Quasare, Gammastrahlenausbrüche und Galaxienhaufen: Wie werden die entferntesten kosmischen Objekte untersucht?

Quasare

Der erste Quasar, 3C 48, wurde Ende der 1950er Jahre von Allan Sandage und Thomas Matthews entdeckt

Radiountersuchung des Himmels. Im Jahr 1963 waren bereits 5 Quasare bekannt. Der neue Objekttyp hatte einige anomale Eigenschaften, die zu diesem Zeitpunkt nicht erklärt werden konnten.

Sie emittierten große Mengen Strahlungbreites Spektrum, aber die meisten von ihnen wurden nicht optisch erfasst, obwohl es in einigen Fällen möglich war, ein schwaches und punktförmiges Objekt zu identifizieren, das einem entfernten Stern ähnelte.

Spektrallinien, die identifizierenDie chemischen Elemente, aus denen das Objekt besteht, waren ebenfalls äußerst seltsam und ließen sich nicht in die Spektren aller damals bekannten Elemente und ihrer verschiedenen ionisierten Zustände zerlegen.

Die am weitesten entfernten Quasare werden aufgrund ihrer gigantischen Leuchtkraft, die die Leuchtkraft gewöhnlicher Galaxien um das Hundertfache übertrifft, mit Radioteleskopen in einer Entfernung von mehr als 12 Milliarden Lichtern aufgezeichnet. Jahre.

Der am weitesten entfernte Röntgenquasar entdecktSRG und von Wissenschaftlern der KFU bestätigt, liegt bei z = 4,23. Ein Artikel über die Untersuchung der ersten Gruppe entfernter Quasare SRH am RTT-150-Teleskop wurde kürzlich in der führenden wissenschaftlichen Publikation „Letters to a Astronomical Journal“ veröffentlicht.

Bisher wurden nicht mehr als tausend entfernte Quasare entdeckt.Der letzte, J0313-1806, wurde bei einer Rotverschiebung von 7,6 entdeckt. Vor einigen Jahren wurde er in die Kandidatenliste aufgenommen – laut mehreren großen Umfragen. Und jetzt wurde es bestätigt.

Masse - 1,6 Milliarden Sonnenenergie.Das Licht davon ging für 13,1 Milliarden Jahre zu uns. Dies bedeutet, dass wir eine Momentaufnahme eines Objekts erhalten haben, das nur 670 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte. Es stellt sich heraus, dass dies auch der jüngste uns bekannte Quasar ist. In seiner Heimatgalaxie wurde eine aktive Sternentstehung beobachtet.

Gammastrahlen platzen

Aus der kosmologischen Natur von Gammastrahlenausbrüchen geht hervor, dass sie enorme Energie haben müssen. Darüber hinaus wird diese Energie in sehr kurzer Zeit freigesetzt.

Das Vorhandensein relativistischer Jets bedeutet, dass wir einen kleinen Bruchteil aller im Universum auftretenden Bursts sehen. Ihre Häufigkeit wird auf 100.000 Burst pro Galaxie alle 100.000 Jahre geschätzt.

Die Ereignisse, die Gammastrahlenausbrüche erzeugen, sind so stark, dass sie manchmal mit bloßem Auge beobachtet werden können, obwohl sie Milliarden von Lichtjahren von der Erde entfernt auftreten.

Der Mechanismus, der dazu führt, dass in so kurzer ZeitEs ist noch nicht ganz klar, wie viel Energie in einem kleinen Volumen freigesetzt wird. Am wahrscheinlichsten ist, dass es bei kurzen und langen Gammastrahlenausbrüchen unterschiedlich ist. Heutzutage gibt es zwei Hauptuntertypen von HS:langeUndkurz, mit signifikanten Unterschieden in den Spektren und Beobachtungsmanifestationen.

Zum Beispiel werden lange GRBs manchmal von einer Supernova-Explosion begleitet, während kurze niemals. Es gibt auch zwei Hauptmodelle, um diese beiden Arten von Kataklysmen zu erklären.

Diese Ereignisse finden in fernen Galaxien stattRotverschiebung von zwei auf vier oder mehr. In hundert Sekunden wird eine kolossale Energiemenge freigesetzt. Nach der Arbeitshypothese handelt es sich dabei um Ausbrüche von Hypernova-Sternen mit einer Masse von tausend oder mehr Sonnensternen. Es gibt keine so massiven Sterne in unserer Galaxie. Ausbrüche kleinerer Sterne, 10-30 Sonnenmassen, werden Supernovae genannt. In mehr als tausend Jahren menschlicher Geschichte sind in unserer Galaxie nur wenige Male Supernova-Explosionen aufgetreten. Und moderne umlaufende Teleskope registrieren fast täglich Gammastrahlenausbrüche. Wir haben auch das optische Nachleuchten dieser Ereignisse etwa zehn Jahre lang mit dem RTT-150-Teleskop beobachtet und zusammen mit russischen Wissenschaftlern des IKI RAS und türkischen Kollegen etwa hundert astronomische Telegramme veröffentlicht.

Ilfan Bikmaev, Professor an der Kasaner Föderalen Universität

Galaxienhaufen

Interessante Informationen über intergalaktisches Gas inGalaxienhaufen lieferten Radiobeobachtungen im Meterwellenlängenbereich. Sie zeigten das Vorhandensein unregelmäßig geformter Radioquellen in Galaxienhaufen mit einem kompakten „Kopf“ und einem langen „Schwanz“.

Diese Daten sind leicht zu interpretieren, wennGehen Sie davon aus, dass sich die Radioquelle, eine Wolke relativistischer Elektronen, die durch den Synchrotronmechanismus in einem Magnetfeld emittiert, relativ zum intergalaktischen Gas bewegt.

Das Vorhandensein von Geschwindigkeit führt dazu, dass die FrontalDer Druck komprimiert die Funkquelle auf einer Seite (dem „Kopf“), und ein Druckabfall auf der anderen Seite führt zur Bildung eines verlängerten „Schwanzes“. Im zentralen Teil lichtreicher Galaxien befinden sich häufig leistungsstarke Radiogalaxien, deren Strahlung im Meterwellenlängenbereich besonders intensiv ist.

Im Zentimeterbereich ist die Strahlung von Radiogalaxien sehr schwach. Hier kann sich jedoch die Emission kompakter Radioquellen in den Kernen von Galaxien manifestieren.

Im Cluster zwischen den Galaxien befindet sich Gasauf ein bis zwei Millionen Grad erwärmt. Es emittiert in Röntgenstrahlen und steht zur Beobachtung durch Spectrom-RG zur Verfügung. Woher dieses Gas kommt, ist noch unbekannt. Vielleicht kommt es aus Galaxien, wenn dort Supernovae ausbrechen, was durch Eisenlinien im Röntgenspektrum intergalaktischen Gases bestätigt wird. Dieses schwere Element sammelt sich lange Zeit im Darm der Sterne an.

Ilfan Bikmaev, Professor an der Kasaner Föderalen Universität

Nach astronomischen Beobachtungen undTheoretischen Berechnungen zufolge macht die sichtbare Materie, also Sterne, Gas und Staub, nur wenige Prozent der Masse des Universums aus. Ein Viertel ist dunkle Materie, der Rest, fast siebzig Prozent, gehört zu einer noch mysteriöseren Substanz – dunkler Energie.

Um diese Rätsel zu lösen, bewegen sich die Wissenschaftler in der Raumzeit immer weiter zu dem Ausgangspunkt, von dem aus alles begann.

Die am weitesten entfernte Galaxie

Wissenschaftler haben die Galaxie GN-z11 entdeckt:Dies ist das am weitesten entfernte Objekt im Weltraum. Wie die Entdeckung zeigt, ermöglichen moderne Beobachtungstechniken die zuverlässige Aufzeichnung der Spektrallinien selbst von im Weltraum so seltenen Elementen wie Sauerstoff und Kohlenstoff in einer außergewöhnlich frühen Galaxie.

Dies ist wichtig, da in Anbetracht solcherWenn wir entfernte Objekte aufzeichnen, tauchen wir in die ferne Vergangenheit des Universums ein und sehen es so, wie es in seiner frühen Jugend war. Im Fall von GN-z11 beobachten wir also Licht aus unserem Universum, als es 420 Millionen Jahre alt war – also weniger als 5 % seines heutigen Alters. 

Es stellte sich heraus, dass bereits in dieser frühen ÄraEs gab junge, aber ziemlich massive Galaxien, die aus mehreren Millionen Sternen bestanden. Die Aufgabe, noch jüngere (und, wenn Sie Glück haben, die jüngsten im Universum) Galaxien zu finden, wird auf die Schultern des James Webb-Teleskops fallen, über das wir später sprechen werden.

Wie werden die am weitesten entfernten Objekte untersucht?

  • CHIME

Im Jahr 2020 der KanadierDas Radioteleskop CHIME, das zusammen mit dem amerikanischen Radioteleskop STARE2 den genauen Ursprung des Ausbruchs FRB 200428 feststellte – er stammt von dem bereits bekannten Magnetar, der sich in unserer Milchstraße befindet.

Diese Entdeckung wird es nicht nur ermöglichen, besser zu studierendie Struktur dieser erstaunlichen Untergruppe von Neutronensternen, aber auch Magnetare zu finden, die noch nicht entdeckt wurden - heute kennen Astronomen nur noch etwa 30 solcher Objekte.

  • Spectrum-RG

Mitte 2019 auf den Markt gebracht, das FlaggschiffDas Observatorium für russische und deutsche Astronomie Spektr-RG schloss Mitte Juni die erste und Mitte Dezember die zweite Durchmusterung des Himmels im harten Röntgenbereich ab.

Die Daten für jede neue Umfrage werden hinzugefügtvorher und ermöglichen es Ihnen, zunehmend dunkle Objekte zu sehen. Insgesamt hat das Observatorium seit seinem Start mehr als tausend neue Röntgenstrahlungsquellen entdeckt und damit ihre Gesamtzahl fast verdoppelt.

  • Voyager 2

1977 unternahm er eine Reise ins AuslandPlaneten des Sonnensystems. Voyager 2, auch bekannt als Mariner 12. Die Raumsonde erkundete vier Planeten und war das einzige menschliche Gerät, das Neptun und Uranus besuchte – seitdem konnte niemand diese Planeten erreichen.

Es ist nicht auf einen bestimmten Stern ausgerichtet, sollte aber ungefähr 4 Lichtjahre von Sirius entfernt fliegen.

  • Neue Horizonte

New Horizons ist die einzige ferngesteuerte Raumsonde, die 2006 gestartet wurde und 2015 Pluto und Anfang 2019 MU69 umkreiste.

Derzeit (Februar 2021).) beträgt ca. 50 AU. von der Erde. Das Raumschiff New Horizons verließ das Gravitationsfeld der Erde mit der höchsten Geschwindigkeit in der Geschichte und wurde auch der sich am schnellsten bewegende künstliche Körper auf der Erde.

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