Το Τηλεσκόπιο Webb της NASA θα χρησιμοποιήσει κβάζαρ για να αποκαλύψει μυστικά του πρώιμου σύμπαντος

Αυτή είναι μια ιδέα ενός καλλιτέχνη ενός γαλαξία με ένα λαμπερό αστέρι κβάζαρ στο κέντρο του. Ένα κβάζαρ είναι μια πολύ φωτεινή, μακρινή και ενεργή υπερμεγέθη μαύρη τρύπα με μάζα εκατομμυρίων έως δισεκατομμυρίων φορές τη μάζα του Ήλιου. Μεταξύ των πιο φωτεινών πραγμάτων του σύμπαντος, το φως ενός κβάζαρ είναι ανώτερο από το φως όλων των αστεριών στον γαλαξία του ξενιστή. Τα κβάζαρ τροφοδοτούν την πτώση της ύλης και απελευθερώνουν χείμαρρο ανέμου και ακτινοβολίας, σχηματίζοντας τους γαλαξίες στους οποίους κατοικούν. Χρησιμοποιώντας τις μοναδικές ικανότητες του Webb, οι επιστήμονες θα μελετήσουν έξι από τα πιο μακρινά και φωτεινά κβάζαρ στο σύμπαν. Πίστωση: NASA, ESA και J. Olmsted (STScI)

Τα κβάζαρ είναι εξαιρετικά φωτεινά, μακρινά, ενεργά μαύρες τρύπες με μάζα εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου. Συνήθως βρίσκονται στα κέντρα των γαλαξιών, τρέφονται με την πτώση της ύλης και απελευθερώνουν φανταστικούς χείμαρρους ακτινοβολίας. Μεταξύ των πιο φωτεινών πραγμάτων στο σύμπαν, το φως κβάζαρ φωτίζει συλλογικά όλα τα αστέρια στον γαλαξία του ξενιστή του και οι πίδακες και οι άνεμοι του διαμορφώνουν τον γαλαξία στον οποίο κατοικεί.


Λίγο μετά την κυκλοφορία του αργότερα φέτος, μια ομάδα επιστημόνων θα εκπαιδεύσει το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA σε έξι από τα πιο απομακρυσμένα και φωτεινότερα κβάζαρ. Θα μελετήσουν τις ιδιότητες αυτών των κβάζαρ και του ξενιστή τους γαλαξίεςκαι πώς διασυνδέθηκαν στα πρώτα στάδια της γαλαξιακής εξέλιξης στο πολύ πρώιμο σύμπαν. Η ομάδα θα χρησιμοποιήσει επίσης κβάζαρ για να εξετάσει το αέριο στο διαγαλαξιακό χώρο, ιδιαίτερα κατά την περίοδο του κοσμικού ιονισμού, η οποία έληξε όταν το σύμπαν ήταν πολύ νέο. Το επιτυγχάνουν χρησιμοποιώντας την ακραία ευαισθησία του Webb σε χαμηλά επίπεδα Φως Και η υπέροχη γωνιακή του ανάλυση.

Webb: Επίσκεψη στο Νέο Σύμπαν

Καθώς ο Webb κοιτάζει τα βάθη του σύμπαντος, στην πραγματικότητα θα κοιτάζει πίσω στο παρελθόν. φως από αυτά μακρινά κβάζαρ Το ταξίδι της στο Webb ξεκίνησε όταν το σύμπαν ήταν πολύ νέο και χρειάστηκε δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει. Θα δούμε τα πράγματα όπως ήταν παλιά, όχι όπως είναι σήμερα.

«Όλα αυτά τα κβάζαρ που μελετάμε υπήρχαν πολύ νωρίς, όταν το σύμπαν ήταν κάτω των 800 εκατομμυρίων ετών ή λιγότερο από το 6 τοις εκατό της τρέχουσας εποχής του. Επομένως, αυτές οι παρατηρήσεις μας δίνουν την ευκαιρία να μελετήσουμε την εξέλιξη των γαλαξιών και ο σχηματισμός και η εξέλιξη των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών », εξήγησε η Ομάδα Μελών Santiago Arribas, Καθηγητής Ερευνών στο Τμήμα Αστροφυσικής στο Κέντρο Αστροβιολογίας στη Μαδρίτη, Ισπανία« Σε αυτούς τους πολύ πρώιμους χρόνους ». (NIRSpec) Ομάδα Επιστήμης οργάνων.

Το φως από αυτά τα πολύ μακρινά αντικείμενα έχει τεντωθεί λόγω της επέκτασης του χώρου. Αυτό είναι γνωστό ως κοσμική ερυθρή αλλαγή. Όσο πιο μακριά το φως, τόσο μεγαλύτερη είναι η κόκκινη αλλαγή. Στην πραγματικότητα, το ορατό φως από το πρώιμο σύμπαν τεντώνεται τόσο πολύ που μετατρέπεται σε υπέρυθρη ακτινοβολία όταν φτάνει σε μας. Με μια σειρά οργάνων συντονισμένων σε υπέρυθρες, το Webb είναι μοναδικά κατάλληλο για τη μελέτη αυτού του τύπου φωτός.

Η μελέτη των κβάζαρ, των γαλαξιών και των περιβαλλόντων τους και των ισχυρών εκροών τους

Τα κβάζαρ που θα μελετήσει η ομάδα δεν είναι μόνο μεταξύ των πιο απομακρυσμένων στον κόσμο, αλλά και μεταξύ των πιο λαμπρών. Αυτά τα κβάζαρ έχουν συνήθως την υψηλότερη μάζα μαύρων οπών και έχουν επίσης τα υψηλότερα ποσοστά αύξησης – τους ρυθμούς με τους οποίους η ύλη πέφτει σε μαύρες τρύπες.

«Μας ενδιαφέρει να παρατηρήσουμε τα λαμπρότερα κβάζαρ, επειδή η πολύ υψηλή ποσότητα ενέργειας που παράγουν στους πυρήνες τους θα πρέπει να έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στην ξενιστής γαλαξίας Ο Chris Willott, ερευνητής στο Κέντρο Ερευνών Αστρονομίας και Αστροφυσικής του Εθνικού Συμβουλίου Έρευνας του Καναδά (NRC) στη Βικτώρια της Βρετανικής Κολομβίας, δήλωσε ότι ο Wilott είναι επίσης ένας ιστότοπος CSA. κόσμο του έργου. “Θέλουμε να εντοπίσουμε αυτά τα κβάζαρ τη στιγμή που έχουν τον μεγαλύτερο αντίκτυπο στους γαλαξίες του ξενιστή.”

Μια τεράστια ποσότητα ενέργειας απελευθερώνεται όταν η ύλη συσσωρεύεται από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Αυτή η ενέργεια θερμαίνεται και ωθεί το περιβάλλον αέριο προς τα έξω, δημιουργώντας ισχυρές εκροές που διασχίζουν τον διαστρικό χώρο σαν τσουνάμι, προκαλώντας καταστροφή στον γαλαξία του ξενιστή.

Οι εκροές διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη των γαλαξιών. Το αέριο τροφοδοτεί τον σχηματισμό αστεριών, οπότε όταν αφαιρείται το αέριο λόγω εκροών, μειώνεται ο ρυθμός σχηματισμού αστεριών. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι εκροές είναι τόσο ισχυρές που αποβάλλουν τόσο μεγάλες ποσότητες αερίου που μπορούν να σταματήσουν εντελώς τον σχηματισμό αστεριών μέσα στον γαλαξία του ξενιστή. Οι επιστήμονες πιστεύουν επίσης ότι οι εκροές είναι ο κύριος μηχανισμός με τον οποίο το αέριο, η σκόνη και τα στοιχεία αναδιανέμονται σε μεγάλες αποστάσεις εντός του γαλαξία ή ακόμη και μπορούν να αποβληθούν σε διαγαλαξιακό χώρο – το διαγαλαξιακό μέσο. Αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει θεμελιώδεις αλλαγές στις ιδιότητες τόσο του γαλαξία-ξενιστή όσο και του διαγαλαξιακού μέσου.

Εξέταση των ιδιοτήτων του διαγαλαξιακού χώρου κατά την εποχή του ιονισμού

Πάνω από 13 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όταν το σύμπαν ήταν πολύ νέο, το τοπίο δεν ήταν καθόλου καθαρό. Το ουδέτερο αέριο μεταξύ γαλαξιών έχει κάνει το σύμπαν αδιαφανές σε ορισμένους τύπους φωτός. Πάνω από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, το ουδέτερο αέριο στο διαγαλαξιακό μέσο έχει φορτιστεί ή ιονιστεί, καθιστώντας το διαφανές στο υπεριώδες φως. Αυτή η περίοδος ονομάζεται εποχή επαναπροσδιορισμού. Αλλά τι οδήγησε στον επαναπροσδιορισμό που δημιούργησε τις «προφανείς» συνθήκες που εντοπίζονται στο μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος σήμερα; Το Webb θα εξερευνήσει χώρο για να συγκεντρώσει περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτόν τον σημαντικό μετασχηματισμό στην ιστορία του σύμπαντος. Οι παρατηρήσεις θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε την εποχή του ιονισμού, ένα από τα σημαντικότερα σύνορα της αστροφυσικής.

Η ομάδα θα χρησιμοποιήσει τα κβάζαρ ως πηγές φωτός υποβάθρου για να μελετήσει το αέριο μεταξύ μας και του κβάζαρ. Αυτό το αέριο απορροφά το φως κβάζαρ σε συγκεκριμένα μήκη κύματος. Μέσω μιας τεχνικής που ονομάζεται φασματοσκοπία απεικόνισης, θα αναζητήσουν γραμμές απορρόφησης στο παρεμβαλλόμενο αέριο. Και όσο πιο φωτεινό είναι το κβάζαρ, τόσο ισχυρότερα είναι αυτά τα χαρακτηριστικά της γραμμής απορρόφησης στο φάσμα. Καθορίζοντας εάν το αέριο είναι ουδέτερο ή ιονισμένο, οι επιστήμονες θα μάθουν πόσο ουδέτερο είναι το σύμπαν και πόσο αυτή η διαδικασία ιονικοποίησης συμβαίνει σε αυτό το συγκεκριμένο χρονικό σημείο.

“Αν θέλετε να μελετήσετε το σύμπαν, χρειάζεστε πολύ φωτεινές πηγές υποβάθρου. Ένα κβάζαρ είναι το ιδανικό πράγμα στο μακρινό σύμπαν, επειδή είναι αρκετά φωτεινό ώστε να μπορούμε να το δούμε καλά”, δήλωσε το μέλος της ομάδας Camilla Pacifici, ο οποίος συνδέεται με ο Καναδικός Διαστημικός Οργανισμός αλλά εργάζεται ως επιστήμονας οργάνων στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας. Διαστημικό Τηλεσκόπιο στη Βαλτιμόρη. “Θέλουμε να μελετήσουμε πρώιμο σύμπαν Επειδή το σύμπαν εξελίσσεται και θέλουμε να μάθουμε πώς ξεκίνησε. “

Η ομάδα θα αναλύσει το φως που προέρχεται από τα κβάζαρ χρησιμοποιώντας το NIRSpec για να αναζητήσει αυτό που οι αστρονόμοι αποκαλούν “μέταλλα”, στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο. Αυτά τα στοιχεία σχηματίστηκαν στα πρώτα αστέρια και τους πρώτους γαλαξίες και εκδιώχθηκαν από εκροές. Το αέριο κινείται από τους γαλαξίες στους οποίους αρχικά βρισκόταν και στο διαγαλαξιακό μέσο. Η ομάδα σχεδιάζει να μετρήσει την παραγωγή αυτών των πρώτων «μετάλλων», καθώς και τον τρόπο με τον οποίο ωθούνται στο διαγαλαξιακό μέσο από αυτές τις πρώτες εκροές.

Ισχύς Ιστού

Το Webb είναι ένα πολύ ευαίσθητο τηλεσκόπιο ικανό να ανιχνεύει πολύ χαμηλά επίπεδα φωτός. Αυτό είναι σημαντικό, επειδή παρόλο που ένα αρχείο κβάζαρ Τόσο φωτεινά στην ουσία, τα πράγματα που θα παρατηρήσει αυτή η ομάδα είναι από τα πιο μακρινά Σύμπαν. Στην πραγματικότητα, είναι τόσο μακριά που τα σήματα που θα λάβει το Webb είναι πολύ, πολύ χαμηλά. Μόνο με την αξιοσημείωτη ευαισθησία του Webb μπορεί να επιτευχθεί αυτή η επιστήμη. Το Webb παρέχει επίσης εξαιρετική γωνιακή ανάλυση, η οποία καθιστά δυνατό τον διαχωρισμό του φωτός του κβάζαρ από τον γαλαξία του.

Τα προγράμματα quasar που περιγράφονται εδώ είναι εγγυημένες από το χρόνο παρατηρήσεις που ενσωματώνουν τις φασματικές δυνατότητες του NIRSpec.


Το τηλεσκόπιο James Webb θα αποκαλύψει κρυμμένους γαλαξίες


το απόσπασμα: Το Τηλεσκόπιο Webb της NASA θα χρησιμοποιήσει κβάζαρ για να ξεκλειδώσει μυστικά του πρώιμου σύμπαντος (2021, 23 Ιουνίου), που ανακτήθηκε στις 23 Ιουνίου 2021 από https://phys.org/news/2021-06-nasa-webb-telescope-quasars-secrets . γλώσσα προγραμματισμού

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη διαπραγμάτευση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Το Parker Solar Probe ανιχνεύει ένα ραδιοφωνικό σήμα από την ατμόσφαιρα της Αφροδίτης

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *