تظهر دراسة جديدة طريقة لاستخدام الكوازارات لقياس المسافة في بدايات الكون.
السؤال البسيط 'إلى أي مدى؟' يدخل في صميم تاريخ علم الفلك الحديث. بالنظر عبر الفناء الخلفي للمجرة إلى الكون البدائي ، يتم استخدام مقاييس مختلفة - يشار إليها غالبًا باسم 'الشموع القياسية' - لقياس المسافات المختلفة ، من القريب إلى البعيد.
الآن ، قد يكون لدى علماء الفلك أداة أخرى في ترسانة قياس الكون الخاصة بهم. أ دراسة حديثة من مركز الفيزياء الفلكية (CfA) نظر في قياسات الأشعة السينية لـ 2332 كوازارًا في كتالوج مصدر شاندرا الذي تم تجميعه بواسطة تلسكوب تشاندرا للأشعة السينية الغزير الإنتاج التابع لناسا ، مقابل لمعانها في الأشعة فوق البنفسجية كما رأينا في مسح سلون الرقمي للسماء. وجد الفريق ارتباطًا وثيقًا بين العاملين ... ارتباط يمتد إلى النجوم الزائفة في بدايات الكون.
Quasar 3c 273 بالأشعة السينية ، جنبًا إلى جنب مع نفاثته المضيئة. الائتمان: مرصد ناسا / شاندرا للأشعة السينية.
'نرى علاقة بين لمعان الأشعة فوق البنفسجية والأشعة فوق البنفسجية. هذه العلاقة معروفة جيدًا وقد تم استخدامها لسنوات عديدة ، 'قالت عالمة الفيزياء الفلكية فرانشيسكا سيفانو (مركز الفيزياء الفلكية ، هارفارد وسميثسونيان)الكون اليوم.'وجدت الدراسات الحديثة التي أجراها Risaliti و Lusso والمتعاونون أن العلاقة لا تتطور مع الانزياح الأحمر وبالتالي يمكننا استخدام نفس العلاقة فقط باستخدام التدفقات واستخدامها لحساب مسافة الكائنات.'
مهما كانت الكوازارات ، فهي سمة غريبة للكون المبكر لا نراها في الكون القريب اليوم. أول كوازار تم اكتشافه كان 3C 273 في عام 1963. مع انزياح أحمر مرتفع (z = 0.158) ، أدرك علماء الفلك أنهم كانوا ينظرون إلى شيء بعيد جدًا ، وبالتالي مضيئة جوهريا . لإعطائك فكرة عن مدى سطوع 3C 273 فعليًا ، تبلغ قيمته المطلقة -27. أي ، إذا وضعته على مسافة 10 فرسخ فلكي ، فإنه سيتنافس مع الشمس في السماء (وسيتسبب يومًا سيئًا للأرض إذا كان قريبًا!)
'الدرجة' الأولى على سلم المسافة الكونية هي اختلاف المنظر ، باستخدام الملاحظات من نقطتين مختلفتين في الفضاء وعلم المثلثات الأساسي لقياس المسافة. استخدام مدار الأرض كخط أساس هو أيضًا أساس الفرسخ الذي - على الرغم مما سيخبرك به هان سولو في Mos Eisley Cantina - هو مقياس للمسافة ، يبلغ طوله 3.26 سنة ضوئية.
لكن المنظر لن يوصلك حتى الآن. تم اكتشاف المقياس التالي من قبل عالم الفلك Henrietta Swan Levitt أثناء فحص النجوم المتغيرة في سحابة Magellanic الصغيرة في عام 1912. ولاحظت أن نوعًا معينًا من النجوم يُعرف باسم متغير Cepheid ينبض بطريقة ترتبط ارتباطًا مباشرًا بلمعانها. ابحث عن Cepheid في مجرة (كما فعل Hubble في مجرة Andromeda بعد أكثر من عقد من الزمان في عام 1923) ويمكنك قياس المسافة.
قانون هابل ، يوضح كيف يزداد تمدد الانزياح الأحمر مع المسافة. ويكيميديا كومنز / Brews Ohare / ترخيص Share-Alike 3.0.
ولكن للمسافات الكبيرة ، يلزم وجود شموع قياسية أكثر إشراقًا. بالنسبة لهؤلاء ، يستخدم علماء الفلك المستعرات الأعظمية من النوع IA ، حيث تتوهج وتتلاشى بطريقة يمكن التنبؤ بها. على مسافات هائلة تصل إلى مئات الملايين من السنين الضوئية ، تمدد الكون والانزياح الأحمر الطيفي (يُشار إليه باسممع) يأتي دور. تربط هذه العلاقة (المعروفة باسم قانون هابل) السرعة بأنها متناسبة مع المسافة بسبب تمدد الكون: كلما زاد الانزياح الأحمر ، كلما كان الجسم بعيدًا.
تعود المستعرات الأعظمية من النوع IA إلى حوالي ثلاثة مليارات سنة بعد الانفجار العظيم. الكوازارات مثل الشموع القياسية المقترحة في الدراسة ستكون جيدة بعد 700 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم ، وهو تحسن كبير.
Quasar 3C 273 ، كما تم تصويره بواسطة كاميرا هابل المتقدمة للمسوحات باستخدام فقرة غامضة. ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية.
تتمتع النجوم الزائفة بميزة أخرى ، حيث تم اكتشاف مئات الآلاف منها في السنوات الأخيرة. باعتبارها شمعة قياسية ، فإنها لا توفر فقط تداخلًا جيدًا مع مسافة أبعد المستعر الأعظم من النوع 1A ، ولكنها أيضًا فحص احتياطي جيد للمسافة ، حيث إنها عمليات كونية منفصلة بشكل منفصل.
مسوح السماء الأرضية القادمة ، مثل مرصد فيرا روبين ، ومراصد الأشعة السينية الموجودة بالفعل في الفضاء ، مثل نوستار وشاندرا ملزمان باكتشاف المزيد من الكوازارات في بدايات الكون ، ووضع استخدامها كشموع قياسية على المحك.
'نحتاج إلى الحصول على بيانات أفضل وأفضل ، لا سيما في الأشعة السينية لتقليل حالات عدم اليقين بشأن قياس تدفق الأشعة السينية ، وهو السبب الذي يتسبب في أكبر قدر من التشتت في العلاقة بين الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية ، وبالتالي إعطاء قدر أكبر من عدم اليقين بشأن قياس المسافة '، كما يقول سيفانو. 'علاوة على ذلك ، سيكون من اللطيف وجود المزيد من الكوازارات عند انزياح أحمر منخفض بحيث يصبح التوافق مع المعلمات الكونية مستقلاً عن نطاق الانزياح الأحمر الكامل من المستعرات الأعظمية.'
اصطياد كوازار
يمكنك ، بقليل من المهارة والسماء المظلمة ، مراقبة الكوازار 3 ج 273 من ممر سيارتك مع تلسكوب جيد الحجم. في الحجم +12.9 ، لن يبدو أكثر من مجرد نجم خافت لا يوصف ... ولكن من المدهش أن تعتقد أنك ترى فوتونات تركت مصدرها قبل 2.4 مليار سنة (!) مرة أخرى في أرشيان إيون على الأرض ، في بداية حدث الأوكسجين العظيم.
مجال الرؤية الواسع للكوازار 3C 273. Credit: Stellarium.
إحداثيات 3C 273 هي: Right Ascension (R.A.) 12H 29'07، “Declination 02 Degree 03” 09 ”.
وللتفكير ، في ما يزيد قليلاً عن نصف قرن منذ الاكتشاف ، انتقلت الكوازارات من أجسام غامضة إلى شموع معيارية أساسية لاستكشاف الكون المبكر.
الصورة الرئيسية: انطباع فنان يُظهر الكوازار البعيد P172 + 18 وطائراته اللاسلكية. الائتمان: ESO.
