Predstavte si, že sa pozeráte na červené domy, a niekedy vidíte, ako vrana letí okolo. Vrana a dom mohli byť od seba vzdialené niekoľko míľ, takže to musí byť nemožné, však? Podľa nového prieskumu, ak sa pozriete na kvázar, uvidíte galaxiu pred 25% času. Ale pre výbuchy gama lúčov existuje takmer vždy intervenujúca galaxia. Aj keď ich bolo možné oddeliť miliardami svetelných rokov. Zistite to. Jason X. Prochaska, z kalifornskej univerzity, Santa Cruz so mnou hovorí o podivných výsledkoch, ktoré našli, ao tom, čo by mohlo byť príčinou.
Vypočujte si rozhovor: A Puzzling Difference (7,8 MB)
Alebo sa prihláste na odber podcastu: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Dobre, aby som dal ľuďom nejaké pozadie, aký je rozdiel medzi prasknutím gama lúča a kvasarom? Myslím, že sú celkom odlišné.
Prochaska: Áno, možno začnem podobnosťou. Obidva objekty sú veľmi zaujímavé na štúdium kozmológie, pretože sú mimoriadne svetlé. Ďalšou podobnosťou je to, že sme presvedčení, že sa týkajú čiernych dier, ale potom je medzi týmito dvoma typmi objektov veľký rozdiel. Kvazary sú považované za superhmotné čierne diery - také čierne diery, ale extrémne masívne, v niektorých prípadoch také masívne ako galaxia. Zhlukujúci plyn do čiernej diery sa zahreje a svetlo, ktoré vidíme, je kvázar. Pretože sú supermasívne, dokážu nahromadiť veľa a veľa plynu, a preto môžu žiariť veľmi jasne, čo je vidieť na veľké vzdialenosti.
Prinajmenšom prasknutie gama žiarenia, na ktorom je tento dokument založený - existujú dva typy - je výsledkom mohutnej hviezdy, jednej hviezdy, ale dosť masívnej, rádovo 10 až 50-krát väčšej hmotnosti ako naše Slnko, prichádza so smrťou hviezdy. Na konci svojej prirodzenej životnosti. Po jeho smrti vytvorí čiernu dieru a niektorá časť týchto hviezd verí, že vytvorí výbuchy gama lúčov.
Fraser: A urobili ste prieskum kvázarov a výbuchov gama lúčov a čo ste našli?
Dr. Prochaska: Najskôr som dal študentovi projekt s kvázarmi. Existuje verejná databáza s názvom Sloan Digital Sky Survey a skúmala veľkú časť severnej oblohy. A urobili spektrá asi asi milióna objektov, hlavne prieskum galaxií v jeho strede. Okrem štúdia galaxií študovali aj kvasary. Teraz urobili spektroskopiu asi 60 000 kvasarov a tieto údaje zverejnili verejne každému, kto to chce. Viac či menej sme prešli touto databázou a hľadali podpisy galaxií, ktoré ležia medzi nami a kvázarmi. Ak teda máte kvázar na veľmi veľkú vzdialenosť, pretože majú tendenciu klamať, existuje pravdepodobnosť, že medzi nami a týmto kvasarom je dosť veľká galaxia. Galaxia sa zjavuje prostredníctvom absorpčných línií na kvasare. Takže analyzujete spektrum kvasaru, vidíte tieto vlastnosti spojené s kvázarom, ktoré sú veľmi výrazné, ale v tomto prípade môžete vidieť neprítomnosť svetla. Odtlačok prsta samotnej galaxie, ktorý sa zhoduje, leží medzi nami a kvasarom. Takáto veda je niečo, čo robím posledných 12 rokov. Nechal som svojho študenta, aby si v Sloanovom prieskume prečítal týchto 50 000 kvasarov a spočítal, ako často medzi nami a kvasarmi leží galaxia. Toto je prvý krok orechov a matíc a existuje veľa vedy, ktoré môžu vyplynúť z takéhoto hľadania týchto galaxií.
Fraser: Nemusíte byť schopní vizuálne vidieť, či existuje galaxia, ale môžete to zistiť.
Prochaska: Správne. Naša vlastná Mliečná dráha je plná hviezd, plynu a prachu. Pokiaľ ide o baryóny, protóny a neutróny. Hlavnými tromi fázami, v ktorých sa baryóny nachádzajú v Mliečnej dráhe, sú hviezdy, ktoré vidíte celkom ľahko, plyn, ktorý je viac-menej neviditeľný, ale emituje pri 21 cm - dobre známa technika mapovania plynu v našej galaxii pomocou rádioteleskopy. Ale plyn môže absorbovať aj svetlo. Vyžaruje pri vlnových dĺžkach 21 cm, ale tiež absorbuje pri určitých frekvenciách. Absorbuje svetlo z objektu v pozadí. A tak skoro všetky galaxie majú nielen hviezdy, ale aj plyn, z ktorého sa tieto hviezdy formujú, a galaxiu, jej podpis, je možné zistiť pomocou štúdia plynu. A to je technika, ktorú používame pre kvasary, a je to rovnaká technika, akú používame pre výbuchy gama lúčov.
Fraser: Správne a čo ste našli pri výbuchu gama lúčov?
Dr. Prochaska: V skutočnosti je jedným dôležitým bodom, ktorý som vynechal pri porovnávaní kvázarov s dávkami gama lúčov, že sú veľmi jasné. Rovnako ako ich meno, vyžarujú veľa gama lúčov, ale dobrá časť z nich - určite viac ako polovica - tiež vyžaruje žiarenie v ultrafialovom, röntgenovom, optickom, dokonca aj rádiovom svetle a sú v týchto frekvenciách veľmi jasné. , A tak ich môžeme vidieť na celom vesmíre v ultrafialových alebo optických frekvenciách a použiť ich na štúdium plynu, ktorý leží medzi nami a prasknutím gama žiarenia. Čo sa v kvasaroch líši, prinajmenšom v súčasnosti je to, že sa objavilo oveľa menej zábleskov gama žiarenia. Na detekciu týchto javov je potrebný vesmírny satelit, čo je pomerne veľké množstvo technológií, ktoré donedávna neexistovali na veľkej úrovni. Takže počet týchto vecí, ktoré boli zistené, stále existuje v 1000-tych rokoch, ale iba 1 - 200, ktoré môžeme študovať veľmi podrobne. To je to, čo sme robili, keď sme zobrali aj podmnožinu z tých približne 100, získali spektrum výbuchu gama lúčov a znova sme hľadali podpis galaxií, ktoré ležia medzi nami a zhlukom, opäť prostredníctvom plynu. Stručne povedané, je to, že zatiaľ čo máme malú vzorku výbuchov gama lúčov, významne viac prevyšuje viac galaxií smerom k výbuchom gama lúčov, potom sú tu kvazary.
Fraser: Koľko ďalších?
Dr. Prochaska: Teraz je číslo 4, ktoré bolo dobre zmerané, povedal by som, že chyba je 1, takže 4 plus alebo mínus 1. Významné je, že ide o vylepšenie. Vylepšenie sa môže jedného dňa ukázať ako 3 alebo možno 1,5, ale vylepšenie v kvasare je veľmi dobré.
Fraser: Z nejakého dôvodu je medzi nami a ďalšou dávkou gama lúčov viac galaxií, ako medzi nami a kvázarmi. Ako je to možné? Sú tak ďaleko od seba.
Dr. Prochaska: Správne, a to je prvé, na čo treba zdôrazniť, že a priori neočakávame, že galaxie, ktoré náhodne smerujeme k kvázarom alebo výbuchom gama lúčov, nemajú nič spoločné s týmto zdrojom svetla v pozadí. Opäť nachádzame kvázar vo veľkej vzdialenosti od nás, galaxia je tiež vo vzdialenosti od nás, ale zároveň tiež veľmi veľká vzdialenosť od kvázaru. Toľko, že by ste neočakávali žiadne združenie; žiadne gravitačné spojenie, žiadne elektromagnetické spojenie, žiadne fyzické spojenie medzi galaxiou, ktorú identifikujeme, a kvasarom. To isté platí pre experiment s roztrhnutím gama žiarením. Gama lúče sú od nás vo veľkej vzdialenosti, vidíme k nim galaxie - sú od nás veľké, ale tiež z veľkej časti od lúčov gama lúčov. A opäť, a priori neočakávame žiadny fyzický vzťah medzi touto galaxiou a prasknutím gama žiarenia, ktoré je za ňou. Na povrchu je to určite úžasné, test je celkom jednoduchý. Naša okamžitá reakcia je, dobre, čo sa deje?
Existujú tri skreslenia alebo vysvetlenia - v astronómii by sme ich nazvali výberovými skresleniami. A tri kľúčové vysvetlenia, zrejmé vysvetlenie, ktoré by vám mohli dať tento výsledok, sú prvé: prach. Ako som povedal, galaxie majú hmotu v troch fázach: v hviezdach, plyne a prachu. Väčšina galaxií alebo pravdepodobne všetky galaxie majú v sebe prach. Kľúčovým aspektom prachu je, že hasí zdroj pozadia. Takže medzi tebou a kvasarom posypeme prach a urobíš to mdlejším. Všetky tieto galaxie majú v sebe prach a viete si predstaviť skutočne chýbajúce kvázary, keď robíte tento prieskum po celej oblohe. Galaxie, v ktorých je veľa prachu, zakážu kvasar a nikdy sa naň nebudete pozerať. Do vašej vzorky sa to nikdy nezapočíta. Záblesky gama žiarenia, ktoré sa detegujú veľmi odlišným spôsobom pomocou gama lúčov, by však neboli tak citlivé na tento prach - stále by ste potenciálne detegovali roztrhnutie gama žiarenia a spočítali ho vo vzorke. Takže by ste skončili s prepočítaním predmetov vo vzorke gama lúčov bez absencie kvasarov kvôli prachu. Dôvod, prečo si nemyslíme, že to je odpoveď, je, že máme dobrý zmysel, koľko prachu sú galaxie, a nestačí odstrániť dostatok kvázarov zo vzorky, aby sa kompenzoval rozdiel štvornásobkom.
To je vysvetlenie číslo 1. Číslo 2 by bolo také, že náš a priori predpoklad, že plyn nemá nič spoločné s výbuchom gama lúčov alebo kvázar, je nesprávny. Povedal som, že tento plyn je vo veľkej vzdialenosti od nás, od kvázaru a od výbuchu gama žiarenia. Pravdepodobne najťažším problémom v astronómii je vlastne meranie vzdialenosti. Skutočne nemeriam vzdialenosť plynu, nemeriam červený posun plynu, a to mi poskytuje odhad vzdialenosti za predpokladu, že červený posun je spôsobený expanziou vesmíru. Naozaj červený posun je len rýchlosť. Takže meram rýchlosť plynu, meram rýchlosť výbuchu gama žiarenia. Viem, že tieto dve veci sú odlišné, ktoré viem s absolútnym vedeckým faktom. Predpokladám, že rozdiel v rýchlostiach je spôsobený expanziou vesmíru, a tým aj vzdialenosťou medzi objektmi. Je však možné, že výbuchy gama lúčov skutočne explodovali tento plyn počas explózie, povedzme, pri veľmi vysokých rýchlostiach, takže má inú rýchlosť ako samotný gama lúč, a to je dôvod rozdielu v červenom posunutí a preto ma prinútilo povedať, že majú rozdielne vzdialenosti. Stručne povedané, vysvetlenie pre číslo 2 je, že výbuchy gama žiarenia vypudzujú plyn pri veľmi vysokých rýchlostiach a tento plyn meráme a nazývame ho galaxiou, keď v skutočnosti ide iba o plyn unikajúci z výbuchov gama žiarenia , V súčasnosti je to stále uskutočniteľná možnosť. Protiargumentom toho je solídny fakt, že v mnohých prípadoch sme identifikovali nielen plyn, ale aj hviezdy z galaxie, ktoré tento plyn musia hostiť. Takže plyn by sa nemal vymrštiť, ale galaxia by musela byť vyhodená aj výbuchom gama lúčov, a to začína napínať fantáziu.
To vedie k dverám číslo 3, ktoré sú gravitačné šošovky. Galaxie, čokoľvek s hmotnosťou, majú účinok tým, že objekty za nimi sú vizuálne jasnejšie ako v skutočnosti sú. Myslíme si, že tu máme galaxie, vieme, že máme hromadnú koncentráciu, takže je celkom možné, že ovplyvňujú jas objektu za nimi a vytvárajú žiarenie gama žiarenia oveľa jasnejšie, ako by boli inak. Hlavným dôvodom, prečo vidíme výbuchy gama lúčov, je to, že tu máme galaxiu. Potrebujeme tam galaxiu, aby sme videli gama žiarenie. A to je výberový efekt, ak by sme nemali galaxiu, nevideli by sme to, a to vedie k nadmernému množstvu kvázarov, kde sú kvázary možno dosť jasné bez galaxií. A gravitačné šošovky, ako pravdepodobne viete, nie sú niečo, na čom som priamo pracoval, ale odborníci v tejto oblasti mi hovoria, že to nie je pravdepodobné vysvetlenie alebo dominantné vysvetlenie výsledku.
Fraser: Takže vám došli nápady.
Dr. Prochaska: Áno, určite sme prešli tromi zjavnými, tými, s ktorými by niekto prišiel, a napriek tomu máme proti nim dosť silné protiargumenty. Ďalšia skupina prišla s ďalšou štvrtou myšlienkou, ktorá bola podľa mňa dosť šikovná, že kvasary majú inú veľkosť ako praskliny gama lúčov. Je trochu jemné, ako by to mohlo mať veľký význam, ale povedali, možno to je vysvetlenie, ale my a iní sme v tejto chvíli prišli so skutočne silnými protiargumentmi proti dverám číslo 4. Navrhnuté 4 slušné nápady majú pre ne nedostatky.
Fraser: Takže čo ďalej? Predpokladám, že budete hľadať ďalšie údaje.
Prochaska: Určite chcem vylúčiť, že plyn je spojený s výbuchom gama lúčov, to znamená, že je vystrelený z výbuchov gama lúčov. Naozaj by som chcel dokázať, že určite nie je pravda, a spôsob, ako to urobiť, je identifikovať skutočnú galaxiu a hviezdy, ktoré sú spojené s plynom. Takže ľudia v našom tíme a ďalších tímoch sa vracajú a hľadajú galaxiu, ktorá skutočne drží plyn. Keby sme nenájdeli galaxie, myslím si, že by to malo viac dôvery v myšlienku, že plyn bol vypustený výbuchom gama lúčov. Pri štúdiu súvisiacich galaxií je teda určite potrebné urobiť veľa práce. V rovnakých riadkoch môžeme odvodiť, koľko hmoty je v galaxiách, a lepšie otestovať hypotézu gravitačných šošoviek, ako aj zistiť, koľko prachu je v galaxiách, aby sme otestovali hypotézu prachu. Aj keď ich hrajem dole, myslím si, že nás určite čaká, aby sme sa dozvedeli čo najviac o galaxiách smerom k žiareniu gama lúčov, aby sme zistili, či sa deje niečo zábavné alebo nejaké iné vlastnosti, ktoré by mohli vysvetliť výsledok. Ďalšou zjavnou vecou, ktorá sa má urobiť, a to sa urobí, je len čakať, kým príde ďalší výbuch gama lúčov a opakovať tento experiment na viacerých očiach. V súčasnosti je teda v prevádzke tento vesmírny teleskop NASA Swift, kde získame 10s, možno dokonca 100s, ďalšie výbuchy gama lúčov, na ktorých môžeme tento experiment zopakovať, a veľmi spoľahlivo zistíme, aký štatisticky je významný.
Fraser: Existuje nejaký nápad, ktorý je úplne tam, o ktorom si myslíte, že by to bolo možné?
Dr. Prochaska: Som si istý, že v tomto zmysle budú napísané noviny. Pre túto chvíľu to nebude moja obľúbená voľba. Ale ja som vedec, som realista. Priniesli sme správu, že existuje toto zvláštne zistenie, a veľmi sme sa pozerali na to, ako sme urobili štúdiu, urobili sme z jabĺk jablká čo najlepšie, čo je v našich silách, a myslím si, že sme s tým urobili spravodlivú prácu. Je to krok 1. Krok 2, ako pozorovateľ, mám pocit, že by som mal byť schopný vysvetliť výsledok, keď ho máme. Ako som už povedal, prišli sme s tromi nápadmi a bohužiaľ si nemyslím, že by sa niektorý z nich momentálne zasekol. Ak dokážem zabiť všetky myšlienky a ak výsledok dobre obstojí aj pri nasledujúcich 50 zábleskoch gama lúčov, musíte sa vrátiť k pôvodným predpokladom; jednou z nich je kozmológia tak, ako ju poznáme. Hovorím, že som kdekoľvek blízko, ale dajte mi dva roky a ak sa veci nezmenia z toho, čo vidíme, áno, myslím, že musíte ísť celú cestu späť ku kroku 0 vo svojom rade predpokladov o vesmír.
