ordet kvasar står for kvasi-stjernernes radiokilde. Kvasarer fik dette navn, fordi de så stjernelignende ud, da astronomer først begyndte at bemærke dem i slutningen af 1950 ‘erne og begyndelsen af 60’ erne. men kvasarer er ikke Stjerner. De er nu kendt som unge galakser, der ligger i store afstande fra os, med deres antal stigende mod kanten af det synlige univers. Hvordan kan de være så langt væk og alligevel stadig synlige? Svaret er, at kvasarer er ekstremt lyse, op til 1.000 gange lysere end vores mælkevejsgalakse. Vi ved derfor, at de er meget aktive og udsender svimlende mængder stråling over hele det elektromagnetiske spektrum.
fordi de er langt væk, ser vi disse objekter, som de var, da vores univers var ung. Den ældste kvasar er i øjeblikket J0313-1806. Dens afstand er blevet målt til 13, 03 milliarder lysår, og derfor ser vi det som det var kun 670 millioner år efter Big Bang.
Hvad skete der i vores univers på det tidspunkt for at gøre kvasarer så forbløffende lyse?
astronomer mener nu, at kvasarer er de ekstremt lysende Centre for galakser i deres spædbarn. Efter årtiers intens undersøgelse har vi et andet udtryk for disse objekter: en kvasar er en type aktiv galaktisk kerne eller AGN. Der er faktisk mange forskellige typer agn ‘ er, hver med deres egen fortælling at fortælle. Den intense stråling frigivet af en AGN menes at være drevet af et supermassivt sort hul i midten. Strålingen udsendes, når materiale i akkretionsskiven, der omgiver det sorte hul, overophedes til millioner af grader af den intense friktion, der genereres af støvpartikler, gas og andet stof i disken, der kolliderer utallige gange med hinanden.
den indre spiral af stof i et supermassivt sort huls accretion disk – det vil sige i midten af en kvasar – er resultatet af, at partikler kolliderer og hopper mod hinanden og mister momentum. Dette materiale kom fra de enorme skyer af gas, hovedsageligt bestående af molekylært brint, som fyldte universet i æraen kort efter Big Bang.
således, placeret som de var i det tidlige univers, havde kvasarer en enorm forsyning af stof at fodre på.
da stof i en kvasar/sort huls accretion disk opvarmes, genererer det radiobølger, røntgenstråler, ultraviolet og synligt lys. Kvasaren bliver så klar, at den er i stand til at overskygge hele galakser. Men husk … kvasarer er meget langt væk. De er så langt fra os, at vi kun observerer den aktive kerne eller kerne i galaksen, hvor de bor. Vi ser intet af galaksen bortset fra dens lyse centrum. Det er som at se en fjern forlygte om natten: du har ingen anelse om, hvilken type bil du kigger på, da alt bortset fra forlygten er i mørke.
på den anden side er der galakser, der ikke er klassificeret som kvasarer, men som stadig har lyse, aktive centre, hvor vi kan se resten af galaksen. Et eksempel på denne type AGN kaldes en Seyfert-galakse efter den afdøde astronom Carl Keenan Seyfert, som var den første til at identificere dem.
Seyfert-galakser udgør måske 10% af alle galakser i universet: de er ikke klassificeret som kvasarer, fordi de er meget yngre og har veldefinerede strukturer snarere end de temmelig formløse og amorfe unge galakser, der formodes at have vært kvasarer så snart blot et par hundrede millioner år efter Big Bang.
men overvej bare de mængder energi, der kræves for at belyse et objekt tilstrækkeligt til at gøre det synligt i radiobølger fra universets fjerneste rækkevidde, som en sømand, der kan se et fjernt fyrtårn over et helt hav. Kvasarer kan udsende op til tusind gange energien fra den kombinerede lysstyrke af de omkring 200 milliarder stjerner i vores egen mælkevejsgalakse. En typisk kvasar er 27 billioner gange lysere end vores sol! Udskift solen på himlen med en kvasar, og dens utrolige lysstyrke ville blinde dig med det samme, hvis du er dumdristig nok til at se direkte på den. Hvis du skulle placere en kvasar i afstanden til Pluto, ville det fordampe alle Jordens oceaner til damp i en femtedel af et sekund.
astronomer mener, at de fleste, hvis ikke alle, store galakser gennemgik en såkaldt “kvasarfase” i deres ungdom, kort efter deres dannelse. I så fald faldt de i lysstyrke, da de løb tør for stof for at fodre accretion disken omkring deres supermassive sorte huller. Efter denne epoke slog galakser sig i ro, deres centrale sorte huller sultede af materiale at fodre på. Det sorte hul i midten af vores egen galakse er blevet set at blusse op kort, imidlertid, som passerer materiale strejfer ind i det, frigive radiobølger og røntgenstråler. Det er tænkeligt, at hele stjerner kunne blive revet fra hinanden og fortæret, når de krydser et sort huls begivenhedshorisont, point of No return.
det skal dog påpeges, at vores viden om galakseudvikling – fra ungdommelig kvasar til hvilende middelaldrende galakse-langt fra er fuldstændig. Galakser giver os ofte undtagelser, og som et eksempel behøver vi ikke lede længere end vores egen Mælkevej. Vi ved nu for eksempel, at der for 3, 5 millioner år siden var en gigantisk eksplosion kendt som en Seyfert-flare i midten af vores galakse. Det var tilsyneladende centreret om Skytten a*, Mælkevejens supermassive sorte hul, der producerede to store lobes af overophedet plasma, der strækker sig omkring 25.000 lysår fra de nordlige og sydlige galaktiske poler. Disse enorme lobes kaldes Fermi-bobler og er synlige i dag ved gamma-og Røntgenbølgelængder (meget højfrekvente elektromagnetiske emissioner).
så astronomer lærer stadig om galakseevolutionens detaljer.
faktisk har kvasars historie ikke været en nem vej for astronomer at følge. Da kvasarer først blev opdaget i slutningen af 1950 ‘ erne, så astronomer ved hjælp af radioteleskoper stjernelignende objekter, der udstrålede radiobølger (dermed kvasi-stjerneradioobjekter), men som ikke var synlige i optiske teleskoper. Deres lighed med stjerner, deres lysstyrke og små vinkeldiametre førte forståeligt nok astronomer af tiden til at antage, at de så på objekter i vores egen galakse. Undersøgelse af radiospektre fra disse objekter afslørede imidlertid, at de var mere mystiske, end nogen havde forventet.
mange tidlige observationer af kvasarer, inklusive dem fra 3C48 og 3c273, de første to kvasarer, der blev opdaget, blev foretaget i begyndelsen af 1960 ‘ erne af den britisk-australske astronom John Bolton. Han og hans kolleger blev forundret over, at kvasarer ikke var synlige i optiske teleskoper. De ønskede at finde kvasars såkaldte “optiske modstykker”, det vil sige en kvasar, der ville være synlig for deres øjne i et teleskop snarere end kun at kunne påvises med radioinstrumenter.
astronomer vidste simpelthen ikke på det tidspunkt, at kvasarer var ekstremt fjerne, for fjerne til, at deres optiske modstykker kunne ses fra jorden på det tidspunkt, på trods af at de var iboende strålende objekter. Men i 1963 fandt astronomerne Allan Sandage og Thomas A. Mattheus, hvad de ledte efter: hvad der syntes at være en svag, blå stjerne på stedet for en kendt kvasar. Med sit spektrum var de forvirrede: det lignede intet, de nogensinde havde set før. De kunne ikke lave hoveder eller haler af det.
ved hjælp af 200-tommer (5 m) Hale-teleskopet var Bolton og hans team i stand til at observere kvasar 3c273, da den passerede bag månen. Disse observationer giver dem også mulighed for at få spektre. Og igen så spektre mærkeligt ud og viste uigenkendelige emissionslinjer. Disse linjer fortæller astronomer, hvilke kemiske grundstoffer der er til stede i det objekt, de undersøger. Men kvasarens spektrale linjer var meningsløse og syntes at indikere elementer, som ikke burde være til stede.
det var astronom Maarten Schmidt, der – efter at have undersøgt de mærkelige emissionslinjer i kvasars spektre – foreslog, at astronomer så normale emissionslinjer, der var stærkt forskudt mod den røde ende af det elektromagnetiske spektrum!
og så havde de deres svar. Rødskiftet skyldtes kvasarens store afstand. Dens lys strækkes af universets udvidelse under sin lange rejse til os fra kanten af det synlige kosmos.
men hvis det virkelig var sandt, at kvasarer var så langt væk som mod kanten af det synlige univers, Hvordan kunne de have genereret så rigelige mængder energi? Tilbage i 1964 blev selv eksistensen af sorte huller debatteret varmt. Der var mange forskere, der betragtede dem ikke mere end matematiske freaks, fordi de sikkert ikke kunne eksistere i det virkelige univers.
så debatten om kvasars natur rasede indtil 1970 ‘ erne, da en ny generation af jord – og rumbaserede teleskoper etablerede uden rimelig tvivl, at kvasarer faktisk ligger på store afstande, at vi ser galakser, da de var unge, at kvasarstadiet er en naturlig fase af deres vækst. Da sorte huller endelig også blev taget alvorligt, kunne astronomer nu endelig modellere identiteten af det næsten uforståelige kraftcenter bag kvasarer: supermassive sorte huller forbruger fantastiske mængder gas og udstråler enorme mængder energi over spektret som et resultat.
denne model forklarer, hvorfor kvasarer sidder mod kanten af det synlige univers, og hvorfor vi ikke ser dem tættere: fordi kvasarer er unge galakser, set ikke længe efter deres dannelse i det tidlige univers.
undersøgelsen af kvasarer og aktive galaktiske kerner generelt er kommet langt, men der er meget, vi stadig ikke forstår. Jeg tror dog, at en del af vores manglende forståelse er en fejl i fantasien. Det er næsten umuligt at forstå de mængder energi, der genereres af de sorte hulmotorer i kvasars hjerter, disse monstre i mørket. Det er lige så svært at forstå, hvor langt de er fra os. Men det er næppe vores skyld: vores fattige simian-hjerner er bare ikke veludstyrede til at håndtere sådanne begreber.
kvasarer er blot et eksempel på et dyr i den kosmiske dyrepark, som man bare skal acceptere fakta i stedet for at prøve at forstå dem.
Bottom line: kvasarer er ekstremt lyse og ekstremt fjerne objekter. Deres enorme energiproduktion menes at skyldes aktivitet omkring det centrale supermassive sorte hul i unge galakser, nær kanten af det observerbare univers.
et par månekalendere tilbage. Bestil Din, før de er væk!