ควาซาร์การระเบิดของรังสีแกมมาและกระจุกกาแล็กซี: วิธีศึกษาวัตถุจักรวาลที่อยู่ไกลที่สุด

ควาซาร์

ควอซาร์แรก 3C 48 ถูกค้นพบในช่วงปลายทศวรรษ 1950 โดย Allan Sandage และ Thomas Matthews ระหว่าง

วิทยุสำรวจท้องฟ้า ในปี พ.ศ. 2506 มีการรู้จักควาซาร์ 5 แห่งแล้ว วัตถุประเภทใหม่มีคุณสมบัติผิดปกติบางอย่างที่ไม่สามารถอธิบายได้ในขณะนั้น

พวกมันปล่อยรังสีปริมาณมากสเปกตรัมกว้าง แต่ส่วนใหญ่ตรวจไม่พบด้วยสายตา แม้ว่าในบางกรณีก็เป็นไปได้ที่จะระบุวัตถุที่จางและมีลักษณะคล้ายจุดซึ่งคล้ายกับดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลได้

เส้นสเปกตรัมที่ระบุองค์ประกอบทางเคมีที่ประกอบขึ้นเป็นวัตถุนั้นก็แปลกมากเช่นกันและไม่ได้ให้ตัวมันเองในการสลายตัวเป็นสเปกตรัมขององค์ประกอบทั้งหมดที่รู้จักกันในเวลานั้นและสถานะที่แตกตัวเป็นไอออนต่างๆ

ควาซาร์ที่อยู่ห่างไกลที่สุดเนื่องจากความส่องสว่างขนาดมหึมาของพวกมันซึ่งเกินความส่องสว่างของกาแลคซีธรรมดาหลายร้อยเท่าจะถูกบันทึกด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ระยะแสงมากกว่า 12 พันล้านดวง ปี.

ควาซาร์เอกซเรย์ที่อยู่ไกลที่สุดที่ค้นพบSRG และได้รับการยืนยันโดยนักวิทยาศาสตร์จาก KFU อยู่ที่ z = 4.23 บทความเกี่ยวกับการศึกษากลุ่มแรกของกลุ่มควาซาร์ที่อยู่ห่างไกล SRH บนกล้องโทรทรรศน์ RTT-150 ได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ในสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ชั้นนำเรื่อง“ Letters to an Astronomical Journal”

จนถึงขณะนี้ มีการค้นพบควาซาร์ที่อยู่ห่างไกลออกไปไม่เกินพันแห่งอันสุดท้าย J0313-1806 ถูกค้นพบที่ redshift 7.6 เมื่อหลายปีก่อน เขาถูกรวมอยู่ในรายชื่อผู้สมัคร - จากการสำรวจที่สำคัญหลายรายการ และตอนนี้ก็ได้รับการยืนยันแล้ว

มวล - 1.6 พันล้านดวงอาทิตย์แสงจากมันส่องมายังเราเป็นเวลา 13.1 พันล้านปี นั่นหมายความว่าเราได้ภาพรวมของวัตถุที่มีอยู่เพียง 670 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง ปรากฎว่านี่เป็นควาซาร์ที่อายุน้อยที่สุดที่เรารู้จักด้วย มีการสังเกตการก่อตัวของดาวที่ใช้งานอยู่ในกาแลคซีบ้านเกิด

การระเบิดของรังสีแกมมา

เห็นได้ชัดจากธรรมชาติของการระเบิดของรังสีแกมมาว่าต้องมีพลังงานมหาศาล ยิ่งไปกว่านั้นพลังงานนี้จะถูกปล่อยออกมาในเวลาอันสั้น

การปรากฏตัวของเครื่องบินไอพ่นเชิงสัมพันธ์หมายความว่าเราเห็นเศษเสี้ยวเล็ก ๆ ของการระเบิดทั้งหมดที่เกิดขึ้นในจักรวาล ความถี่ของพวกมันคาดว่าจะเป็นไปตามลำดับของการระเบิดหนึ่งครั้งต่อกาแลคซีทุกๆ 100,000 ปี

เหตุการณ์ที่ก่อให้เกิดการระเบิดของรังสีแกมมามีพลังมากจนบางครั้งสามารถสังเกตได้ด้วยตาเปล่าแม้ว่าจะเกิดขึ้นจากโลกหลายพันล้านปีแสงก็ตาม

ซึ่งกลไกดังกล่าวเป็นผลให้ในเวลาอันสั้นเช่นนี้ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าพลังงานถูกปล่อยออกมาในปริมาณน้อยเท่าใด เป็นไปได้มากว่ามันจะแตกต่างออกไปในกรณีของการระเบิดรังสีแกมมาแบบสั้นและยาว วันนี้ HS มีสองประเภทย่อยหลัก:ยาวและสั้นมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในสเปกตรัมและอาการสังเกต

ตัวอย่างเช่น GRB ที่ยาวบางครั้งจะมาพร้อมกับการระเบิดของซูเปอร์โนวาในขณะที่ช่วงสั้น ๆ ไม่เคยเกิดขึ้น นอกจากนี้ยังมีโมเดลหลักอีกสองแบบที่จะอธิบายถึงความหายนะทั้งสองประเภท

เหตุการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นในกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลเปลี่ยนจากสองเป็นสี่หรือมากกว่า พลังงานจำนวนมหาศาลจะถูกปลดปล่อยออกมาในหนึ่งร้อยวินาที ตามสมมติฐานการทำงานสิ่งเหล่านี้คือการระเบิดของดาวไฮเปอร์โนวาที่มีมวลของดาวสุริยะมากกว่าหนึ่งพันดวง ไม่มีดาวขนาดใหญ่เช่นนี้ในกาแล็กซี่ของเรา การระเบิดของดาวฤกษ์ขนาดเล็กมวลดวงอาทิตย์ 10-30 ดวงเรียกว่าซูเปอร์โนวา กว่าพันปีของประวัติศาสตร์มนุษย์การระเบิดของซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นในกาแล็กซี่ของเราเพียงไม่กี่ครั้ง และกล้องโทรทรรศน์โคจรที่ทันสมัยบันทึกการระเบิดของรังสีแกมมาแทบทุกวัน นอกจากนี้เรายังสังเกตเห็นแสงระเรื่อของเหตุการณ์เหล่านี้เป็นเวลาประมาณสิบปีโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ RTT-150 และเผยแพร่โทรเลขทางดาราศาสตร์ประมาณร้อยฉบับร่วมกับนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียจาก IKI RAS และเพื่อนร่วมงานชาวตุรกี

Ilfan Bikmaev ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัย Kazan Federal

กระจุกกาแลคซี

ข้อมูลที่น่าสนใจเกี่ยวกับก๊าซในอวกาศกระจุกกาแลคซีให้ผลการสังเกตการณ์ทางวิทยุในช่วงความยาวคลื่นเมตร พวกเขาแสดงให้เห็นการมีอยู่ของแหล่งกำเนิดวิทยุที่มีรูปร่างไม่ปกติในกระจุกดาราจักร โดยมี "หัว" ขนาดกะทัดรัดและ "หาง" ที่ยาว

ข้อมูลเหล่านี้ง่ายต่อการตีความหากสมมติว่าแหล่งกำเนิดวิทยุ ซึ่งเป็นกลุ่มเมฆของอิเล็กตรอนเชิงสัมพัทธภาพที่ปล่อยออกมาโดยกลไกซินโครตรอนในสนามแม่เหล็ก เคลื่อนที่สัมพันธ์กับก๊าซในอวกาศ

การปรากฏตัวของความเร็วนำไปสู่ความจริงที่ว่าหน้าผากความดันจะบีบอัดแหล่งกำเนิดวิทยุที่ด้านหนึ่ง ("ส่วนหัว") และความดันที่ลดลงในอีกด้านหนึ่งจะทำให้เกิด "หาง" ที่ขยายออกไป ในใจกลางของดาราจักรที่มีแสงมาก มักมีดาราจักรวิทยุกำลังแรง ซึ่งการแผ่รังสีของดาราจักรจะมีความเข้มข้นเป็นพิเศษในช่วงความยาวคลื่นเมตร

ในช่วงเซนติเมตรการแผ่รังสีของกาแลคซีวิทยุจะอ่อนแอมาก อย่างไรก็ตามที่นี่การปล่อยแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุขนาดกะทัดรัดในนิวเคลียสของกาแลคซีสามารถแสดงตัว

มีก๊าซอยู่ในกระจุกระหว่างดาราจักรอุ่นขึ้นหนึ่งถึงสองล้านองศา ฉายรังสีเอกซ์และสามารถสังเกตการณ์ได้โดย Spectrom-RG ก๊าซนี้มาจากไหนยังไม่ทราบ บางทีมันอาจมาจากกาแลคซีเมื่อซูเปอร์โนวาแตกออกที่นั่นซึ่งได้รับการยืนยันโดยเส้นเหล็กในสเปกตรัมรังสีเอกซ์ของก๊าซอวกาศ ธาตุหนักนี้สะสมเป็นเวลานานในบาดาลแห่งดวงดาว

Ilfan Bikmaev ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัย Kazan Federal

ตามการสังเกตทางดาราศาสตร์และตามการคำนวณทางทฤษฎี สสารที่มองเห็นได้ ได้แก่ ดวงดาว ก๊าซ และฝุ่น เป็นเพียงร้อยละไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของมวลจักรวาล หนึ่งในสี่เป็นสสารมืดส่วนที่เหลือเกือบเจ็ดสิบเปอร์เซ็นต์เป็นของสสารลึกลับยิ่งกว่านั้นนั่นคือพลังงานมืด

เพื่อประโยชน์ในการไขความลึกลับเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์กำลังก้าวต่อไปในอวกาศ - เวลาจนถึงจุดเริ่มต้นที่ทุกอย่างเริ่มต้นขึ้น

ดาราจักรที่อยู่ไกลที่สุด

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบกาแลคซี GN-z11:นี่เป็นวัตถุที่อยู่ไกลที่สุดในอวกาศ ดังที่การค้นพบแสดงให้เห็น เทคนิคการสังเกตสมัยใหม่ทำให้สามารถบันทึกเส้นสเปกตรัมขององค์ประกอบต่างๆ ได้อย่างน่าเชื่อถือ ซึ่งหาได้ยากในอวกาศพอๆ กับออกซิเจนและคาร์บอนในกาแลคซียุคแรกๆ เป็นพิเศษ

นี่เป็นสิ่งสำคัญเพราะเมื่อพิจารณาเช่นนั้นแล้วบันทึกวัตถุที่อยู่ห่างไกล เราดำดิ่งสู่อดีตอันไกลโพ้นของจักรวาลและมองเห็นมันเหมือนที่เคยเป็นในช่วงวัยรุ่น ดังนั้น ในกรณีของ GN-z11 เรากำลังสังเกตแสงจากจักรวาลของเราเมื่อมีอายุ 420 ล้านปี ซึ่งน้อยกว่า 5% ของอายุปัจจุบัน

ปรากฎว่าในยุคแรกนี้มีดาราจักรอายุน้อย แต่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ประกอบด้วยดาวหลายล้านดวง ภารกิจในการค้นหากาแลคซีที่อายุน้อยกว่า (และถ้าคุณโชคดีที่สุดในจักรวาล) จะตกอยู่บนบ่าของกล้องโทรทรรศน์เจมส์เว็บบ์ซึ่งเราจะพูดถึงในภายหลัง

มีการศึกษาวัตถุที่อยู่ไกลที่สุดอย่างไร?

  • CHIME

ในปี 2020 ชาวแคนาดากล้องโทรทรรศน์วิทยุ CHIME ซึ่งร่วมกับกล้องโทรทรรศน์วิทยุของอเมริกา STARE2 ได้สร้างต้นกำเนิดที่แท้จริงของการระเบิด FRB 200428 ซึ่งมาจากแมกนีตาร์ที่รู้จักอยู่แล้ว ซึ่งตั้งอยู่ในทางช้างเผือกของเรา

การค้นพบนี้ไม่เพียง แต่จะช่วยให้การศึกษาดีขึ้นเท่านั้นโครงสร้างของกลุ่มย่อยของดาวนิวตรอนที่น่าทึ่งนี้ แต่ยังพบแมกนีตาร์ที่ยังไม่ถูกค้นพบด้วย - ปัจจุบันนักดาราศาสตร์รู้จักวัตถุดังกล่าวเพียง 30 ชิ้นเท่านั้น

  • สเปกตรัม -RG

เปิดตัวในช่วงกลางปี ​​2019 ซึ่งเป็นเรือธงหอดูดาวดาราศาสตร์รัสเซียและเยอรมัน Spektr-RG เสร็จสิ้นครั้งแรกในช่วงกลางเดือนมิถุนายน และการสำรวจท้องฟ้าครั้งที่สองในช่วงรังสีเอกซ์อย่างหนักในช่วงกลางเดือนธันวาคม

ข้อมูลสำหรับแบบสำรวจใหม่แต่ละรายการจะถูกเพิ่มเข้าไปก่อนหน้านี้และช่วยให้คุณเห็นวัตถุสลัวมากขึ้น โดยรวมแล้วนับตั้งแต่เปิดตัวหอดูดาวได้ค้นพบแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์ใหม่มากกว่าหนึ่งพันแหล่งซึ่งเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า

  • ยานโวเอเจอร์ 2

ในปี พ.ศ. 2520 เขาได้เดินทางไปต่างประเทศดาวเคราะห์ของระบบสุริยะ ยานโวเอเจอร์ 2 หรือที่รู้จักในชื่อ มารีเนอร์ 12 ยานอวกาศสำรวจดาวเคราะห์ 4 ดวงและกลายเป็นอุปกรณ์เพียงเครื่องเดียวของมนุษย์ในการไปเยือนดาวเนปจูนและดาวยูเรนัส - ตั้งแต่นั้นมาก็ไม่มีใครสามารถเข้าถึงดาวเคราะห์เหล่านี้ได้

มันไม่ได้มุ่งหน้าไปยังดาวดวงใดดวงหนึ่ง แต่ควรบินห่างจากซิเรียสประมาณ 4 ปีแสง

  • New Horizons

New Horizons เป็นยานอวกาศระยะไกลเพียงลำเดียวที่เปิดตัวในปี 2549 โคจรรอบดาวพลูโตในปี 2558 และ MU69 ในต้นปี 2562

ปัจจุบัน (กุมภาพันธ์ 2564.) อยู่ที่ประมาณ 50 AU. จากพื้นโลก ยานอวกาศ New Horizons ออกจากสนามโน้มถ่วงของโลกด้วยความเร็วสูงสุดในประวัติศาสตร์และยังกลายเป็นร่างเทียมที่เคลื่อนที่เร็วที่สุดรอบโลก

อ่านเพิ่มเติม:

การปล่อยคลื่นวิทยุตามธรรมชาติที่พบในบรรยากาศของดาวศุกร์

นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าหลุมดำฉีกดวงดาวออกจากกันได้อย่างไร

นักฟิสิกส์ได้สร้างอะนาล็อกของหลุมดำและยืนยันทฤษฎีของ Hawking นำไปสู่ที่ไหน?