Įsivaizduokite, kad žvelgiate į raudonus namus, o kartais pamatysite varna musę. Varna ir namas gali būti nutolę myliomis, taigi, tai turi būti neįmanoma, tiesa? Na, remiantis nauja apklausa, jei pažvelgsite į kvazarą, pamatysite galaktiką priekyje 25% laiko. Bet dėl gama spindulių sprogimo beveik visada įsiterpia galaktika. Nors juos būtų galima atskirti milijardais šviesmečių. Pažvelk į tai. Jasonas X. Prochaska iš Kalifornijos universiteto Santa Kruze kalba man apie keistus rezultatus, kuriuos jie rado, ir kas galėtų būti to priežastis.
Klausykite interviu: Įspūdingas skirtumas (7,8 MB)
Arba užsiprenumeruokite „Podcast“: universetoday.com/audio.xml
„Fraser Cain“: Gerai, jei norite suteikti žmonėms šiek tiek informacijos, koks skirtumas tarp gama spindulių sprogimo ir kvazaro? Manau, jie yra gana skirtingi.
Dr Prochaska: Taip, galbūt pradėsiu nuo panašumų. Jie abu yra labai įdomūs kosmologijos studijų objektai, nes jie yra ypač ryškūs objektai. Kitas panašumas yra tas, kad mes manome, kad jie abu yra susiję su juodosiomis skylėmis, tačiau po to yra didelis skirtumas tarp dviejų tipų objektų. Manoma, kad kvazariai yra didžiulės juodosios skylės - tokios juodos skylės, tačiau ypač masyvios, kai kuriais atvejais tokios pat masyvios kaip galaktika. Dujų kaupimasis juodojoje skylėje įkaista ir šviesa, kurią mes matome, yra kvazaris. Kadangi jie yra labai dideli, jie gali sukaupti daug ir daug dujų, todėl gali labai ryškiai spindėti, o tai galima pamatyti iš labai didelių atstumų.
Mažiausiai gama spindulių sprogojimas, kuriuo remiasi šis dokumentas - yra dvi rūšys - yra didžiulės žvaigždės, vienos žvaigždės, bet gana masyvi, 10–50 kartų masyvesnės nei mūsų Saulės, rezultatas, atvyksta su žvaigždės mirtimi. Pasibaigus natūraliam gyvenimo laikotarpiui. Mirus, ji sukuria juodąją skylę, o kai kurios šių žvaigždžių frakcijos, mūsų manymu, sukuria gama spindulius.
Fraseris: Ir jūs atlikote kvazarų ir gama spindulių pliūpsnių tyrimą, o ką jūs radote?
Dr Prochaska: Aš pirmiausia įtraukiau studentą į projektą su kvazariais. Yra vieša duomenų bazė, pavadinta „Sloan Digital Sky Survey“, ir joje apžiūrėta didelė dalis šiaurinio dangaus. Jie pasirinko beveik milijono objektų spektrus, daugiausia galaktikų apžvalgos centre. Jie ne tik studijavo galaktikas, bet ir tyrinėjo kvazarus. Dabar jie yra paėmę apie 60 000 kvazarų spektroskopiją ir paskelbė tuos duomenis visiems, kurie to nori planetoje. Daugiau ar mažiau mes klaidžiojome per tą duomenų bazę, ieškodami galaktikų, esančių tarp mūsų ir kvazarų, parašų. Taigi, jei turite kvazarą labai dideliu atstumu, nes jie linkę meluoti, yra tikimybė, kad tarp mūsų ir šio kvazaro yra gana didelė galaktika. Galaktika atsiskleidžia per kvazaro absorbcijos linijas. Taigi jūs analizuojate kvazaro spektrą, matote šias su kvazaru susijusias ypatybes, kurios yra labai išskirtinės, tačiau galite pastebėti, kad šiuo atveju nėra šviesos. Pačios galaktikos pirštų atspaudai, kurie atsitiktinai slypi tarp mūsų ir kvazaro. Tokį mokslą darau jau pastaruosius 12 metų. Aš apžiūrėjau, kaip mano studentas apžiūrėjo šiuos 50 000 kvazarų „Sloan“ tyrime, ir suskaičiavau, kaip dažnai tarp mūsų ir kvazaro yra galaktika. Tai yra pirmas žingsnis veržlių ir varžtų, ir yra daug mokslo, kuris gali kilti iš tokių galaktikų paieškų.
„Fraser“: Taigi galbūt negalėsite vizualiai pamatyti, ar ten yra galaktika, bet galite ją aptikti.
Dr Prochaska: Tai teisinga. Mūsų pačių sukurtas pieno kelias yra žvaigždžių, dujų ir dulkių. Kalbant apie baryonus, protonai ir neutronai. Pagrindinės trys fazės, kuriose baronai gyvena Pajūrio kelyje, yra žvaigždės, kurias jūs gana lengvai matote, dujos, kurios yra daugiau ar mažiau nematomos, tačiau išsiskiria 21 cm atstumu - tai gerai žinoma technika, naudojama mūsų galaktikoje išskiriant dujas radijo teleskopai. Bet dujos taip pat gali sugerti šviesą. Jis spinduliuoja esant 21 cm bangos ilgiui, tačiau taip pat sugeria tam tikrais dažniais. Jis sugers šviesą iš fono objekto. Taigi beveik visose galaktikose yra ne tik žvaigždės, bet ir dujos, iš kurių susidaro žvaigždės, ir galaktiką, šios galaktikos parašą, galima aptikti tiriant dujas. Tai yra ta technika, kurią mes naudojame kvazarams, ir ta pati technika, kurią naudojame gama spindulių pliūpsniams.
Fraseris: Teisingai, ir ką jūs atradote gama spindulių sprogdinimus?
Dr Prochaska: Tiesą sakant, vienas svarbus aspektas, kurį praleidau palygindamas kvazarus su gama spindulių bangomis, yra tai, kad jie yra labai ryškūs. Kaip ir jų vardas, jie skleidžia daug gama spindulių, tačiau nemaža jų dalis - tikrai daugiau nei pusė - taip pat skleidžia ultravioletinių spindulių, rentgeno, optinę ir net radijo šviesą ir yra labai ryškūs tais dažniais. . Taigi mes galime juos pamatyti visoje Visatoje ultravioletiniais ar optiniais dažniais ir panaudoti juos tyrinėti dujas, esančias tarp mūsų ir gama spindulių sprogimą. Kvazariai bent jau kol kas skiriasi tuo, kad aptikta daug mažiau gama spindulių bangų. Šiems reiškiniams aptikti reikalingas kosminis palydovas, nemaža dalis technologijos, kuri iki šiol nebuvo aukšto lygio. Taigi šių aptiktų dalykų vis dar yra tūkstančiais, bet tik 1–200, kuriuos galime išstudijuoti labai išsamiai. Štai ką mes darėme, paimdami net po 100 ar daugiau tokių pogrupių, įgavę gama spindulių sprogimo spektrą ir vėl per dujas ieškodami galaktikų, esančių tarp mūsų ir sprogimo, signalo. Trumpai tariant, rezultatas yra tas, kad nors mes turime nedidelį gama spinduliuotės pliūpsnių pavyzdį, žymiai didesnis galaktikų perteklius yra didesnis nei gama spinduliuotės pliūpsniai, o ten - link kvazarų.
Fraseris: Kiek dar?
Dr Prochaska: Dabar skaičius yra 4, kuris buvo gerai išmatuotas, sakyčiau, kad paklaida yra 1, taigi 4 plius arba minus 1. Svarbu yra tai, kad tai yra patobulinimas. Pagerinimas vieną dieną gali pasirodyti 3, o gal 1,5, bet patobulinimas per kvazarą yra labai geras.
Fraseris: Dėl tam tikrų priežasčių tarp mūsų ir tolimųjų gama spindulių sprogimų yra daugiau galaktikų nei tarp mūsų ir kvazarų. Kaip tai įmanoma? Jie yra taip toli vienas nuo kito.
Dr Prochaska: Teisinga, ir tai, ką pirmiausia reikia pabrėžti, yra tai, kad iš pradžių mes nesitikime, kad galaktikos, kurias atsitiktinai linkime prie kvazarų ar gama spindulių sprogimų, turi ką nors bendro su tuo foniniu šviesos šaltiniu. Vėlgi mes randame kvazarą dideliu atstumu nuo mūsų, galaktiką taip pat esant per atstumą nuo mūsų, bet tuo pačiu ir labai didelį atstumą nuo kvazaro. Tiek, kad nesitikėtumėte jokių asociacijų; Jokios gravitacinės asociacijos, nėra elektromagnetinės, nėra fizinės asociacijos tarp mūsų identifikuojamos galaktikos ir kvazaro. Tas pats pasakytina ir apie gama spindulių sprogimo eksperimentą. Gama spindulių sprogimai yra dideliu atstumu nuo mūsų, mes matome galaktikas link jo - jie yra labai toli nuo mūsų, bet ir dideliu atstumu nuo gama spindulių sprogimo. Ir vėlgi, a priori neturime jokių lūkesčių dėl fizinių ryšių tarp tos galaktikos ir už jos slypinčio gama spindulių sprogimo. Be abejo, paviršius yra gana stulbinantis, tačiau testas yra gana paprastas. Mūsų tiesioginė reakcija yra, gerai, kas vyksta?
Yra trys šališkumai arba paaiškinimai - astronomijoje mes juos vadintume pasirinkimo šališkumais. Pirmiausia trys pagrindiniai paaiškinimai, akivaizdūs paaiškinimai, kurie galėtų duoti jums šį rezultatą: dulkės. Kaip jau sakiau, galaktikos turi materiją trimis etapais: žvaigždėse, dujose ir dulkėse. Daugelyje galaktikų ar tikriausiai visose galaktikose yra dulkių. Svarbiausias dulkių aspektas yra tai, kad jos užgesina foninį šaltinį. Pabarstykite šiek tiek dulkių tarp jūsų ir kvazaro ir ketinate jas padaryti silpnesnes. Šiose galaktikose yra dulkių, ir jūs galite įsivaizduoti, kad trūksta kvazarų, kai atliksite šį tyrimą visame danguje. Galaktikos, kuriose yra daug dulkių, uždengs kvazarą, ir jūs niekada į tai nežiūrėsite. Tai niekada nebus įtraukta į jūsų pavyzdį. Bet gama spindulių pliūpsniai, kurie aptinkami labai skirtingais būdais, naudojant gama spindulius, nebūtų tokie jautrūs šioms dulkėms - vis tiek galėtumėte aptikti gama spindulių pliūpsnį ir suskaičiuoti jį savo pavyzdyje. Taigi, gama spinduliuotės pavyzdyje bus per daug objektų, o kvazarų nėra dėl dulkių. Priežastis, kodėl mes nemanome, kad tai atsakymas, yra tai, kad mes gerai suprantame, kiek dulkių yra galaktikose, ir nepakanka iš mėginio pašalinti pakankamai kvazarių, kad būtų galima kompensuoti skirtumą 4 kartus.
Taigi, paaiškinimas Nr. 1. 2 numeris būtų toks, kad mūsų a priori prielaida, kad dujos neturi nieko bendra su gama spinduliuotės sprogimu, arba kvazaris yra neteisingas. Aš sakiau, kad šios dujos yra labai toli nuo mūsų, nuo kvazaro ir nuo gama spindulių sprogo. Tikriausiai pati sunkiausia astronomijos problema yra atstumo nustatymas. Aš nelabai matau dujų atstumą, matau raudoną dujų pasislinkimą, ir tai man suteikia atstumo įvertį, darant prielaidą, kad raudonasis poslinkis atsirado dėl Visatos išsiplėtimo. Tikrai raudonasis poslinkis yra tik greitis. Taigi aš matau dujų greitį, matau gama spinduliuotės sprogimo greitį. Aš žinau, kad abu yra skirtingi, kad aš žinau su absoliučiu moksliniu faktu. Aš manau, kad greičių skirtumą lemia Visatos išsiplėtimas, taigi ir atstumas tarp objektų. Bet yra įmanoma, kad gama spinduliuotės sprogimai iš tikrųjų išspūtė šias dujas sprogimo metu, tarkime, esant labai dideliam greičiui, kad jos greitis skiriasi nuo paties gama spindulio sprogimo greičio, ir tai yra raudonojo poslinkio skirtumo priežastis. todėl privertiau mane pasakyti, kad jie turi skirtingą atstumą. Trumpai tariant, 2 skaičiaus paaiškinimas yra tas, kad gama spindulių sprogimas išmeta dujas labai dideliu greičiu ir mes išmatuojame tas dujas ir vadiname jas galaktika, kai iš tikrųjų tai yra tik dujos, kurios yra išmetamos iš gama spindulių sprogimų. . Šiuo metu tai vis dar yra perspektyvus pasirinkimas. Priešingas prieštaravimas tam ir yra tvirtas faktas, kad daugeliu atvejų mes identifikavome ne tik dujas, bet ir žvaigždes iš galaktikos, kurios turi būti tos dujos. Taigi, ne tik dujos turėtų būti išstumtos, bet ir galaktika turės būti išmesta sprogus gama spinduliui, ir tai pradeda tempti vaizduotę.
Tai veda prie 3 durų, kurios yra gravitacinis lęšis. Galaktikos, kurios turi masę, daro poveikį, padarydamos objektus, esančius už jų, vizualiai ryškesnius, nei yra iš tikrųjų. Mes manome, kad čia yra galaktikos, mes žinome, kad turime masių koncentraciją, todėl visiškai įmanoma, kad jos daro įtaką objekto, esančio už jų, ryškumui, o gama spinduliuotės bangos daro daug ryškesnius, nei jie būtų kitaip. Pagrindinė priežastis, dėl kurios matome gama spindulių bangas, yra ta, kad ten turime galaktiką. Mums reikia ten esančios galaktikos, kad pamatytume gama spindulių sprogimą. Ir tai yra atrankos efektas, jei mes neturėtume galaktikos, mes jos nematėtume, ir tai lemia gausų kvazarų, kur kvazariai galbūt yra pakankamai ryškūs, be galaktikų, gausumą. O gravitacinis lęšis, kaip jūs tikriausiai galite pasakyti, nėra kažkas, prie ko tiesiogiai dirbau, tačiau šios srities ekspertai man sako, kad tai nėra tikėtinas ar dominuojantis rezultato paaiškinimas.
„Fraser“: Taigi jums tarsi pritrūksta idėjų.
Dr Prochaska: Taip, mes tikrai įveikėme tris akivaizdžius dalykus, tuos, kuriuos bet kas sugalvotų, ir vis dėlto turime gana tvirtus priešingus argumentus tiems. Kita grupė sugalvojo dar vieną 4-tą idėją, kuri, mano manymu, buvo gana protinga, kad kvazarų dydis skiriasi nei gama spindulių sprogimai. Šiek tiek subtiliai paaiškinta, kaip tai galėtų padaryti didelę įtaką, tačiau jie sakė, galbūt, tai yra paaiškinimas, tačiau mes ir kiti šiuo metu sugalvojome tikrai tvirtus priešingus argumentus prieš durų numerį 4. Pasiūlytos 4 deramos idėjos turi jų trūkumų.
Fraseris: Kas bus toliau? Manau, ieškosite daugiau duomenų.
Dr Prochaska: Be abejo, noriu atmesti galimybę, kad dujos yra susijusios su gama spindulių bangomis, tai yra, kad jos yra išmetamos iš gama spindulių bangų. Aš tikrai norėčiau įrodyti, kad tai tikrai netiesa, ir būdas tai padaryti yra nustatyti tikras galaktikas ir žvaigždes, susijusias su dujomis. Taigi mūsų komandos ir kitų komandų žmonės grįžta atgal ir ieško galaktikos, kuri iš tikrųjų sulaiko dujas. Jei nerastume galaktikų, manau, kad tai patiktų mintims, kad dujos buvo išstumtos dėl gama spindulių sprogimo. Taigi, be abejo, dar reikia nuveikti tiriant susijusias galaktikas. Tomis pačiomis eilutėmis galime nustatyti, kokia masė yra galaktikose, ir geriau patikrinti gravitacinio lęšio hipotezę, taip pat sužinoti, kiek dulkių yra galaktikose, kad patikrintume dulkių hipotezę. Net kai žaidžiu juos, ir manau, kad be abejo, mums reikia kuo daugiau sužinoti apie galaktikas, nukreipiančias į gama spindulių bangas, kad pamatytume, ar vyksta kažkas juokingo, ar kitos savybės, galinčios paaiškinti rezultatą. Kitas akivaizdus dalykas, kurį reikia padaryti, ir tai bus padaryta, yra tik laukti, kol sulauks daugiau gama spindulių pliūpsnių, ir pakartoti tą eksperimentą daugiau regėjimo linijų. Taigi šiuo metu veikia šis NASA „Swift“ kosminis teleskopas, kuriame mes sulauksime 10s, o gal net 100s dar daugiau gama spindulių, kad galėtume pakartoti šį eksperimentą ir labai pagrįstai išsiaiškinti, koks jis statistiškai reikšmingas.
Fraseris: Ar yra kokia nors idėja, kuri, jūsų manymu, galėtų būti įgyvendinta?
Dr Prochaska: Esu tikras, kad bus parašyta šia tema parašytų darbų. Šiuo metu tai nebus mano mėgstamiausias pasirinkimas. Bet aš esu mokslininkas, realistas. Mes perdavėme pranešimą, kad tai yra šis ypatingas atradimas, ir labai įdėmiai žiūrėjome, kaip atlikome tyrimą, kiek galėjome, darėme obuolius obuoliams, ir manau, kad mes padarėme teisingą darbą. Toks yra 1 žingsnis. 2-as žingsnis, būdamas stebėtoju, jaučiu, kad turėčiau sugebėti paaiškinti rezultatą, kai jį turėsime. Kaip sakiau, mes sugalvojome tris idėjas ir, deja, nemanau, kad kuri nors iš jų šiuo metu įstrigo. Jei aš galiu sunaikinti visas idėjas ir jei rezultatas gerai atlaikys sekančius 50 gama spindulių bangų, tada jūs turite grįžti prie savo pradinių prielaidų; viena iš jų yra kosmologija, kaip mes ją žinome. Aš sakau, kad esu arti to, bet duok man dvejus metus ir, jei viskas nesikeis nuo to, ką matome, taip, aš manau, kad turėtum grįžti į 0 žingsnį savo prielaidų apie visata.
