Kujutage ette, et vaatate punaseid maju ja mõnikord näete varesest lendu minevat. Vares ja maja võiksid olla miili kaugusel, nii et see peab olema võimatu, eks? Uue uuringu kohaselt näete kvaasari nähes galaktikat ees 25% ajast. Kuid gammakiirguse purunemiste jaoks on peaaegu alati sekkuv galaktika. Isegi kui neid saaks eraldada miljardite valgusaastatega. Joonista see välja. Dr Jason X. Prochaska, California ülikool, Santa Cruz, räägib mulle nende leitud kummalistest tulemustest ja nende põhjustest.
Kuulake intervjuud: mõistatuslik erinevus (7,8 MB)
Või tellige Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: hea, et anda inimestele taust, mis vahe on gammakiirguse ja kvaasari vahel? Ma arvan, et nad on üsna erinevad.
Dr Prochaska: Jah, võib-olla alustan sarnasustest. Nad on mõlemad väga huvitavad objektid kosmoloogia uurimiseks, kuna nad on eriti eredad objektid. Teine sarnasus on see, et usume, et need mõlemad on seotud mustade aukudega, kuid pärast seda on kahte tüüpi objektide vahel suur erinevus. Arvatakse, et kvaasarid on ülimaitsvad mustad augud - nii mustad augud, kuid äärmiselt massiivsed, mõnel juhul sama massiivsed kui galaktika. Gaasi lisamine mustale auku soojeneb ja valgus, mida meie näeme, on kvaasar. Kuna need on ülimagevad, võivad nad akumuleerida palju ja palju gaasi ning selle tulemusel võivad nad paista väga eredalt, mida saab näha väga suurtest vahemaadest.
Vähemalt gammakiirguse purunemine, millel see dokument põhineb - seda on kahte tüüpi - on massiivse tähe, ühe tähe, kuid üsna massiivse tulemuse suurusjärgus 10-50 korda suurem kui meie Päikese käes, saabub tähe surmaga. Oma loomuliku eluea lõpus. Tema surma korral loob see musta augu ja mõned murdosa neist tähtedest arvavad, et tekitavad gammakiirguse purunemisi.
Fraser: Ja te tegite kvaasarite ja gammakiirguse purunemiste uuringu ja mida te leidsite?
Dr Prochaska: Panin ühe õpilase kvasaritega projekti juurde. Seal on avalik andmebaas nimega Sloan Digital Sky Survey ja selles on uuritud suurt osa põhjataevast. Ja nad on võtnud spektri, mis koosneb tõenäoliselt miljonist objektist, peamiselt galaktika uuringust, mille keskmes on. Lisaks galaktikate uurimisele on nad uurinud ka kvasare. Nad on nüüd võtnud umbes 60 000 kvasari spektroskoopia ja nad on avaldanud need andmed avalikult kõigile planeedil osalejatele, kes seda soovivad. Enam-vähem trollisime läbi selle andmebaasi, otsides allkirju galaktikatest, mis asuvad meie ja kvaasarite vahel. Nii et kui teil on kvasar väga suure vahemaa tagant, kuna nad kipuvad valetama, on tõenäoline, et meie ja selle kvasari vahel on päris suur galaktika. Galaktika ilmutab end kvasari neeldumisjoonte abil. Nii et analüüsite kvasari spektrit, näete neid kvaasriga seotud omadusi, mis on väga eristatavad, kuid võite sel juhul näha valguse puudumist. Galaktika enda sõrmejälg, mis juhuslikult asub meie ja kvaasari vahel. Selline teadus on asi, millega tegelen nüüd juba viimased 12 aastat. Olen lasknud oma õpilasel need 50 000 kvasaari Sloani uuringus läbi vaadata ja loendama, kui sageli on meie ja kvasari vahel galaktika. See on esimene samm mutrite ja poltidega ning selliste galaktikate otsimisel võib välja tulla palju teadust.
Fraser: nii et te ei pruugi visuaalselt näha, kas seal on galaktikat, kuid saate selle tuvastada.
Dr Prochaska: See on õige. Meie enda Linnutee on tähti ja gaasi ning tolmu täis. Mis puutub baroonidesse, siis prootonid ja neutronid. Kolm peamist faari, milles baroonid Linnuteel elavad, on tähed, mida te näete üsna hõlpsalt, gaas, mis on enam-vähem nähtamatu, kuid eraldub 21 cm kõrgusel - see on hästi tuntud meetod, mida kasutatakse meie galaktikas gaasi kaardistamiseks koos raadioteleskoobid. Kuid ka gaas võib valgust neelata. See kiirgab lainepikkustel 21 cm, kuid neelab ka kindlatel sagedustel. See neelab taustobjektilt valgust. Ja nii, et kõigil galaktikatel pole mitte ainult tähti, vaid ka gaasi, millest need tähed moodustuvad, ja gaasi uurides on võimalik galaktikat, selle galaktika allkirja tuvastada. See on tehnika, mida kasutame kvasarite jaoks, ja see on sama tehnika, mida kasutame gammakiirguse purunemiste jaoks.
Fraser: Õige, ja mis te siis gammakiirguse purunemistega leidsite?
Dr Prochaska: Tegelikult on üks oluline punkt, mille ma kvasarite võrdlemisel gammakiirguse purunemistega jätsin, see, et need on väga eredad. Nagu nende nimi, kiirgavad nad palju gammakiiri, kuid ka suur osa neist - kindlasti enam kui pooled - kiirgavad ultraviolettkiirgust, röntgenikiirgust, optilist valgust ja isegi raadiovalgust ning on nendel sagedustel väga heledad. . Ja nii näeme neid kogu universumis ultraviolett- või optilistes sagedustes ja kasutame neid gaasi uurimiseks, mis asub meie vahel ja gammakiirguse purunemine. Kvaasrites on vähemalt praegu erinev see, et avastatud gammakiirguse purunemisi on palju vähem. Nende nähtuste tuvastamiseks on vaja kosmosesatelliiti, õiglast hulka tehnoloogiat, mida kuni viimase ajani pole olnud kõrgel tasemel. Nii et tuvastatud asjade arv on ikka veel tuhandetes, kuid ainult 1-200, mida saame uurida väga detailselt. See on see, mida me oleme teinud, võttes isegi vähemalt umbes 100 sellist alamhulka, omandanud gammakiirguse purunemisspektri ja otsinud taas gaasi kaudu meie ja purske vahel asuvate galaktikate allkirja. Lühidalt öeldes on tulemuseks see, et kuigi meil on väike gammakiirguspurske proov, on gammakiirguse purunemiste korral märkimisväärselt suurem galaktikate suurem arv kui siis kvaasarite suhtes.
Fraser: mitu veel?
Dr Prochaska: Nüüd on number 4, see on hästi mõõdetud, ma ütleksin, et viga on 1, seega 4 pluss või miinus 1. Oluline on see, et tegemist on lisaseadmega. Lisaseadmeks võib ühel päeval osutuda 3 või isegi 1,5, kuid kvaasari kohal olev lisavarustus on väga hea.
Fraser: Mingil põhjusel on meie vahel rohkem galaktikaid ja kauge gammakiirgus puruneb kui meie ja kvaasarite vahel. Kuidas see võimalik on? Nad on üksteisest nii kaugel.
Dr Prochaska: Õige, ja seda tuleb kõigepealt rõhutada, et esmajärjekorras pole meil mingit ootust, et galaktikatel, mida juhuslikult suuname kvasaride või gammakiirguse purunemiste poole, on selle taustvalgusallikaga midagi pistmist. Jällegi leiame kvasari meist väga kaugel, galaktikad asuvad ka meist kaugel, kuid samal ajal ka kvasarist väga kaugel. Nii palju, et te ei ootaks mingeid seoseid; ei mingit gravitatsioonilist seost, elektromagnetilist ja füüsilist seost tuvastatava galaktika ja kvaasari vahel. Ja sama on gammakiirguspurske katsega. Gammakiirguse purunemised asuvad meist väga kaugel, me näeme selle poole galaktikaid - nad asuvad meist väga kaugel, aga ka gammakiirguse purunemisest väga kaugel. Ja jällegi ei ole meil a priori ootusi selle galaktika ja selle taga oleva gammakiirguse purunemise vahelise füüsilise suhte suhtes. Kindlasti on see pinnal üsna uimastatav, test on üsna sirgjooneline. Meie vahetu reaktsioon on, okei, mis toimub?
Seal on kolm eelarvamust ehk seletust - astronoomias nimetaksime neid valiku kallutustega. Ja kolm peamist seletust, ilmsed seletused, mis teile selle tulemuse võiksid anda, on esiteks: tolm. Nagu ma ütlesin, on galaktikatel mateeria kolmes faasis: tähtedes, gaasis ja tolmus. Enamikul galaktikatest või tõenäoliselt kõigist galaktikatest on tolm sees. Ja tolmu peamine aspekt on see, et see kustutab taustaallika. Nii et puistate oma kvaasari vahele natuke tolmu ja teete seda õhemaks. Neis galaktikates on tolmu ja võite ette kujutada, et kvaasarid puuduvad, kui teete seda üle kogu taeva. Galaktikad, milles on palju tolmu, varjavad kvasaari ja te ei vaata seda kunagi. Seda ei arvata kunagi teie valimisse. Kuid gammakiirguse purunemised, mis tuvastatakse väga erineva lähenemisviisi abil, kasutades gammakiiri, ei oleks selle tolmu suhtes nii tundlikud - ikkagi tuvastaksite gammakiirguse purske ja arvaksite selle oma valimisse. Nii et lõpptulemuseks on gammakiirguse proovide objektide ülemäärane arvutamine ja tolmu tõttu kvaasarite puudumine. Põhjus, miks me ei arva, et see on vastus, on see, et me tunneme hästi, kui palju tolmu on galaktikates, ja see ei ole piisav, kui proovist eemaldada piisavalt kvaasare, et tasa saada erinevus koefitsiendiga 4.
See on seletus number 1. Number 2 oleks meie a priori eeldus, et gaasil pole midagi pistmist gammakiirguse purunemisega või kvaasar on vale. Ma olen öelnud, et see gaas asub meist väga kaugel, kvasarist ja gammakiirgusest. Tõenäoliselt on astronoomia kõige keerulisem probleem tegelikult kauguse mõõtmine. Ma ei mõõda tegelikult gaasi kaugust, ma mõõdan gaasi punast nihet ja see annab mulle kauguse hinnangu eeldusel, et punane nihe on tingitud Universumi paisumisest. Päris punane nihe on lihtsalt kiirus. Mõõdan siis gaasi kiirust, gammakiirguse purunemise kiirust. Ma tean, et need kaks on erinevad, ja ma tean seda absoluutse teadusliku faktiga. Ma eeldan, et kiiruste erinevus tuleneb Universumi laienemisest ja sellest tulenevalt ka objektide vahelisest kaugusest. Kuid on võimalik, et gammakiirguse purunemised on plahvatuse ajal selle gaasi välja pritsinud, näiteks väga suure kiirusega, nii et sellel on erinev kiirus kui gammakiirguse purunemisel ja see on punanihke erinevuse põhjus, ja pannes mind seetõttu ütlema, et neil on erinev vahemaa. Lühidalt, selgitus numbrile 2 on see, et gammakiirguse purunemised väljutavad gaasi väga suurtel kiirustel ja me mõõdame seda gaasi ja nimetame seda galaktikaks, kuigi tegelikult on see lihtsalt gammakiirguse pursketest väljutatav gaas . See on praegu veel mõistlik variant. Selle vastuargument ja kindel on see, et paljudel juhtudel oleme tuvastanud mitte ainult gaasi, vaid ka galaktika tähed, kes seda gaasi peavad majutama. Nii et mitte ainult ei peaks gaasi väljutama, vaid ka galaktika tuleks välja saata gammakiirguse purunemisega ja see hakkab kujutlusvõimet venitama.
See viib ukseni number 3, mis on gravitatsioonilääts. Galaktikad, ükskõik mis massiga, annavad oma efekti, muutes nende taga olevad objektid visuaalselt heledamaks kui nad tegelikult on. Me arvame, et meil on siin galaktikaid, me teame, et meil on massikontsentratsioon, nii et on täiesti võimalik, et need mõjutavad nende taga oleva objekti heledust ja muudavad gammakiirguspursked palju heledamaks, kui nad muidu oleksid. Peamine põhjus, miks näeme gammakiirguse purunemist, on see, et meil on seal galaktika. Gammakiirguse purunemise nägemiseks vajame seal olevat galaktikat. Ja see on valikuefekt, kus kui meil pole galaktikat, siis me seda ei näeks, ja see põhjustab kvaasarite ülemäärast esinemist, kus kvaasarid on võib-olla piisavalt heledad ilma galaktikateta. Ja gravitatsiooniline lääts, nagu arvatavasti võite öelda, ei ole midagi sellist, mille kallal ma otseselt töötanud olen, kuid selle ala eksperdid ütlevad mulle, et see pole tõenäoline ega tulemuse domineeriv seletus.
Fraser: nii et teil on ideed otsa saanud.
Dr Prochaska: Jah, me oleme kindlasti läbi käinud kolm ilmset, need, millega keegi välja tuleks, ja meil on neile siiski üsna tugevad vastuargumendid. Teine rühm tuli välja veel ühe 4. mõttega, mis oli minu arvates üsna nutikas - kvaasaritel on erinev suurus kui gammakiirguritel. See on pisut peent selles, kuidas see suurt midagi muuta võiks, kuid nad ütlesid, et võib-olla see on seletus, ometi oleme meie koos teistega tulnud välja tõeliselt tugevate vastuargumentidega ukse nr 4 vastu. Esitatud neljal korralikul ideel on neil puudusi.
Fraser: Mis siis edasi saab? Eeldan, et otsite rohkem andmeid.
Dr Prochaska: Kindlasti tahan välistada, et gaas on seotud gammakiirguse purunemistega, see tähendab, et see lastakse gammakiirguse purunemistest välja. Tahaksin tõestada, et see pole kindlasti tõsi, ja viis selleks on tuvastada tegelikud galaktikad ja gaasiga seotud tähed. Nii et meie meeskonna ja teiste meeskondade inimesed lähevad tagasi ja otsivad galaktikat, mis tegelikult gaasi hoiab. Kui me ei leia galaktikaid, siis usun, et see usaldaks rohkem ideed, et gaasi väljutas gammakiirgus. Seega on seotud galaktikate uurimisel kindlasti veel palju tööd teha. Samadest joontest saame järeldada, kui palju massi on galaktikates, ja paremini testida gravitatsioonilise läätse hüpoteesi, samuti õppida, kui palju tolmu on galaktikates, et kontrollida tolmu hüpoteesi. Isegi kui ma neid maha mängin, on minu arvates kindlasti vaja õppida nii palju galaktikaid gammakiirguse suunas, et näha, kas toimub midagi naljakat või muid omadusi, mis võiksid tulemust selgitada. Teine ilmselge asi, mida teha, ja see ka tehakse, on lihtsalt oodata, millal tulevad veel gammakiirguse purunemised ja korrata seda katset rohkematel nägemisjoontel. Ja nii töötab praegu see NASA Swift-kosmoseteleskoop, kus saame 10 sekundit ehk isegi 100 sekundit rohkem gammakiirguspurskeid, et saaksime seda katset korrata ja väga täpselt aru saada, kui statistiliselt oluline see on.
Fraser: Kas on mõni mõte, mis on täiesti väljas, mis võiks teie arvates olla võimalik?
Dr Prochaska: Olen kindel, et seal kirjutatakse ühtviisi paberit. See ei ole praegu minu lemmikvalik. Kuid ma olen teadlane ja realist. Oleme edastanud sõnumi, et see on see omapärane leid, ja vaatasime väga kõvasti, kuidas me uuringut tegime, õunte-õunte jaoks oma parima võimaliku, ja ma arvan, et tegime selle nimel ka õiglast tööd. See on selline 1. samm. 2. etapp, vaatlejana, tunnen, et peaksin suutma tulemust selgitada, kui see meil on. Nagu ma ütlesin, tulime välja kolme ideega ja ma ei usu, et ükski neist oleks praegu kinni jäänud. Kui suudan kõik ideed tappa ja kui tulemus peab järgmise 50 gammakiirguse purunemisega hästi vastu, peate sel hetkel tagasi minema oma esialgsete eelduste juurde; üks neist on kosmoloogia, nagu me seda teame. Ma ütlen, et olen selle lähedal, kuid andke mulle kaks aastat ja kui asjad ei muutu nähtudest, jah, ma arvan, et peate oma eelduste reale minnes tagasi liikuma tagasi punkti 0 juurde universum.
