sana kvasaari tarkoittaa kvasitähtistä radiolähdettä. Kvasaarit saivat sen nimen, koska ne näyttivät tähdiltä, kun tähtitieteilijät alkoivat huomata niitä 1950-luvun lopulla ja 60-luvun alussa, mutta kvasaarit eivät ole tähtiä. Ne tunnetaan nyt nuorina galakseina, jotka sijaitsevat valtavien etäisyyksien päässä meistä, ja niiden määrä kasvaa näkyvän maailmankaikkeuden reunaa kohti. Miten ne voivat olla niin kaukana ja silti näkyvissä? Vastaus on, että kvasaarit ovat äärimmäisen kirkkaita, jopa 1000 kertaa kirkkaampia kuin Linnunrata-galaksimme. Tiedämme siis, että ne ovat erittäin aktiivisia, – lähettäen valtavia määriä säteilyä koko sähkömagneettiselle spektrille.
koska ne ovat kaukana, näemme nämä kohteet sellaisina kuin ne olivat universumimme ollessa nuori. Vanhin nykyisin käytössä oleva kvasaari on J0313-1806. Sen etäisyydeksi on mitattu 13,03 miljardia valovuotta, ja siksi näemme sen olleen vain 670 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen.
mitä kaikkeudessamme tapahtui tuohon aikaan, jotta kvasaarit olisivat niin hämmästyttävän kirkkaita?
tähtitieteilijät uskovat nyt, että kvasaarit ovat vauvaikäisten galaksien äärimmäisen valoisia keskuksia. Vuosikymmenten intensiivisen tutkimuksen jälkeen näille kohteille on olemassa toinen termi: kvasaari on eräänlainen aktiivinen galaktinen ydin eli AGN. Agneja on itse asiassa monia erilaisia, joista jokaisella on oma tarinansa kerrottavanaan. AGN: n lähettämän voimakkaan säteilyn uskotaan saavan voimansa supermassiivisesta mustasta aukosta sen keskellä. Säteily syntyy, kun mustaa aukkoa ympäröivän kertymäkiekon materiaali kuumenee miljooniin asteisiin sen voimakkaan kitkan vaikutuksesta, jonka kiekon pöly -, kaasu-ja muut ainehiukkaset törmäävät lukemattomia kertoja toisiinsa.
supermassiivisen mustan aukon kertymäkiekossa – eli kvasaarin keskellä – oleva aineen sisäänpäin kiertyvä kierre on seurausta siitä, että hiukkaset törmäävät ja pomppivat toisiaan vastaan ja menettävät liikemääränsä. Tuo aine oli peräisin valtavista kaasupilvistä, jotka koostuivat pääasiassa molekyylivedystä, joka täytti maailmankaikkeuden pian alkuräjähdyksen jälkeen.
näin ollen kvasaareilla, jotka sijaitsivat maailmankaikkeuden alkuaikoina, oli valtava määrä ainetta ravinnokseen.
kun aine kvasaarin / mustan aukon kertymäkiekossa kuumenee, se synnyttää radioaaltoja, röntgensäteitä, ultraviolettia ja näkyvää valoa. Kvasaarista tulee niin kirkas, että se pystyy päihittämään kokonaisia galakseja. Muista, että kvasaarit ovat hyvin kaukana. Ne ovat niin kaukana meistä, että havaitsemme vain sen galaksin aktiivisen ytimen, jossa ne asuvat. Emme näe galaksista mitään muuta kuin sen kirkkaan keskustan. Se on kuin näkisi kaukaisen auton ajovalon yöllä: et tiedä, minkä tyyppistä autoa katsot, sillä kaikki ajovaloa lukuun ottamatta on pimeydessä.
toisaalta on galakseja, joita ei ole luokiteltu kvasaareiksi, mutta joilla on silti kirkkaat, aktiiviset keskukset, joista voimme nähdä galaksin muun osan. Esimerkki tällaisesta AGN-galaksista on nimeltään Seyfertin galaksi edesmenneen tähtitieteilijän Carl Keenan Seyfertin mukaan, joka tunnisti ne ensimmäisenä.
Seyfertin galaksit muodostavat ehkä 10% kaikista maailmankaikkeuden galakseista: niitä ei luokitella kvasaareiksi, koska ne ovat paljon nuorempia ja niillä on tarkoin määritellyt rakenteet, eikä niinkään muodottomia ja amorfisia nuoria galakseja, joiden oletetaan isännöineen kvasaareja jo muutama sata miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen.
mutta Ajatellaanpa, kuinka paljon energiaa tarvitaan kohteen valaisemiseen niin paljon, että se näkyy radioaalloilla kaikkeuden kaukaisimmista kolkista, kuten merenkulkija voi nähdä vilauksen kaukaisesta majakasta kokonaisen valtameren yli. Kvasaarit voivat säteillä jopa tuhat kertaa enemmän energiaa kuin noin 200 miljardin tähden yhteenlaskettu luminositeetti omassa Linnunrata-galaksissamme. Tyypillinen kvasaari on 27 biljoonaa kertaa kirkkaampi kuin aurinkomme! Korvaa aurinko taivaalla kvasaarilla ja sen uskomaton luminositeetti sokaisisi sinut välittömästi, jos olisit tarpeeksi uhkarohkea katsoaksesi sitä suoraan. Jos kvasaarin sijoittaisi Pluton etäisyydelle, se höyrystäisi kaikki maan valtameret höyryksi sekunnin viidesosassa.
tähtitieteilijät uskovat, että useimmat, elleivät kaikki, suuret galaksit kävivät läpi niin sanotun” kvasaarivaiheen ” nuoruudessaan, pian muodostumisensa jälkeen. Jos näin oli, niiden kirkkaus väheni, kun niiden supermassiivisia mustia aukkoja ympäröivää kertymäkiekkoa ruokkiva aine loppui. Tämän aikakauden jälkeen galaksit rauhoittuivat, ja niiden keskusmustat aukot nääntyivät aineksesta, josta ne saivat ravintoa. Oman galaksimme keskellä olevan mustan aukon on kuitenkin nähty leimahtavan hetkellisesti, kun ohikulkeva materiaali harhautuu siihen ja vapauttaa radioaaltoja ja röntgensäteitä. On mahdollista, että kokonaiset tähdet voivat hajota ja tuhoutua, kun ne ylittävät mustan aukon tapahtumahorisontin, pisteen, josta ei ole paluuta.
on kuitenkin huomautettava, että tietomme galaksien evoluutiosta – nuorekkaasta kvasaarista lepäävään keski-ikäiseen galaksiin – on kaikkea muuta kuin täydellinen. Galaksit tarjoavat meille usein poikkeuksia, ja esimerkiksi meidän ei tarvitse katsoa pidemmälle kuin oma Linnunrata. Tiedämme nyt esimerkiksi, että 3,5 miljoonaa vuotta sitten galaksimme keskustassa tapahtui jättiläismäinen räjähdys, joka tunnetaan nimellä Seyfertin purkaus. Sen keskuksena oli ilmeisesti Sagittarius a*, Linnunradan supermassiivinen musta aukko, joka tuotti kaksi valtavaa lohkoa ylikuumennettua plasmaa, jotka ulottuivat noin 25 000 valovuoden päähän Pohjois-ja etelägalaktisista napoista. Näitä valtavia lohkoja kutsutaan Fermi-kupliksi ja ne näkyvät nykyään gamma-ja Röntgenaallonpituuksilla (erittäin korkeataajuiset sähkömagneettiset päästöt).
tähtitieteilijät siis vielä opettelevat galaksien evoluution yksityiskohtia.
kvasaarien historia ei todellakaan ole ollut tähtitieteilijöille helppo tie seurata. Kun kvasaarit löydettiin ensimmäisen kerran 1950-luvun lopulla, tähtitieteilijät näkivät radioteleskoopeilla tähtimäisiä kohteita, jotka säteilivät radioaaltoja (siis kvasitähtimäisiä radiokappaleita), mutta joita ei näkynyt optisissa teleskoopeissa. Niiden yhdennäköisyys tähtiin, niiden kirkkaus ja pienet kulmahalkaisijat saivat ymmärrettävästi silloiset tähtitieteilijät olettamaan, että ne katselivat oman galaksimme kohteita. Näiden kohteiden radiospektrien tutkiminen kuitenkin paljasti niiden olevan salaperäisempiä kuin kukaan oli osannut odottaa.
monet varhaiset havainnot kvasaareista, mukaan lukien 3C48 ja 3c273, kaksi ensimmäistä löydettyä kvasaaria, teki 1960-luvun alussa brittiläis-australialainen tähtitieteilijä John Bolton. Hän ja hänen kollegansa kummastelivat sitä, että kvasaarit eivät näkyneet optisissa teleskoopeissa. He halusivat löytää kvasaarien niin sanotut” Optiset vastineet”, ts.kvasaarin, joka näkyisi heidän silmilleen kaukoputkella sen sijaan, että se olisi havaittavissa vain radiolaitteilla.
tähtitieteilijät eivät yksinkertaisesti tienneet tuolloin, että kvasaarit olivat äärimmäisen etäisiä, liian etäisiä, jotta niiden Optiset vastineet näkyisivät maasta tuohon aikaan, vaikka ne olivat luonnostaan loistavia kappaleita. Mutta sitten, vuonna 1963, tähtitieteilijät Allan Sandage ja Thomas A. Matthews löysivät etsimänsä: sen, mikä näytti himmeältä, siniseltä tähdeltä tunnetun kvasaarin kohdalla. Kun he ottivat sen spektrin, he olivat ymmällään: se näytti aivan miltään, mitä he eivät olleet ennen nähneet. He eivät saaneet siitä selvää.
sitten Bolton ryhmineen pystyi 200 tuuman (5 m) Hale-teleskoopilla havainnoimaan kvasaari 3c273: a sen kulkiessa Kuun takana. Näiden havaintojen avulla he saivat myös spektrejä. Ja jälleen spektrit näyttivät oudoilta, ja niissä näkyi tunnistamattomia emissioviivoja. Nämä viivat kertovat tähtitieteilijöille, mitä kemiallisia alkuaineita heidän tutkimassaan kohteessa on. Kvasaarin spektriviivat olivat kuitenkin järjettömiä ja näyttivät osoittavan alkuaineita, joita ei pitäisi olla.
tähtitieteilijä Maarten Schmidt ehdotti kvasaarien spektrien outoja emissioviivoja tutkittuaan, että tähtitieteilijät näkivät normaaleja emissioviivoja, jotka siirtyivät voimakkaasti kohti sähkömagneettisen spektrin punaista päätä!
ja niin he saivat vastauksensa. Punasiirtymä johtui kvasaarin suuresta etäisyydestä. Kaikkeuden laajeneminen venyttää sen valoa sen pitkän matkan aikana näkyvän kosmoksen reunalta.
mutta jos todella olisi totta, että kvasaarit olivat niinkin kaukana kuin näkyvän kaikkeuden reunaa kohti, miten ne olisivat voineet tuottaa niin runsaasti energiaa? Vuonna 1964 jopa mustien aukkojen olemassaolosta kiisteltiin kiivaasti. Oli monia tiedemiehiä, jotka pitivät heitä pelkkinä matemaattisina kummajaisina, koska he eivät varmastikaan voineet olla olemassa todellisessa maailmankaikkeudessa.
keskustelu kvasaarien luonteesta jatkui 1970 – luvulle asti, jolloin uuden sukupolven maa-ja avaruusteleskoopit osoittivat kiistattomasti, että kvasaarit todella sijaitsevat suurten etäisyyksien päässä, että näemme galakseja niiden ollessa nuoria, että kvasaarivaihe on niiden luonnollinen kasvuvaihe. Kun mustat aukot viimein otettiin myös vakavasti, tähtitieteilijät saattoivat nyt vihdoin mallintaa kvasaarien takana olevan lähes käsittämättömän voimanpesän henkilöllisyyden: supermassiiviset mustat aukot kuluttavat suunnattomia määriä kaasua ja säteilevät sen seurauksena suunnattomia määriä energiaa spektriin.
tämä malli selittää, miksi kvasaarit istuvat näkyvän kaikkeuden reunaa kohti ja miksi emme näe niitä lähempänä: koska kvasaarit ovat nuoria galakseja, jotka nähdään pian niiden muodostumisen jälkeen varhaisessa maailmankaikkeudessa.
kvasaarien ja ylipäätään aktiivisten galaktisten ytimien tutkimus on edennyt pitkälle, mutta on paljon, mitä emme vieläkään ymmärrä. Uskon kuitenkin, että osa ymmärryksen puutteesta johtuu mielikuvituksen puutteesta. On käytännössä mahdotonta käsittää, kuinka paljon energiaa mustan aukon moottorit tuottavat kvasaarien sydämissä, noiden pimeässä olevien hirviöiden. On yhtä vaikea ymmärtää, kuinka kaukana he ovat meistä. Mutta se ei ole meidän vikamme: apinaparkamme eivät vain osaa käsitellä tällaisia käsitteitä.
kvasaarit ovat vain yksi esimerkki kosmisessa eläintarhassa olevasta eläimestä, josta on vain hyväksyttävä tosiasiat eikä yritettävä ymmärtää niitä.
Bottom line: kvasaarit ovat äärimmäisen kirkkaita ja äärimmäisen kaukaisia kohteita. Niiden valtavan energiantuoton arvellaan johtuvan toiminnasta nuorten galaksien supermassiivisen mustan aukon ympärillä, lähellä havaittavan maailmankaikkeuden reunaa.
muutamia kuukalentereita on jäljellä. Tilaa omasi, ennen kuin he lähtevät!