Κβάζαρ, εκρήξεις ακτίνων γάμμα και συστάδες γαλαξιών: πώς μελετώνται τα πιο απομακρυσμένα κοσμικά αντικείμενα

Κάσας

Το πρώτο κβάζαρ, 3C 48, ανακαλύφθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1950 από τους Allan Sandage και Thomas Matthews κατά τη διάρκεια

ραδιοφωνική έρευνα του ουρανού. Το 1963, 5 κβάζαρ ήταν ήδη γνωστά. Ο νέος τύπος αντικειμένων είχε κάποιες ανώμαλες ιδιότητες που δεν μπορούσαν να εξηγηθούν εκείνη την εποχή.

Εξέπεμψαν μεγάλες ποσότητες ακτινοβολίαςευρύ φάσμα, αλλά τα περισσότερα από αυτά δεν ανιχνεύτηκαν οπτικά, αν και σε ορισμένες περιπτώσεις ήταν δυνατό να εντοπιστεί ένα αχνό και αιχμηρό αντικείμενο παρόμοιο με ένα μακρινό αστέρι.

Φασματικές γραμμές που προσδιορίζουνΤα χημικά στοιχεία που απαρτίζουν το αντικείμενο ήταν επίσης εξαιρετικά παράξενα και δεν προσφέρθηκαν να αποσυντεθούν στα φάσματα όλων των στοιχείων που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή και των διαφόρων ιονισμένων καταστάσεων τους.

Τα πιο μακρινά κβάζαρ, λόγω της γιγαντιαίας τους φωτεινότητας, που υπερβαίνει τη φωτεινότητα των συνηθισμένων γαλαξιών κατά εκατοντάδες φορές, καταγράφονται με ραδιοτηλεσκόπια σε απόσταση μεγαλύτερη από 12 δισεκατομμύρια φωτισμούς. χρόνια.

Το πιο μακρινό κβάζαρ ακτίνων Χ ανακαλύφθηκεΤο SRG και επιβεβαιώνεται από επιστήμονες από το KFU, είναι στο z = 4,23. Ένα άρθρο σχετικά με τη μελέτη της πρώτης ομάδας μακρινών κβάζαρ SRH στο τηλεσκόπιο RTT-150 δημοσιεύθηκε πρόσφατα στην κορυφαία επιστημονική έκδοση «Letters to a Astronomical Journal».

Μέχρι στιγμής, δεν έχουν ανακαλυφθεί περισσότερα από χίλια μακρινά κβάζαρ.Το τελευταίο, J0313-1806, ανακαλύφθηκε στο redshift 7.6. Πριν από αρκετά χρόνια, συμπεριλήφθηκε στη λίστα των υποψηφίων - σύμφωνα με αρκετές μεγάλες έρευνες. Και τώρα επιβεβαιώθηκε.

Μάζα - 1,6 δισεκατομμύρια ηλιακά.Το φως από αυτό πήγε για 13,1 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι έχουμε ένα στιγμιότυπο ενός αντικειμένου που υπήρχε μόλις 670 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Αποδεικνύεται ότι είναι επίσης το νεότερο κβάζαρ που είναι γνωστό σε μας. Ενεργός σχηματισμός αστεριών παρατηρήθηκε στον γαλαξία του σπιτιού του.

Εκρήξεις ακτίνων γάμμα

Είναι σαφές από την κοσμολογική φύση των εκρήξεων ακτίνων γάμμα ότι πρέπει να έχουν τεράστια ενέργεια. Επιπλέον, αυτή η ενέργεια απελευθερώνεται σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα.

Η παρουσία σχετικιστικών πίδακες σημαίνει ότι βλέπουμε ένα μικρό κλάσμα όλων των εκρήξεων που συμβαίνουν στο Σύμπαν. Η συχνότητά τους εκτιμάται ότι είναι της τάξης μιας έκρηξης ανά γαλαξία κάθε 100.000 χρόνια.

Τα γεγονότα που δημιουργούν εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι τόσο ισχυρά που μερικές φορές μπορούν να παρατηρηθούν με γυμνό μάτι, παρόλο που συμβαίνουν δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.

Ο μηχανισμός με αποτέλεσμα σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημαΔεν είναι ακόμα απολύτως σαφές πόση ενέργεια απελευθερώνεται σε έναν μικρό όγκο. Το πιο πιθανό είναι να είναι διαφορετικό στην περίπτωση των βραχέων και μακρών εκρήξεων ακτίνων γάμμα. Σήμερα, υπάρχουν δύο κύριοι υποτύποι HS:μακρύςΚαιμικρός, έχοντας σημαντικές διαφορές στα φάσματα και τις παρατηρητικές εκδηλώσεις.

Για παράδειγμα, οι μεγάλες GRBs μερικές φορές συνοδεύονται από μια έκρηξη σουπερνόβα, ενώ οι μικρές ποτέ. Υπάρχουν επίσης δύο βασικά μοντέλα που εξηγούν αυτούς τους δύο τύπους κατακλυσμών.

Αυτά τα γεγονότα λαμβάνουν χώρα σε μακρινούς γαλαξίεςredshift από δύο σε τέσσερα ή περισσότερα. Μια κολοσσιαία ποσότητα ενέργειας απελευθερώνεται σε εκατό δευτερόλεπτα. Σύμφωνα με την υπόθεση της εργασίας, αυτές είναι εκρήξεις αστέρια της υπερννόβα με μάζα χίλια ή περισσότερα ηλιακά άστρα. Δεν υπάρχουν τόσο τεράστια αστέρια στον Γαλαξία μας. Οι εκρήξεις μικρότερων αστεριών, 10-30 ηλιακές μάζες, ονομάζονται σουπερνόβα. Πάνω από χίλια χρόνια ανθρώπινης ιστορίας, εκρήξεις σουπερνόβα έχουν εμφανιστεί στον Γαλαξία μας μόνο μερικές φορές. Και τα σύγχρονα τηλεσκόπια σε τροχιά καταγράφουν εκρήξεις ακτίνων γάμμα σχεδόν κάθε μέρα. Παρατηρήσαμε επίσης την οπτική μεταλαμπή αυτών των γεγονότων για περίπου δέκα χρόνια χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο RTT-150 και δημοσιεύσαμε περίπου εκατό αστρονομικά τηλεγραφήματα μαζί με Ρώσους επιστήμονες από το IKI RAS και Τούρκους συναδέλφους.

Ilfan Bikmaev, καθηγητής στο Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο του Καζάν

Σμήνος γαλαξιών

Ενδιαφέρουσες πληροφορίες για το διαγαλαξιακό αέριο στοΤα σμήνη γαλαξιών έδωσαν ραδιοπαρατηρήσεις στην περιοχή μήκους κύματος του μέτρου. Έδειξαν την παρουσία ραδιοπηγών ακανόνιστου σχήματος σε σμήνη γαλαξιών, με συμπαγές «κεφάλι» και μακριά «ουρά».

Αυτά τα δεδομένα είναι εύκολο να ερμηνευτούν ανΑς υποθέσουμε ότι η ραδιοφωνική πηγή, ένα νέφος σχετικιστικών ηλεκτρονίων που εκπέμπει ο μηχανισμός σύγχροτρον σε ένα μαγνητικό πεδίο, κινείται σε σχέση με το διαγαλαξιακό αέριο.

Η παρουσία ταχύτητας οδηγεί στο γεγονός ότι η μετωπικήΗ πίεση συμπιέζει τη ραδιοφωνική πηγή στη μία πλευρά (το "κεφάλι") και η μείωση της πίεσης στην άλλη πλευρά οδηγεί στο σχηματισμό μιας εκτεταμένης "ουράς". Στο κεντρικό τμήμα των γαλαξιών πλούσιου φωτός υπάρχουν συχνά ισχυροί ραδιογαλαξίες, η ακτινοβολία των οποίων είναι ιδιαίτερα έντονη στην περιοχή μήκους κύματος του μέτρου.

Στο εύρος των εκατοστών, η ακτινοβολία των ραδιο γαλαξιών είναι πολύ ασθενής. Εδώ, ωστόσο, η εκπομπή συμπαγών ραδιοφωνικών πηγών στους πυρήνες των γαλαξιών μπορεί να εκδηλωθεί.

Υπάρχει αέριο στο σύμπλεγμα μεταξύ γαλαξιώνθερμαίνεται σε ένα έως δύο εκατομμύρια βαθμούς. Εκπέμπει σε ακτίνες Χ και είναι διαθέσιμο για παρατήρηση από το Spectrom-RG. Από πού προέρχεται αυτό το αέριο είναι ακόμη άγνωστο. Ίσως προέρχεται από γαλαξίες όταν ξεσπάζουν οι σουπερνόβα, κάτι που επιβεβαιώνεται από σιδερένιες γραμμές στο φάσμα ακτινών Χ του διαγαλαξιακού αερίου. Αυτό το βαρύ στοιχείο συσσωρεύεται για μεγάλο χρονικό διάστημα στα έντερα των αστεριών.

Ilfan Bikmaev, καθηγητής στο Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο του Καζάν

Σύμφωνα με αστρονομικές παρατηρήσεις καιΣύμφωνα με τους θεωρητικούς υπολογισμούς, η ορατή ύλη, δηλαδή αστέρια, αέριο και σκόνη, είναι μόνο ένα μικρό ποσοστό της μάζας του Σύμπαντος. Το ένα τέταρτο είναι σκοτεινή ύλη, το υπόλοιπο, σχεδόν εβδομήντα τοις εκατό, ανήκει σε μια ακόμη πιο μυστηριώδη ουσία - τη σκοτεινή ενέργεια.

Για λόγους επίλυσης αυτών των μυστηρίων, οι επιστήμονες κινούνται όλο και περισσότερο στον χωροχρόνο, στο σημείο εκκίνησης από το οποίο ξεκίνησαν όλα.

Ο πιο μακρινός γαλαξίας

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν τον γαλαξία GN-z11:Αυτό είναι το πιο μακρινό αντικείμενο στο διάστημα. Όπως δείχνει η ανακάλυψη, οι σύγχρονες τεχνικές παρατήρησης καθιστούν δυνατή την αξιόπιστη καταγραφή των φασματικών γραμμών ακόμη και στοιχείων τόσο σπάνιων στο διάστημα όσο το οξυγόνο και ο άνθρακας σε έναν εξαιρετικά πρώιμο γαλαξία.

Αυτό είναι σημαντικό γιατί, λαμβάνοντας υπόψη τέτοιακαταγράφουμε μακρινά αντικείμενα, βυθιζόμαστε στο μακρινό παρελθόν του Σύμπαντος και το βλέπουμε όπως ήταν στα πρώτα νιάτα του. Έτσι, στην περίπτωση του GN-z11, παρατηρούμε φως από το Σύμπαν μας όταν ήταν 420 εκατομμυρίων ετών - δηλαδή λιγότερο από το 5% της τρέχουσας ηλικίας του. 

Αποδείχθηκε ότι ήδη σε αυτήν την πρώιμη εποχήυπήρχαν νέοι, αλλά μάλλον τεράστιοι γαλαξίες, αποτελούμενοι από αρκετά εκατομμύρια αστέρια. Το έργο της εύρεσης ακόμη νεότερων (και, αν είστε τυχεροί, οι νεότεροι στο Σύμπαν) γαλαξιών θα πέσει στους ώμους του τηλεσκοπίου James Webb, για το οποίο θα μιλήσουμε αργότερα.

Πώς μελετούνται τα πιο απομακρυσμένα αντικείμενα;

  • ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΚΩΔΩΝΟΚΡΟΥΣΙΑ

Το 2020 ο ΚαναδόςΤο ραδιοτηλεσκόπιο CHIME, το οποίο, μαζί με το αμερικανικό ραδιοτηλεσκόπιο STARE2, καθόρισε την ακριβή προέλευση της έκρηξης FRB 200428 - προέρχεται από το ήδη γνωστό magnetar, το οποίο βρίσκεται στον Γαλαξία μας.

Αυτή η ανακάλυψη θα επιτρέψει όχι μόνο την καλύτερη μελέτηη δομή αυτής της εκπληκτικής υποομάδας των αστεριών νετρονίων, αλλά και η εύρεση μαγνητών που δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί - σήμερα οι αστρονόμοι γνωρίζουν μόνο 30 τέτοια αντικείμενα.

  • Spectrum-RG

Κυκλοφόρησε στα μέσα του 2019, η ναυαρχίδαΤο αστεροσκοπείο της ρωσικής και γερμανικής αστρονομίας Spektr-RG ολοκλήρωσε την πρώτη στα μέσα Ιουνίου και τη δεύτερη έρευνα του ουρανού στη σκληρή περιοχή ακτίνων Χ στα μέσα Δεκεμβρίου.

Τα δεδομένα για κάθε νέα έρευνα προστίθενται στοπροηγούμενο και σας επιτρέπει να βλέπετε όλο και πιο αχνά αντικείμενα. Συνολικά, από την έναρξη λειτουργίας του, το παρατηρητήριο ανακάλυψε περισσότερες από χίλιες νέες πηγές ακτινογραφίας, διπλασιάζοντας σχεδόν τον συνολικό αριθμό τους.

  • Voyager 2

Το 1977 πήγε ένα ταξίδι στο εξωτερικόπλανήτες του ηλιακού συστήματος. Το Voyager 2, γνωστό και ως Mariner 12. Το διαστημόπλοιο εξερεύνησε 4 πλανήτες και έγινε η μοναδική ανθρώπινη συσκευή που επισκέφτηκε τον Ποσειδώνα και τον Ουρανό - από τότε κανείς δεν μπόρεσε να φτάσει σε αυτούς τους πλανήτες.

Δεν κατευθύνεται προς κάποιο συγκεκριμένο αστέρι, αλλά θα πρέπει να απέχει περίπου 4 έτη φωτός από το Sirius.

  • Νέοι ορίζοντες

Το New Horizons είναι το μόνο απομακρυσμένο διαστημόπλοιο που εκτοξεύτηκε το 2006, σε τροχιά γύρω από τον Πλούτωνα το 2015 και το MU69 στις αρχές του 2019.

Επί του παρόντος (Φεβρουάριος 2021) είναι περίπου 50 AU. από τη γη. Το διαστημικό σκάφος New Horizons άφησε το βαρυτικό πεδίο της Γης με την υψηλότερη ταχύτητα στην ιστορία και έγινε επίσης το ταχύτερα κινούμενο τεχνητό σώμα γύρω από τη Γη.

Διαβάστε περισσότερα:

Φυσικές εκπομπές ραδιοφώνου βρίσκονται στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης

Οι επιστήμονες έχουν δείξει πώς μια μαύρη τρύπα διαλύει ένα αστέρι

Οι φυσικοί έχουν δημιουργήσει ένα ανάλογο μιας μαύρης τρύπας και επιβεβαίωσαν τη θεωρία του Hawking. Πού οδηγεί;