפנימיים - כוח המשיכה - לבין הכוחות האלקטרומגנטיים החיצוניים. כזה הוא המקרה של הכוכב שלנו, השמש, אחרת זה היה קורס או מתרחב, ובשני המקרים, לא היה מספק את מקור האור היציב שהזין את החיים על כדור הארץ במשך מיליארדי שנים.

באופן כללי, מודלים מדעיים מתחילים לעתים קרובות פשוטים, כמו מודל בוהר של אטום המימן, ותצפיות מאוחרות יותר יכולות לחשוף מורכבות הדורשות תיאוריה מורכבת יותר להסביר, כמו מכניקת הקוונטים של האטום. ניתן להשוות בין אור הזוהר ויחסו של אדינגטון לידיעת היעילות התרמית ויחס הדחיסה של מנוע בעירה פנימית; על ידי הכרת ערכים כאלה, נכסים אחרים עוקבים אחר כך.

ידועים כעת מספר גורמים נוספים הנוגעים לזוהר אדינגטון אשר נחוצים להגדרת "אור הזוהר של אדינגטון" המשונה כיום.

העיתון החדש ב"טבע "מראה כיצד הזוהר של אדינגטון עוזר להבין את הכוח המניע מאחורי הרצף העיקרי של הקוואזרים, ושן והו מכנים את עבודתם את ההוכחה הסופית החסרה שמכמתת את המתאם של תכונות קוואזאר ליחס אדינגטון של קוואר.

הם השתמשו בנתוני תצפית ארכיוניים כדי לחשוף את הקשר בין חוזק פליטת הברזל [Fe] האופטי לבין חמצן [O III] - קשור חזק לתכונות הפיזיקליות של המנוע המרכזי של הקוואר - חור שחור סופר-מסיבי, ויחס אדינגטון . עבודתם מספקת את הביטחון וההתאמות הנחוצים כדי להתקדם בהבנתנו את הקוואזרים ואת הקשר שלהם להתפתחות הגלקסיות ביקום הקדום ועד לתקופתנו הנוכחית.

אסטרונומים לומדים קוואזרים כבר קצת יותר מחמישים שנה. החל משנת 1960 גילויים של קוואזאר החלו להצטבר אך רק באמצעות תצפיות טלסקופיות רדיו. לאחר מכן, הושלמה מדידת טלסקופ רדיו מדויקת ביותר של Quasar 3C 273 באמצעות התרחשות ירח. עם זאת בידו, ד"ר מרטן שמידט מהמכון הטכנולוגי בקליפורניה הצליח לזהות את האובייקט באור גלוי באמצעות טלסקופ הפלאומר 200 אינץ '. לאחר שבחן את הקווים הספקטראליים המוזרים לאורם הגיע שמידט למסקנה הנכונה כי ספקטרום הקווסר מציג שינוי אדום קיצוני והוא נבע מהשפעות קוסמולוגיות. המשמרת האדומה הקוסמולוגית של הקוואזרים פירושה שהם נמצאים במרחק גדול מאיתנו במרחב ובזמן. זה גם איתם את פטירתו של תיאוריית מדינת היציבות של היקום ונתן תמיכה נוספת ליקום מתרחב שהגיע מהייחודיות - המפץ הגדול.