Iedomājieties, ka skatāties sarkanās mājās, un dažreiz jūs redzat kā vārna lido garām. Vārna un māja varētu būt jūdžu attālumā viena no otras, tāpēc tam jābūt neiespējamam, vai ne? Nu, saskaņā ar jaunu aptauju, ja skatāties uz kvazāru, galaktika jums būs redzama priekšā 25% laika. Bet gamma staru pārrāvumu gadījumā gandrīz vienmēr ir kāda galaktika, kas iejaucas. Pat ja tos varētu atdalīt miljardi gaismas gadu. Izdomājiet to. Dr Jason X. Prochaska no Kalifornijas Universitātes Santakrusā runā ar mani par dīvainajiem rezultātiem, ko viņi ir atraduši, un to, kas varētu būt iemesls.
Klausieties interviju: Mulsinoša atšķirība (7.8 MB)
Vai arī abonējiet Podcast: universetoday.com/audio.xml
Freizers Kains: Labi, lai sniegtu cilvēkiem zināmu fona, kāda ir atšķirība starp gamma staru pārrāvumu un kvazāru? Es domāju, ka viņi ir diezgan atšķirīgi.
Dr Prochaska: Jā, varbūt es sākšu ar līdzībām. Viņi abi ir ļoti interesanti objekti kosmoloģijas izpētei, jo tie ir ārkārtīgi spilgti objekti. Vēl viena līdzība ir tā, ka mēs uzskatām, ka tie abi ir saistīti ar melnajiem caurumiem, taču pēc tam starp šiem diviem objektiem ir liela atšķirība. Tiek uzskatīts, ka kvazāri ir supermasīvi melnie caurumi - tik melni caurumi, taču ārkārtīgi masīvi, dažos gadījumos tik masīvi kā galaktika. Gāzes uzkrāšanās melnajā caurumā sakarst, un gaisma, ko mēs redzam, ir kvazārs. Tā kā tie ir supermasīvi, tie var uzkrāties daudz un daudz gāzes, kā rezultātā tie var spīdēt ļoti spilgti, ko var redzēt no ļoti lieliem attālumiem.
Vismaz gamma staru pārrāvums, uz kura pamatā ir šis raksts - ir divi veidi - ir masīvas zvaigznes, vienas zvaigznes rezultāts, bet diezgan masīvs, apmēram 10-50 reizes masīvāks nekā mūsu Saule, ierodas ar zvaigznes nāvi. Pēc tā dabiskā mūža beigām. Pēc nāves tas rada melno caurumu, un mēs uzskatām, ka daži no šiem zvaigznēm veido gamma staru pārrāvumus.
Freizers: Un jūs veicāt kvazāru un gamma staru pārrāvumu aptauju, un ko jūs atradāt?
Dr Prochaska: Es vispirms ievietoju studentu projektā ar kvazāriem. Ir publiska datu bāze ar nosaukumu Sloan Digital Sky Survey, un tajā tika apsekota liela daļa ziemeļu debesu. Viņi ir paņēmuši spektru, kas, iespējams, ir tuvu miljonam objektu, galvenokārt galaktiku apsekojumu tā centrā. Papildus galaktiku izpētei viņi ir pētījuši arī kvazārus. Viņi tagad ir veikuši aptuveni 60 000 kvazāru spektroskopiju un ir publiskojuši šos datus ikvienam planētas iedzīvotājam, kurš to vēlas. Vairāk vai mazāk mēs gājām cauri šai datu bāzei, meklējot galaktiku parakstus, kas atrodas starp mums un kvazāriem. Tātad, ja jums ir kvazārs no ļoti liela attāluma, jo viņiem ir tendence melot, pastāv iespēja, ka starp mums un šo kvazāru ir diezgan liela galaktika. Galaktika atklājas ar absorbcijas līnijām uz kvazāra. Tātad jūs analizējat kvazāra spektru, redzat šīs ar kvazāru saistītās funkcijas, kas ir ļoti atšķirīgas, taču šajā gadījumā jūs varat redzēt, ka nav gaismas. Pašas galaktikas pirkstu nospiedums, kas nejauši atrodas starp mums un kvazāru. Šāda veida zinātne ir kaut kas tāds, ko es daru pēdējos 12 gadus. Es esmu licis manam studentam izpētīt šos 50 000 kvazārus Sloan aptaujā un saskaitīt, cik bieži starp mums un kvazāru atrodas galaktika. Tas ir pirmais uzgrieznis un uzgrieznis, un, meklējot šīs galaktikas, var rasties daudz zinātnes.
Freizers: Tātad jūs, iespējams, nevarēsit vizuāli redzēt, vai tur ir kāda galaktika, taču varat to atklāt.
Dr Prochaska: Tas ir pareizi. Mūsu pašu Piena ceļš ir pilns ar zvaigznēm un gāzi un putekļiem. Ciktāl tas attiecas uz baroniem, protoni un neitroni. Galvenās trīs fāzes, kurās baroni dzīvo Piena ceļā, ir zvaigznes, kuras jūs diezgan viegli redzat, gāze, kas ir vairāk vai mazāk neredzama, bet izstaro 21 cm attālumā - plaši pazīstams paņēmiens, ko izmanto, lai kartētu gāzi mūsu galaktikā ar radioteleskopi. Bet gāze var absorbēt arī gaismu. Tas izstaro 21 cm viļņu garumā, bet arī absorbē noteiktos frekvencēs. Tas absorbēs gaismu no fona objekta. Un tik tiešām visās galaktikās ir ne tikai zvaigznes, bet arī gāze, no kuras šīs zvaigznes veidojas, un, izpētot gāzi, var noteikt galaktiku, šīs galaktikas parakstu. Tas ir paņēmiens, kuru mēs izmantojam kvazāriem, un tā ir tā pati tehnika, kuru mēs izmantojam gamma staru pārrāvumiem.
Freizers: Pareizi, un ko jūs atradāt ar gamma staru pārrāvumiem?
Dr Prochaska: Patiesībā viens svarīgs aspekts, ko es izlaidu, salīdzinot kvazārus ar gamma staru pārrāvumiem, ir tas, ka tie ir ļoti spilgti. Tāpat kā viņu vārds, tie izstaro daudz gamma staru, bet liela daļa no tiem - noteikti vairāk nekā puse - izstaro arī ultravioleto, rentgena staru, optisko gaismu, pat radio gaismu un šajās frekvencēs ir ļoti spilgti. . Un tā mēs tos varam redzēt visā Visumā ultravioletās vai optiskās frekvencēs un izmantot tos, lai izpētītu gāzi, kas atrodas starp mums un gamma staru plīšanas. Vismaz pagaidām kvazāros atšķiras tas, ka ir atklāts daudz mazāk gamma staru pārrāvumu. Lai parādītu šīs parādības, ir nepieciešams kosmiskais satelīts, un tas ir pietiekami daudz tehnoloģiju, kas vēl nesen nebija plašā līmenī. Tātad šo atklāto lietu skaits joprojām ir 1000, bet tikai 1-200, ko mēs varam izpētīt ļoti detalizēti. Tas ir tas, ko mēs darījām, ņemot pat vismaz 100 no šīm apakškopām, iegūstot gamma staru pārrāvuma spektru un atkal caur gāzi meklējot galaktiku parakstu, kas atrodas starp mums un pārsprāgšanu. Īsāk sakot, rezultāts ir tāds, ka, lai arī mums ir neliels gamma staru pārrāvumu paraugs, ievērojami lielāka galaktiku pārspīlēšana gamma staru pārrāvumu virzienā ir vērojama kvazāru virzienā.
Freizers: Cik vēl?
Dr Prochaska: Tagad ir 4 skaitļi, kas ir precīzi izmērīti, es teiktu, ka kļūda ir 1, tātad 4 plus vai mīnus 1. Svarīgi ir tas, ka tā ir papildierīce. Papildinājums kādu dienu var izrādīties 3 vai varbūt 1,5, bet uzlabojums pie kvazāra ir ļoti skaļš.
Freizers: Kādu iemeslu dēļ starp mums ir vairāk galaktiku un tālu gamma staru pārrāvumi nekā starp mums un kvazāriem. Kā tas ir iespējams? Viņi ir tik tālu viens no otra.
Dr Prochaska: Pareizi, un tas ir tas, kas vispirms jāuzsver, ir tas, ka sākotnēji mums nav nekādu cerību, ka galaktikām, kuras mēs nejauši vērstam pret kvazāriem vai gamma staru pārrāvumiem, ir kāds sakars ar šo fona gaismas avotu. Atkal mēs atrodam kvazāru lielā attālumā no mums, galaktikas atrodas arī attālumā no mums, bet tajā pašā laikā arī ļoti lielu attālumu no kvazāra. Tik daudz, ka jūs negribētu gaidīt nekādas asociācijas; nav gravitācijas asociācijas, nav elektromagnētiskas, nav fiziskas asociācijas starp mūsu identificēto galaktiku un kvazāru. Tas pats attiecas uz gamma staru pārraušanas eksperimentu. Gamma staru pārrāvumi atrodas lielā attālumā no mums, mēs redzam galaktikas pret to - tie atrodas lielā attālumā no mums, bet arī lielā attālumā no gamma staru plīšanas. Un atkal mums nav a priori cerību uz kādām fiziskām attiecībām starp šo galaktiku un gamma staru pārrāvumu, kas atrodas aiz tā. Noteikti uz virsmas tas ir diezgan satriecošs, pārbaude ir diezgan vienkārša. Mūsu tūlītēja reakcija ir, labi, kas notiek?
Ir trīs aizspriedumi vai skaidrojumi - astronomijā mēs tos saucam par atlases aizspriedumiem. Pirmkārt, trīs galvenie skaidrojumi, acīmredzamie skaidrojumi, kas jums varētu dot šo rezultātu: putekļi. Galaktikām, kā jau teicu, matērija ir trīs fāzēs: zvaigznēs, gāzē un putekļos. Lielākajā daļā galaktiku vai, iespējams, visās galaktikās ir putekļi. Un galvenais putekļu aspekts ir tas, ka tas nodzēš fona avotu. Tātad jūs apkaisāt dažus putekļus starp jums un kvazāru, un jūs to padarīsit vājāku. Šajās galaktikās ir putekļi, un jūs varētu iedomāties, ka trūkst kvazāru, kad veiksit šo apsekojumu visā debesīs. Galaktikas, kurās ir daudz putekļu, aizēno kvazāru, un jūs nekad to neskatīsities. Tas nekad netiks ieskaitīts jūsu izlasē. Bet gamma staru pārrāvumi, kas tiek atklāti ar ļoti atšķirīgu pieeju, izmantojot gamma starus, nebūtu tik jutīgi pret šiem putekļiem - jūs joprojām potenciāli varētu noteikt gamma staru pārrāvumu un ieskaitīt to savā paraugā. Tātad galu galā ar pārāk lielu objektu skaitu gamma staru paraugā, putekļu dēļ nebūtu kvazāru. Iemesls, kāpēc mēs nedomājam, ka ir atbilde, ir tas, ka mums ir laba izpratne par to, cik daudz putekļu ir galaktikās, un ar to nepietiek, lai no parauga noņemtu pietiekami daudz kvazaru, lai kompensētu starpību ar koeficientu 4.
Tas ir skaidrojuma numurs 1. Skaitlis 2 būtu tāds, ka mūsu a priori pieņēmums, ka gāzei nav nekā kopīga ar gamma staru plīšanas vai kvazārs ir nepareizs. Es esmu sacījis, ka šī gāze atrodas lielā attālumā no mums, kā arī no kvazāra un gamma starojuma plīšanas. Droši vien vissarežģītākā problēma astronomijā faktiski ir attāluma noteikšana. Īsti nemērot gāzes attālumu, es mēra gāzes sarkano nobīdi, un tas dod man attāluma novērtējumu, pieņemot, ka sarkanā nobīde notiek Visuma paplašināšanās dēļ. Tiešām redshift ir tikai ātrums. Tāpēc es mēra gāzes ātrumu, es mēra gamma starojuma pārraušanas ātrumu. Es zinu, ka abi ir atšķirīgi, to es zinu ar absolūtu zinātnisku faktu. Es pieņemu, ka atšķirības ātrumos ir saistītas ar Visuma paplašināšanos un līdz ar to arī attālumu starp objektiem. Bet ir iespējams, ka gamma staru pārrāvumi ir eksplodējuši šo gāzi eksplozijas laikā, teiksim, ar ļoti lielu ātrumu, lai tai būtu atšķirīgs ātrums nekā pašam gamma staru pārraušanai, un tas ir iemesls sarkanās nobīdes atšķirībai, un tāpēc liek man pateikt, ka viņiem ir atšķirīgi attālumi. Īsumā, 2. numura skaidrojums ir tāds, ka gamma staru pārrāvumi izstaro gāzi ar ļoti lielu ātrumu, un mēs izmērām šo gāzi un saucam to par galaktiku, kad patiesībā tā ir tikai gāze, kas tiek izmesta no gamma staru pārrāvumiem . Pašlaik tā joprojām ir reāla iespēja. Tam ir pretarguments, un tas ir pārliecinoši, ka daudzos gadījumos mēs esam identificējuši ne tikai gāzi, bet arī zvaigznes no galaktikas, kurām šī gāze jāuzņem. Tātad ne tikai gāze būtu jāizdzēš, bet arī galaktika būtu jāizdzen ar gamma staru pārrāvumu, un tas sāk stiept iztēli.
Tas ved uz durvju numuru 3, kas ir gravitācijas izkliedētājs. Galaktikām, kaut arī tām ir masa, ir ietekme, padarot objektus aiz tām vizuāli gaišākus nekā patiesībā ir. Mēs domājam, ka mums šeit ir galaktikas, mēs zinām, ka mums ir koncentrācija masās, tāpēc ir pilnīgi iespējams, ka tās ietekmē aiz tām esošā objekta spilgtumu un padara gamma staru pārrāvumus daudz spilgtākus, nekā tas būtu citādi. Galvenais iemesls, kāpēc mēs redzam gamma staru pārrāvumus, ir tas, ka mums tur ir galaktika. Tur ir vajadzīga galaktika, lai redzētu gamma staru plīsumu. Un tas ir atlases efekts, ja, ja mums nebūtu galaktikas, mēs to neredzētu, un tas noved pie kvazāru pārmērīgas pārslodzes, kur kvazāri varbūt ir pietiekami gaiši bez galaktikām. Un, kā jūs droši vien varat pateikt, gravitācijas objektīvs nav kaut kas tāds, pie kā tieši esmu strādājis, bet jomas eksperti man saka, ka tas nav iespējams izskaidrojums vai dominējošs rezultāta skaidrojums.
Freizers: Tātad jums pietrūkst ideju.
Dr Prochaska: Jā, mēs noteikti esam izgājuši cauri trim acīmredzamiem, tiem, kurus ikviens nāks klajā, un mums tomēr ir diezgan spēcīgi pretargumenti tiem. Cita grupa nāca klajā ar vēl vienu 4. ideju, kas, manuprāt, bija diezgan gudra, ka kvazāriem ir atšķirīgs lielums nekā gamma staru pārrāvumiem. Tas ir mazliet smalks par to, kā tas varētu radīt lielas atšķirības, taču viņi teica, iespējams, tas ir izskaidrojums, tomēr mēs un citi esam šajā brīdī izvirzījuši patiešām spēcīgus pretargumentus pret durvju numuru 4. Piedāvātajām četrām pienācīgajām idejām ir trūkumi.
Freizers: Kas tad būs nākamais? Es pieņemu, ka jūs meklēsit vairāk datu.
Dr Prochaska: Protams, es gribu izslēgt, ka gāze ir saistīta ar gamma staru pārrāvumiem, tas ir, tas tiek izšauts no gamma staru pārrāvumiem. Es patiešām gribētu pierādīt, ka tas noteikti nav taisnība, un veids, kā to izdarīt, ir identificēt faktiskās galaktikas un zvaigznes, kas ir saistītas ar gāzi. Tāpēc mūsu komandas un citu komandu cilvēki dodas atpakaļ un meklē galaktiku, kas faktiski aiztur gāzi. Ja mēs neatradīsim galaktikas, es domāju, ka tas būtu vairāk ticams idejai, ka gāze tika izmesta ar gamma staru plīšanas palīdzību. Tāpēc noteikti ir darāms darbs, lai izpētītu saistītās galaktikas. Tajā pašā rindā mēs varam secināt, cik liela masa ir galaktikās, un labāk pārbaudīt gravitācijas lēca hipotēzi, kā arī uzzināt, cik daudz putekļu ir galaktikās, lai pārbaudītu putekļu hipotēzi. Pat ja es tos spēlēju, un es domāju, ka mums noteikti vajadzētu uzzināt tik daudz par galaktikām, kas vērstas pret gamma staru pārrāvumiem, lai redzētu, vai notiek kaut kas smieklīgs, vai kādas citas īpašības, kas varētu izskaidrot rezultātu. Otra acīmredzama lieta, kas jādara, un tas tiks izdarīts, ir tikai gaidīt, kad parādīsies vairāk gamma staru pārrāvumu, un atkārtot šo eksperimentu vairāk redzes līnijās. Un tātad šobrīd darbojas šis NASA Swift kosmiskais teleskops, kurā mēs iegūsim 10 s, varbūt pat par 100 s vairāk gamma staru pārrāvumu, lai mēs varētu atkārtot šo eksperimentu, un ļoti pamatoti izdomāt, cik tas ir statistiski nozīmīgs.
Freizers: Vai ir kāda ideja, kas pilnīgi pastāv, kas, jūsuprāt, varētu būt iespējama?
Dr Prochaska: Es esmu pārliecināts, ka būs raksti, kas tiks rakstīti pēc šī principa. Pagaidām tas nebūs mans mīļākais variants. Bet es esmu zinātnieks un reālists. Mēs esam atnesuši ziņojumu, ka ir šis savdabīgais atradums, un mēs ļoti cītīgi apskatījām, kā mēs veicām pētījumu, cik labi spējām, veicot ābolus un ābolus, un es domāju, ka mēs to izdarījām godīgi. Tāds ir 1. solis. 2. solis kā novērotājs man liekas, ka man būtu jāspēj izskaidrot rezultāts, tiklīdz tas būs pieejams. Kā jau teicu, mēs nācām klajā ar trim idejām, un diemžēl es nedomāju, ka šobrīd kāda no tām ir iestrēgusi. Ja es varu nokaut visas idejas un ja rezultāts labi iztur nākamos 50 gamma staru pārrāvumus, tajā brīdī jums jāatsakās no sākotnējiem pieņēmumiem; viena no tām ir kosmoloģija, kā mēs to zinām. Es saku, ka esmu kaut kur tuvu tam, bet dodiet man divus gadus, un, ja lietas nemainās no tā, ko mēs redzam, jā, es domāju, ka jums ir jāiet atpakaļ līdz 0. solim jūsu pieņēmumu par Visums.
