Quasar Baru Menyetel Semesta Menjadi Api

Istirahat cahaya di mana tidak ada matahari bersinar;

Di mana tidak ada lautan – "Light Breaks Where No Sun Shines", Dylan Thomas

Quasars adalah benda-benda luar biasa cemerlang yang biasanya diamati tinggal di alam semesta yang sangat terpencil dan kuno. Benda-benda angkasa yang sangat jauh ini diyakini pertama kali memicu "hanya" beberapa ratus juta tahun setelah kelahiran Big Bang Alam Semesta hampir 14 miliar tahun yang lalu. Quasars bersinar dengan api yang ganas dan mempesona; mereka adalah cakram akresi yang mengelilingi lubang hitam supermasif yang sangat lapar, muda, dan serakah yang menghantui pusat-pusat bayi yang terbentuk di alam semesta kuno. Lubang hitam supermasif mengintai di pusat-pusat hampir semua – jika tidak semua – galaksi, dan mereka berbobot jutaan hingga milyaran kali lebih banyak daripada matahari. Bima Sakti memegang lubang hitam supermasif di jantungnya. Itu disebut Sagittarius A * (Sag A * , untuk pendeknya), dan itu relatif ringan dengan standar lubang hitam supermasif, dengan berat "hanya" jutaan dibandingkan dengan milyaran kali lebih dari Matahari kita. Pada bulan Januari 2013, para astronom di Australia mengumumkan bahwa mereka percaya mereka mungkin telah melihat quasar dalam tindakan penangkapan api untuk pertama kalinya. Tidak ada yang lain quasar pernah diamati oleh para astronom pada tahap awal perkembangan.

Pada saat kelahiran Alam Semesta kita hampir 14 miliar tahun yang lalu ada ledakan cahaya yang menyilaukan. Foton (partikel cahaya) dari radiasi elektromagnetik berenergi sangat tinggi diledakkan oleh materi yang sangat panas yang menyusun kosmos kuno. Di Alam Semesta kuno, bagaimanapun, cahaya tidak dapat melakukan perjalanan dengan bebas. Ini karena, pada suhu yang sangat panas dari alam semesta kuno, materi terionisasi. Oleh karena itu, setiap atom yang berhasil dilahirkan dengan cepat dicabik-cabik dalam masa pertumbuhan mereka, karena nukleus atom bermuatan positif tidak dapat berpegang pada awan sekitarnya yang bermuatan negatif. Partikel bermuatan listrik adalah peredam abadi dan penghasil foton. Untuk 400.000 tahun pertama atau lebih dari "kehidupan" Alam Semesta kita, cahaya terus-menerus dipancarkan, kemudian diserap, lalu dipancarkan, dan kemudian diserap lagi, dalam siklus yang berlangsung jauh lebih lama daripada peradaban manusia di planet kita. . Kebingungan surgawi ini berlanjut selama ratusan ribu tahun – hingga suhu alam semesta akhirnya turun hingga kurang dari lima ribu derajat Fahrenheit.

Alam Semesta yang kita lihat saat ini berkembang, transparan, dan mendingin. Untuk beberapa ratus ribu tahun pertama keberadaannya, itu terdiri dari kabut buram materi yang diliputi oleh sup cahaya. Pada saat itu, Alam Semesta bersinar dengan api yang sangat jauh lebih terang dibandingkan dengan bintang, seperti Matahari kita sendiri. Zaman di mana atom bisa akhirnya terakhir terbentuk sekitar 400.000 tahun setelah Bang, disebut era rekombinasi . Ini juga disebut alternatif decoupling , karena materi dan cahaya (foton) , sampai saat itu ditunjukkan dalam siklus emisi dan penyerapan kembali, akhirnya mampu memisahkan dan bebas berpisah. Cahaya dansa itu dibebaskan. Ini telah bersinar melalui Space dan Time sejak saat itu.

Tepat sebelum decoupling materi dan cahaya, seluruh alam semesta tampak sangat mirip dengan permukaan bintang. Itu membakar panas, buram, dan memancarkan cahaya keemasan yang mempesona. Alam Semesta yang sangat kuno, yang terdiri dari kabut emas pijar, sangat kecil dibandingkan dengan apa yang kita gunakan sekarang. Galaksi, seperti yang kita kenal sekarang, terbentuk setelah decoupling.

Tidak ada bintang yang membakar Cosmos selama zaman kuno ini karena belum ada yang lahir. Tidak ada galaksi yang berputar-putar seperti pusaran bercahaya raksasa di Ruang angkasa untuk mencerahkan lingkungan kosmik gelap yang sangat suram. Zaman ini disebut Zaman Kegelapan Kosmik , dan itu mulai "hanya" beberapa ratus ribu tahun setelah Bang. Radiasi yang tersisa sebagai peninggalan dari Big Bang telah meredup, dan inti atom telah dikombinasikan secara trifir untuk membentuk hidrogen netral. Atom hidrogen netral menyerap radiasi. Aneh sekali Zaman Kegelapan Kosmik berlangsung selama sekitar setengah miliar tahun, dan era yang sangat kuno dan terpencil ini tetap diselimuti misteri. Pada awal era yang lalu ini, atom hidrogen pertama lahir. Pada akhir era ini, benda-benda peledak-cahaya pertama mulai mengirimkan cahaya mereka yang marah dan membakar melalui Ruang untuk menghancurkan kegelapan yang menindas. Semua tidak damai selama tahun-tahun misterius dan mempesonakan itu. Materi didistribusikan dengan lancar ke seluruh Ruang ketika pertama kali dibentuk – tetapi pada akhir Zaman kegelapan , entah bagaimana mengelompok bersama untuk membentuk struktur berskala besar yang sangat besar.

Dalam gumpalan materi dengan kepadatan yang lebih tinggi dari rata-rata, beberapa kantong membentuk awan gas yang mulai terangkat dan runtuh. Awan debu primordial yang runtuh itu adalah tempat lahir bintang-bintang pertama. Bintang-bintang pertama dinyalakan melalui alam semesta yang gelap, dan meneranginya. Seperti sinar keemasan matahari yang berkilauan pada fajar yang tenang di Bumi, cahaya melesat dan menghancurkan kegelapan. Cahaya yang indah dan mempesona dari bintang-bintang pijar yang baru lahir ini membuat gas buram Alam Semesta kuno tumbuh transparan. Konversi dari kegelapan yang buram dan buram ke alam semesta bintang-bercak yang transparan memakan waktu ratusan juta tahun. Tapi, akhirnya, bintang-bintang paling awal yang berdiam di dalam galaksi paling kuno, membakar jalan mereka melalui kabut kosmis, dengan cara proses ionisasi. Selama masa transisi ini, daerah buram Alam Semesta yang buram diselingi dengan kantong gas yang terionisasi dan transparan.

Vortisitas Mengocok

Quasars (objek kuasi-bintang) sangat muda, sangat energik, dan cemerlang bercahaya inti galaksi aktif (AGN) . Mereka adalah benda-benda cemerlang yang mulai menyala api ketika alam semesta kita masih sangat muda. Quasars dengan ganasnya dinyalakan sangat lama, dan benda-benda kuno ini sangat mempesona – bertenaga kuat oleh gas dan bintang-bintang yang dengan kasar berputar di sekitar dan kemudian jatuh ke jurang yang sangat dalam, rahang rakus dari lubang hitam supermasif lapar, yang bersembunyi di rahasia jahat, di dalam pusat galaksi kuno.

Gas dan bintang-bintang berputar ke dalam vortisitas berputar di sekitar lubang hitam yang luar biasa, supermasif. Semakin jauh kita melihat ke Ruang, semakin jauh kita melihat kembali Waktu. Semakin jauh sebuah objek bercahaya, semakin tua umurnya – cahaya yang keletihan dan berkeliarannya telah mengambil waktu lama untuk mencapai planet biru kecil kita karena percepatan perluasan Alam Semesta. Tidak ada sinyal yang dikenal di alam semesta kita yang dapat bergerak lebih cepat daripada cahaya, dan cahaya yang melaju ke kita, membuat perjalanan panjang dan berbahaya dari sumber pijar jauh yang tinggal di Ruang waktu , dapat menjangkau kita tidak lebih cepat dari batas kecepatan universal ini. Di alam semesta kuno yang terpencil, sejumlah besar lubang hitam supermasif, menghantui jantung galaksi paling awal dan paling jauh, mengungkapkan kehadiran mereka kepada para astronom sekarang dalam bentuk quasar.

Quasar Baru Bersinar Dalam Kegelapan

Astronom di Australia sekarang berpikir mereka telah melihat a quasar masih pada tahap menyalakan untuk pertama kalinya. Temuan ini, jika dikonfirmasi, dapat membantu para astronom memahami bagaimana benda-benda yang jauh dan cemerlang ini dilahirkan, dan bagaimana mereka memengaruhi pembentukan galaksi yang berputar-putar di Cosmos hari ini.

"Saya tidak berpikir kami benar-benar telah melihat salah satu objek ini pada tahap ini. Ray Norris pada 25 Januari 2013 Di dalam Layanan Berita Sains. Dr Norris, seorang astrofisikawan di Fasilitas Nasional Teleskop Australia , adalah pemimpin tim peneliti yang melihat muda quasar.

Seperti debu, gas, dan barang lainnya, jungkir ke mulut lapar dari lubang hitam supermasif muda yang sangat aktif, mereka jatuh seperti air yang berputar di selokan bak mandi. Pada saat yang sama, gumpalan materi jatuh dengan keras ke gumpalan materi lain yang juga masuk ke lubang hitam, dan material bertabrakan ini menjadi semakin panas dan panas karena gesekan. Ketika barang-barang yang panas membakar berputar ke pusaran piringan di sekitar lubang hitam, ia mencapai kecepatan relativistik, dan suhunya melonjak hingga jutaan derajat. Partikel bermuatan yang diberi energi kemudian membentuk jet imunitas yang terletak tegak lurus dengan cakram berputar.

Jet-jet ini bisa ratusan ribu tahun cahaya panjang. Mereka juga dikenal untuk menembakkan radio bleeps kuat yang dapat diambil oleh penerima miliaran tahun cahaya jauh. Dr. Norris dan rekan-rekannya percaya bahwa mereka tidak hanya menemukan satu, tetapi dua , quasar jet yang lahir setelah collisional menabrak dua galaksi. Ini "baru" quasar sebenarnya lahir 3,2 miliar tahun yang lalu, dan sinyal radio mereka baru saja berhasil membuat perjalanan panjang dan panjang ke Bumi.

Jet-jet itu sendiri relatif kecil, seperti jet-jet jenis mereka pergi. Mereka adalah "hanya" beberapa ribu tahun cahaya panjang, dan mereka benar-benar terselubung oleh puing-puing dan debu yang terkait dengan dua galaksi yang sakit-bintang. Reruntuhan puing dan debu ini mengaburkan asal-usul misterius mereka dari tatapan tajam inframerah dan ruang visual, tetapi emisi radio tahu-tahu berhasil menemukan jalan keluarnya. Debu dan gas yang berlarut-larut akhirnya akan hilang, karena kedua jet itu menggali keluar dari amplop-amplop gas mereka, membubarkannya ketika mereka melakukannya.

"Dua galaksi spiral saling tabrakan, ada semua puing-puing ini di mana-mana dan di tengah-tengah adalah lubang hitam dengan jet yang sangat kuat ini yang sedang menerbangkannya," Dr. Norris terus menjelaskan. , mengacu pada sumber radio yang terletak di rasi belahan selatan disebut Tucana the Toucan. Dia menambahkan bahwa "Apa yang kita miliki di sini adalah tahap yang sangat awal. Ketika meledak itu benar-benar akan menggali sepenuhnya matang. quasar. "

Bagi para astronom untuk benar-benar dapat mengamati galaksi yang masih terselubung, di mana tabrakan masih dalam proses terjadi, dan di mana jet masih terkubur, mungkin unik pada saat ini.

Pengamatan ini juga sangat penting karena quasar relatif dekat dengan planet kita. Adalah tidak biasa untuk menemukan benda-benda seperti itu yang tinggal di alam semesta lokal, karena mereka umumnya ditemukan sejak lama dan jauh. Tabrakan Galaxy terjadi jauh lebih sering di Universe kuno yang penuh sesak.

Penemuan penting ini masih dipenuhi dengan kehati-hatian oleh komunitas astronomi. Dr Martin Elvis, seorang astrofisikawan di Pusat Harvard-Smithsonian untuk Astrofisika, di Cambridge, Massachusetts, data yang lebih baik. "

Memahami bagaimana sebuah quasar lahir dan berkembang dapat menjelaskan pertanyaan-pertanyaan yang meresahkan tentang cara alam semesta berevolusi. Dr Norris dan rekan-rekannya berharap bahwa dengan mengamati pembentukan a quasar dan jet yang menyertainya, mereka juga bisa lebih memahami quasar pertama membantu menimbulkan galaksi, atau jika sebaliknya. Astrophysicists saat ini berteori bahwa gumpalan padat berasal dari quasar memanaskan pusaran gas dan debu yang menghantui galaksi primordial sekitarnya. Gas panas tidak dapat melahirkan bintang dengan tingkat efisiensi yang sama seperti gas dingin. Oleh karena itu, gas panas memperlambat laju pembentukan bintang.

Kembali pada tahun 1964, tiga editor dari Majalah Newsweek menulis puisi pandai tentang benda-benda brilian dan misterius ini:

Kelap kelip, bintang kuasi

Teka-teki terbesar dari jauh

Betapa tidak seperti yang lainnya

Lebih terang dari satu miliar matahari

Twinkle, twinkle, quasi-star

Bagaimana saya bertanya-tanya apa Anda – Ivor Robinson, Alfred Schild, dan EL Schuckling

Kami masih bertanya-tanya setelah bertahun-tahun yang berlalu ini!

Hasil penelitian ini dijelaskan dalam makalah yang diposkan di arXiv situs web.

 Jam Tangan Hubble A Flaming Pemuda Quasar

Quasars dianggap bercahaya kompak sekitarnya rakus, lubang hitam supermasif rakus yang mengintai di rahasia, hati gelap galaksi jauh yang tinggal di alam semesta awal. Menimbang-in di jutaan luar biasa hingga milyaran kali lebih dari Matahari kita, quasar , atau sumber radio kuasi bintang, adalah anggota kelas yang paling energik dan terpencil dari objek yang diistilahkan inti galaksi aktif (AGN) , dan luminositas mereka bisa 100 kali lebih besar daripada galaksi Bimasakti bintang kita sendiri. Paling quasar lahir sekitar 12 miliar tahun yang lalu, ketika Umur kita yang berusia 13,8 miliar tahun masih cukup muda, dan mereka adalah objek yang mempesona yang didukung oleh awan gas yang tidak beruntung dan bintang-bintang malang yang mengembara terlalu dekat dengan kelonggaran, rakus, sabar menunggu dan gravitasional cakar dari lubang hitam supermasif bersembunyi di rahasia menyeramkan dalam hati galaksi tuan rumah mereka & # 39; s. Pada Juni 2015, para astronom mengumumkan bahwa mereka telah menggunakan visi Hubble Space Telescope (HST) untuk akhirnya menyaksikan tahun-tahun formatif awal misterius dan rahasia dari quasar , dan tabrakan galaksi yang kacau yang melambai melahirkan mereka dengan mengisi sumber energi mereka.

Pertama ditemukan kembali pada 1960-an, a quasar Menembak cahaya yang luar biasa dan menyilaukan yang seterang satu triliun bintang dari wilayah angkasa yang lebih kecil dari Tata Surya kita. Tetapi bagaimana benda-benda luar biasa cemerlang ini berada di alam semesta kuno yang jauh dan menyala? Itu pertanyaannya! Sekarang, HST telah memberikan jawaban terbaik. "Gambar-gambar menangkap fase transisi dalam skenario lubang hitam yang digabung-digabung." Gambar Hubble sangat indah, "komentar Dr. Eilat Glikman pada 18 Juni 2015 Siaran pers Hubblesite. Dr Glikman adalah dari Middlebury College di Vermont.

A Terrible Beauty Is Born

Berapi quasar ditenagai oleh sisa-sisa gas dan bintang yang tidak terluka yang dengan keras berputar ke bawah, ke bawah, turun , dan kemudian jatuh secara serampangan ke dalam lubang rahim supermasif yang serakah, menunggu, dan menyeramkan yang tersembunyi di dalam hati-hati rahasia galaksi-galaksi awal.

Rusa kami mengintip ke Ruang, semakin jauh kita melihat kembali Waktu. Semakin jauh benda langit yang mempesona, semakin kuno itu – cahaya pengembaraannya telah mengambil waktu lama untuk mencapai Bumi karena perluasan alam semesta. Tidak ada sinyal yang dikenal yang dapat berjalan lebih cepat daripada cahaya, dan cahaya yang berkeliaran ke Bumi, membuat perjalanan yang sangat panjang dan berbahaya dari jauh, benda bercahaya kuno yang menghuni Kosmos, dapat bergerak tidak lebih cepat dari batas kecepatan universal ini akan memungkinkan. Di alam semesta primordial yang terpencil, populasi yang melimpah dari lubang hitam supermasif mengungkap kehadiran mereka yang misterius, indah, dan mengerikan dalam bentuk brilian. quasar!

Meskipun nama mereka, lubang hitam tidak hanya ruang kosong. Sebaliknya, mereka adalah jumlah materi yang sangat besar yang diremas ke dalam area yang sangat kecil. Lubang hitam mungkin dari berbagai supermasif, tetapi mungkin juga dari massa bintang "tunggal". Jauh lebih kecil dari kerabat supermasif mereka, lubang hitam massa bintang terlahir ketika bintang yang sangat masif binasa dan runtuh dalam kemarahan pucat ledakan supernova – yang menandai tragisnya, namun sungguh luar biasa, grand finale sebagai urutan utama Bintang (hydrogen) -burning). Setelah lubang hitam tertinggal untuk menceritakan kisah rongsokan bintang ini, ia bisa terus bertambah berat dengan memakan lingkungannya. Banyak astronom berpikir bahwa dengan melahap awan gas dan bintang terkutuk tanpa pengembaraan tanpa ditemani, dan dengan bertabrakan dan kemudian bergabung dengan satu sama lain, yang paling besar dari semua lubang hitam – supermasif jenis – dilahirkan.

Ada juga beberapa bukti bahwa lubang hitam antara-massa – yang beratnya kurang dari jenis supermasif, tetapi lebih dari massa bintang "belaka" – juga ada di Cosmos.

Galaksi Bima Sakti kita yang dibintangi dan dihalangi oleh galaksi, menjadi tuan rumah sebuah lubang hitam supermasif di dalam kegelapan rahasianya yang rahasia. Itu disebut Sagitarius A *Sgr A * , untuk pendek (diucapkan saj-a-star) , dan itu ringan, sejauh lubang hitam supermasif pergi, menimbang-nimbang "hanya" jutaan, sebagai lawan miliaran, massa matahari.

Quasars adalah objek yang sangat jauh, menghuni jantung galaksi muda yang aktif, dan merupakan salah satu objek paling cemerlang, kuat, dan energik di alam semesta – memuntahkan hingga seribu kali output energi Galaksi Bima Sakti kita sendiri – dan kita Milky Way memiliki 200 hingga 400 miliar bintang! Radiasi ini dipancarkan di seluruh spektrum elektromagnetik, hampir seragam, mulai dari sinar-X hingga inframerah-jauh dengan puncak dalam pita ultraviolet-optik. Beberapa quasar juga sumber kuat emisi radio dan sinar gamma!

Quasars muncul sebagai sumber titik dalam gambar optik awal, dan mereka tidak dapat dibedakan dari bintang-bintang – dengan pengecualian spektrum aneh mereka. Dengan teleskop inframerah dan HST, wilayah di sekitarnya quasar , berdiam di dalam inang galaksi, telah diamati dalam beberapa kasus oleh para astronom. Galaksi-galaksi inang ini biasanya terlalu redup untuk dilihat melawan sorotan tajam yang brilian quasar , kecuali para astronom menggunakan teknik khusus tertentu. Sebagian besar dari quasar tidak bisa diamati dengan teleskop kecil.

Luminositas sebagian orang quasar perubahan cepat dalam rentang optik dari spektrum elektromagnetik, dan bahkan lebih cepat dalam rentang X-ray. Karena perubahan ini terjadi begitu cepat, mereka menunjukkan batas atas pada volume a quasar , menunjukkan itu quasar tidak lebih besar dari Tata Surya kita. Oleh karena itu, ini menunjukkan kepadatan energi yang intens. Mekanisme di balik perubahan kecerahan mungkin melibatkan pancaran relativistik dari jet yang menunjuk hampir langsung ke arah Bumi.

Lebih dari 200.000 quasar saat ini dikenal, dan sebagian besar dari mereka ditemukan oleh para astronom menggunakan data dari Sloan Digital Sky Survey (SDSS) . SDSS adalah pencitraan multi-filter besar dan redshift spectroscopic survey menggunakan teleskop optik bersudut lebar 2,5 m yang terletak di Apache Point, New Mexico di AS. Ini mengumpulkan data pada tahun 2000.

Jam Tangan Hubble A Flaming Pemuda Quasar

"Kami telah mencoba memahami mengapa galaksi mulai memberi makan lubang hitam pusat mereka, dan tabrakan galaksi adalah salah satu hipotesis utama. Observasi ini menunjukkan bahwa yang paling terang quasar di Universe benar-benar hidup dalam penggabungan galaksi, "jelas studi penyelidik bersama Dr. Kevin Schawinski pada 18 Juni 2015 Siaran pers Hubblesite. Schawinski adalah dari Institut Teknologi Federal Swiss di Swiss.

Meskipun sebelumnya telah disarankan bahwa penggabungan dua galaksi dapat mencapai prestasi ini, cahaya yang menyilaukan dan menyilaukan dari quasar menguasai cahaya galaksi inangnya, sehingga membuat tanda-tanda merger sulit bagi para astronom untuk mengamati.

"Gambar Hubble mengkonfirmasi bahwa yang paling bercahaya quasar di alam semesta hasil dari penggabungan kekerasan antara galaksi, yang memicu pertumbuhan lubang hitam dan mengubah galaksi tuan rumah, "jelas Dr C. Megan Urry dalam 20 Juni 2015 Siaran pers Universitas Yale. Dr. Urry adalah Profesor Ilmu Astronomi dan Astrofisika Israel di Universitas Yale di New Haven, Connecticut, dan rekan penulis studi yang dipublikasikan secara online 18 Juni 2015 di Jurnal Astrophysical.

"Penggabungan ini juga merupakan situs tikus lubang hitam di masa depan, yang kami harap suatu hari akan terlihat dengan teleskop gelombang gravitasi," Dr. Urry melanjutkan untuk mencatat.

Dr Glikman merancang metode pintar untuk menggunakan sensitivitas HST pada gelombang panjang gelombang inframerah dekat untuk mengamati galaksi tuan rumah. Alam juga menyediakan semacam hadiah dengan memproduksi beberapa quasar yang sangat diselimuti debu. Debu meredupkan quasar & # 39; s cahaya tampak, membuat galaksi undering dapat diamati.

Itu quasar terbakar karena gaya gravitasi merger galaksi mencuri banyak momentum sudut yang membuat gas tersuspensi dalam piringan galaksi yang bergabung. Gas kemudian jatuh langsung ke rahang yang menunggu, lapar lubang hitam supermasif. Zona akresi yang mengelilingi lubang hitam begitu sarat dengan bahan bakar yang mengubahnya menjadi ledakan radiasi besar yang mengalir melalui seluruh Cosmos.

Dr Glikman mencari kandidat "debu-memerah quasar " dalam beberapa survei langit inframerah dan radio berbasis darat. Galaksi aktif pada tahap perkembangan yang muda ini diprediksikan untuk bersinar terang di seluruh spektrum elektromagnetik, membuatnya dapat diamati dalam gelombang radio dan dekat-inframerah yang tidak terbaca seperti radiasi lainnya.

Dr. Glikman kemudian melanjutkan menggunakan Hubble Kamera Bidang Luas 3 untuk membuat studi yang lebih rinci tentang target kandidat terbaik. Dia melihat cahaya berdebu-debu memancar keluar dari 11 ultra-terang, awet muda quasar yang menghuni Cosmos selama masa kelahirannya, yang 12 miliar tahun lalu. Kemampuan inframerah Hubble & # 39; s Kamera Bidang Luas 3 mampu menyelidiki kelahiran misterius dan kuno dari jarak jauh ini quasar era.

"Itu Hubble gambar pasti membebani kita bahwa puncak quasar aktivitas di alam semesta awal didorong oleh galaksi yang bertabrakan dan kemudian bergabung bersama. Kami melihat quasar di masa remajanya, ketika mereka tumbuh dengan cepat dan semuanya kacau, "kata Dr Glikman kepada pers pada 18 Juni 2015.