นักดาราศาสตร์แนะนำว่าหลุมดำขนาดมหึมาส่วนใหญ่ได้ดำเนินการในลักษณะเดียวกันตลอดชั่วนิรันดร์
โดย ชาร์ลี วู้ด | เผยแพร่ 16 ก.ย. 2564 19:00 น
ช่องว่าง
ศาสตร์
ภาพประกอบของควาซาร์ในอวกาศ แสงทำให้ตาพร่าที่ยิงออกไปด้านบนและด้านล่าง โดยมีสสารหมุนวนในแนวตั้งฉาก
ภาพประกอบของควาซาร์ วัตถุที่หมุนวนรอบหลุมดำ NASA, ESA และ J. Olmsted (STScI)
แบ่งปัน
นักดาราศาสตร์กระตือรือร้นที่จะไขปริศนาพื้นฐานที่สุดของเอกภพบางส่วนต่างจับจ้องไปที่เป้าหมายใหม่: ควาซาร์ พายุของสสารที่หมุนวนอย่างรุนแรงรอบหลุมดำขนาดมหึมา และเจาะจักรวาลด้วยแสงจ้าของพวกมัน
แกนดาราจักรที่เข้าใจได้ไม่ดีเหล่านี้ส่องแสงเหนือวัตถุอื่น ๆ
. ทั้งหมดในจักรวาล สามารถมองเห็นได้ในระยะทางที่คิดไม่ถึง พวกเขาสามารถกลายเป็นเพียงสิ่งที่นักวิจัยจำเป็นต้องเข้าใจลักษณะบางอย่างของจักรวาลทั้งหมด รวมทั้งการขยายตัวของมัน ความพยายามในช่วงต้นที่จะควบคุมสปอตไลท์อันทรงพลังนั้นเต็มไปด้วยความไม่แน่นอน แต่การวิเคราะห์ใหม่พบว่าวัตถุอาจส่องแสงอย่างสม่ำเสมอเพียงพอสำหรับนักวิจัยที่จะใช้พวกมันเพื่อเติมหลุมหาวในประวัติศาสตร์จักรวาล
Susanna Bisogni นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งชาติในเมืองมิลาน ประเทศอิตาลี กล่าวว่า “ยังมีช่องว่างอีกมาก” “ควาซาร์มีศักยภาพที่จะขยายขอบเขตนี้”
มหานวดาราพิเศษส่องสว่างจักรวาลที่กำลังขยายตัว
ในช่วงไม่กี่สิบปีที่ผ่านมา มาตรฐานทองคำสำหรับการวัดระยะทางอันกว้างใหญ่เป็นการระเบิดของดาวฤกษ์ที่หลากหลาย: ซุปเปอร์โนวาประเภท 1a ซุปเปอร์โนวาเหล่านี้มักจะจุดชนวนด้วยความสว่างเท่ากัน ดังนั้นนักดาราศาสตร์จึงรู้ว่าซุปเปอร์โนวาที่สว่างกว่านั้นต้องอยู่ใกล้กว่า ในขณะที่ตัวหรี่แสงต้องอยู่ไกลออกไป ที่เรียกว่า “เทียนมาตรฐาน” เหล่านี้ได้เปิดเผยว่าจักรวาลกำลังขยายตัวเร็วขึ้นและเร็วขึ้น ซึ่งหมายความว่า “พลังงานมืด” ลึกลับกำลังขับกาแล็กซีออกจากกัน
แต่ดาวฤกษ์แต่ละดวง แม้แต่ดวงที่ระเบิด ในที่สุดก็สลายหายไปเมื่อนักดาราศาสตร์มองลึกเข้าไปในความมืด ด้วยกล้องโทรทรรศน์ในปัจจุบัน นักวิจัยไม่สามารถเห็นซุปเปอร์โนวาประเภท 1a ได้ไกลกว่า 9 ถึง 10 พันล้านปีก่อน (เพราะแสงใช้เวลาหลายพันล้านปีกว่าจะไปถึงโลก การมองออกไปในอวกาศก็หมายถึงการย้อนเวลากลับไปด้วย) หากไม่มีซุปเปอร์โนวาที่มองเห็นได้ นักจักรวาลวิทยา—นักวิจัย ผู้ซึ่งศึกษาวิวัฒนาการของจักรวาลโดยรวมโดยเฉพาะ—ถูกทิ้งไว้ในความมืดเป็นส่วนใหญ่เกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงสี่พันล้านปีแรกของจักรวาล
เทียนมาตรฐานใหม่
นั่นคือสิ่งที่ควาซาร์เข้ามา หลุมดำขนาดมหึมาลากก๊าซเข้าหาตัวมันเองด้วยความรุนแรงจนสสารกลายเป็นสีขาวร้อน ฉายแสงเหนือระบบกาแลคซี่ทั้งหมดที่ล้อมรอบ
เนื่องจากนักดาราศาสตร์สามารถเลือกเปลวไฟของควาซาร์ในช่วงพันล้านปีแรกของจักรวาลได้ วัตถุเหล่านี้สามารถใช้เป็นเทียนมาตรฐานที่สว่างกว่าและเจาะทะลุได้มากกว่าหรือไม่
นักดาราศาสตร์บางคนเชื่อว่าพวกเขาทำได้
ต้องขอบคุณคุณสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่ง ควอซาร์สูบฉีดแสงอัลตราไวโอเลต และรังสีอัลตราไวโอเลตบางส่วนเหล่านี้ชนกลุ่มเมฆอิเล็กตรอนร้อนที่อยู่รายรอบ ปล่อยรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานสูงขึ้น เนื่องจากแสงอัลตราไวโอเลตทำให้รังสีเอกซ์สามารถคาดการณ์ได้ ความสว่างของรังสีเอกซ์ของควาซาร์จึงเชื่อมโยงกับความสว่างของรังสีอัลตราไวโอเลตในลักษณะคงที่ ไม่ว่าดาราจักรจะอยู่ห่างออกไปเท่าใด โดยการเปรียบเทียบการปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์กับความสว่างหรือความสลัวของควาซาร์ที่ปรากฏโดยรวม นักดาราศาสตร์สามารถใช้เป็นเครื่องหมายไมล์ของจักรวาลได้
[ที่เกี่ยวข้อง: ในที่สุดหนึ่งในการคาดการณ์ของ Einstein เกี่ยวกับหลุมดำได้รับการยืนยันแล้ว]
หรืออย่างน้อยนั่นคือทฤษฎี ดูเหมือนว่าจะรองรับควาซาร์ที่ค่อนข้างใกล้เคียงจำนวนมาก แต่รายละเอียดมากมายเกี่ยวกับวิธีที่วัตถุเปล่งแสงอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ยังไม่ทราบ นักวิจัยบางคนตั้งคำถามว่าควาซาร์ในเอกภพยุคแรกมีพฤติกรรมแบบเดียวกับที่ทำอยู่ตอนนี้หรือไม่
เพื่อหาคำตอบ ทีมนักดาราศาสตร์ชาวอิตาลีได้รวบรวมข้อมูลจากการสังเกตการณ์ในอดีตและย้อนเวลากลับไปในอดีต พวกเขาใช้ข้อมูลจาก Sloan Digital Sky Survey เพื่อค้นหาควาซาร์ที่ส่องแสงในรังสีอัลตราไวโอเลต และข้อมูลจากหอดูดาว Chandra X-ray เพื่อค้นหาควาซาร์ที่ส่องแสงในรังสีเอกซ์และเปรียบเทียบทั้งสองกลุ่ม พวกเขาพบว่าความสัมพันธ์ระหว่างการปล่อยมลพิษทั้งสองนั้นย้อนกลับไปถึง 1.3 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ควอซาร์เผาไหม้อย่างต่อเนื่องตลอดประวัติศาสตร์ของจักรวาล เหมือนกับเทียนมาตรฐานที่ดี
“นี่เป็นการตรวจสอบที่จำเป็นสำหรับเราเพื่อให้สามารถใช้วิธีนี้ในการวัดระยะทาง และเพื่อให้แน่ใจว่าเราไม่ได้ใช้เครื่องมือที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา” Bisogni กล่าว
กลุ่มนี้ได้ตีพิมพ์งานพิมพ์ล่วงหน้าของงานวิจัยซึ่งได้รับการยอมรับจากวารสาร Astronomy & Astrophysics เมื่อวันที่ 7 กันยายน
ดูครั้งแรกในประวัติศาสตร์โบราณ
นักดาราศาสตร์สงสัยว่าควาซาร์โบราณของพวกเขากำลังบอกเป็นนัยแล้วว่าบัญชีของนักทฤษฎีเกี่ยวกับจักรวาลอาจต้องมีการแก้ไขครั้งใหญ่ เมื่อพวกเขาคำนวณระยะทางไปยังควาซาร์ที่เก่าแก่ที่สุดในปี 2019 ผลลัพธ์ของพวกเขาขัดแย้งกับ “แบบจำลองมาตรฐาน” ชั้นนำของจักรวาลวิทยา โดยการตีความที่อาจแปลกใหม่อย่างหนึ่งคือพลังงานมืดเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา “เราคิดว่ามันเป็นเรื่องจริง” ฟรานเชสก้า ชิวาโน นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์กับทีมควาซาร์ซึ่งทำงานที่ศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ซึ่งดำเนินการโดยมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและสถาบันสมิธโซเนียนกล่าว “ความแตกต่างค่อนข้างมาก”
การกล่าวอ้างที่กล้าหาญนั้นต้องการหลักฐานที่แน่นแฟ้น และนักจักรวาลวิทยาต้องการความมั่นใจมากกว่านี้ Dan Scolnic นักจักรวาลวิทยาจากมหาวิทยาลัย Duke ซึ่งใช้ซุปเปอร์โนวาประเภท 1a ในการตรวจวัดการขยายตัวของเอกภพอย่างแม่นยำและไม่เกี่ยวข้องกับการวิจัยควาซาร์ ยกย่องกลุ่มนี้ว่าเป็น “หนึ่งในทีมชั้นนำสำหรับการทำความเข้าใจฟิสิกส์ของควาซาร์” และกล่าว พวกเขากำลัง “ทำตามขั้นตอนที่ถูกต้อง” เพื่อทดสอบศักยภาพของควาซาร์ในฐานะเทียนมาตรฐาน
[ที่เกี่ยวข้อง: นักดาราศาสตร์อาจพบหลุมดำขนาดกลางที่เข้าใจยากอย่างน่าประหลาดใจ]
ทว่าเขาไม่เชื่อว่าการสังเกตการณ์ของควาซาร์ในปัจจุบันนั้นโตพอที่จะกำจัดมหานวดารา ตำแหน่งที่นักดาราศาสตร์สามารถระบุได้แม่นยำกว่าที่พวกมันจะตรวจจับได้ห้าเท่า ผลงานล่าสุดของนักดาราศาสตร์ชาวอิตาลีสามารถเอาชนะอุปสรรคนี้ได้ด้วยการวิเคราะห์ภูเขาควาซาร์ที่ใหญ่พอที่จะผ่านการทดสอบทางสถิติได้อย่างง่ายดาย แต่สโคลนิกกังวลว่า ควาซาร์ชนิดต่างๆ อาจซ่อนอยู่ในข้อมูลที่ค่อนข้างจะเสียงดัง
Credit : bookbrouser.com middletonspreserves.com eyeblinkentertainment.com digitalbitterness.com
