Νέα μέθοδος ανίχνευσης των κβάζαρ στο πρώιμο σύμπαν

8,7K

Μια ομάδα αστρονόμων από το Πανεπιστήμιο του Leiden στην Ολλανδία ανέπτυξε ένα καινοτόμο πρόγραμμα ανίχνευσης των μακρινών κβάζαρ του σύμπαντος. Πρόκειται για ένα πολύ σημαντικό επιστημονικό επίτευγμα, καθώς τα συγκεκριμένα αστρονομικά αντικείμενα είναι αρκετά δύσκολο να εντοπιστούν.

Τα κβάζαρ είναι εξαιρετικά φωτεινές περιοχές στα κέντρα ενεργών γαλαξιών, οι οποίες τροφοδοτούνται από την ενέργεια υπερμεγέθων μαύρων τρυπών. Η μάζα αυτών των μαύρων τρυπών μπορεί να είναι έως και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ηλίου, δημιουργώντας ένα αδιανόητα ισχυρό βαρυτικό πεδίο. Για παράδειγμα, το κβάζαρ “ΤΟΝ 618” περιέχει μία υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στην κεντρική του περιοχή, η οποία ζυγίζει περισσότερο από 60 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες.

Σε ό,τι αφορά την εκπεμπόμενη ακτινοβολία τους, αυτή πιθανότατα προέρχεται από την συσσώρευση γειτονικού υλικού γύρω από τη μαύρη τρύπα, με συνέπεια τη συμπίεση και τη θέρμανσή του λόγω των ισχυρών βαρυτικών δυνάμεων και της τριβής. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να εκπέμπεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, μέσω της οποίας γίνεται τελικά ο εντοπισμός των κβάζαρ.

Μαζί με τα υλικά που περιδινούνται γύρω από τη μαύρη τρύπα, δημιουργείται ένας πίδακας εκροής υλικού, κάθετος στο γαλαξιακό επίπεδο, όπου επιταχύνονται φορτισμένα σωματίδια με ταχύτητες που προσεγγίζουν την ταχύτητα του φωτός. Βέβαια, για να γίνει αυτό χρειάζεται να υπάρχει ικανοποιητική ποσότητα ύλης γύρω από την μαύρη τρύπα. Συνεπώς, τα κβάζαρ είναι κατά μία έννοια οι ισχυρότεροι επιταχυντές σωματιδίων στο σύμπαν, καθώς διαμοιράζουν σημαντικές ποσότητες υπέρθερμων αερίων στον γαλαξιακό και διαγαλαξιακό χώρο.

Μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που καλούνται να αντιμετωπίσουν οι ερευνητές είναι η εύρεση αυτών των αντικειμένων. Επειδή τα κβάζαρ βρίσκονται πολύ μακριά από εμάς, κατά την παρατήρησή τους από τα τηλεσκόπια, φαίνονται σαν αμυδρές κόκκινες κουκίδες. Εξάλλου, τα περισσότερα από αυτά βρίσκονται σε αποστάσεις πολύ μεγαλύτερες των 2 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από το ηλιακό μας σύστημα, με αποτέλεσμα τα πιο απομακρυσμένα από αυτά να εμφανίζονται όπως ήταν στη νεαρή ηλικία του σύμπαντος.

Παρά το γεγονός ότι τα κβάζαρ εκπέμπουν τεράστια ποσά ενέργειας, μοιάζουν πολύ με αστρονομικά αντικείμενα μικρής φωτεινότητας εντός του Γαλαξία μας, τους κόκκινους νάνους. Οι κόκκινοι νάνοι είναι ψυχρά αστέρια μικρών διαστάσεων, τα οποία έχουν πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής. Μάλιστα, η συντριπτική πλειοψηφία των αστέρων του Γαλαξία μας είναι κόκκινοι νάνοι, γεγονός που δυσχεραίνει τις προσπάθειες εντοπισμού των κβάζαρ.

Για την επίλυση του μεγάλου αυτού προβλήματος, αναπτύχθηκε ένα υπολογιστικό μοντέλο, το οποίο χρησιμοποίησε στατιστικές κατανομές για ένα πλήθος πολύ αμυδρών αντικειμένων. Για τον σκοπό αυτό αξιοποιήθηκε το σύνολο των δεδομένων του τηλεσκοπίου Pan-STARRS 1 στη Χαβάη, τόσο στο ορατό όσο και στο υπέρυθρο μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Επιπρόσθετα, τα δεδομένα εμπλουτίστηκαν από τις μετρήσεις του δικτύου ραδιοτηλεσκοπίων LOFAR.

Μετά την επεξεργασία των δεδομένων, το νέο μοντέλο μπόρεσε να διακρίνει ποια από τα αμυδρά αντικείμενα ήταν κβάζαρ, διαχωρίζοντάς τα από τους κόκκινους νάνους με επιτυχία. Μάλιστα, η μελέτη επιβεβαίωσε ότι ένα από τα αμυδρά αντικείμενα που ανιχνεύθηκαν ήταν ένα κβάζαρ από την εποχή που το σύμπαν ήταν νεαρότερο του ενός δισεκατομμυρίου ετών. Χάρη στην επιτυχία του νέου μοντέλου, ανοίγει ένας νέος επιστημονικός ορίζοντας για τη μελέτη του σύμπαντος, της δομής και της εξέλιξής του.

Η συγκεκριμένη έρευνα έγινε δεκτή από το επιστημονικό περιοδικό Astronomy and Astrophysics, ενώ η πρώτη δημοσίευσή της πραγματοποιήθηκε στο ηλεκτρονικό αποθετήριο επιστημονικών μελετών, arXiv.