Imaginați-vă că priviți case roșii și, uneori, vedeți o cioara care trece pe lângă. Cioara și casa ar putea fi la distanță de kilometri, așa că acest lucru trebuie să fie imposibil, nu? Ei bine, potrivit unui nou sondaj dacă te uiți la un quasar, vei vedea o galaxie în față cu 25% din timp. Dar pentru izbucnirile de raze gamma, există aproape întotdeauna o galaxie care intervine. Chiar dacă ar putea fi despărțiți de miliarde de ani-lumină. Figurați asta. Dr. Jason X. Prochaska, de la Universitatea din California, Santa Cruz îmi vorbește despre rezultatele ciudate pe care le-au găsit și care ar putea fi cauza.
Ascultați interviul: o diferență de puzzle (7,8 MB)
Sau abonați-vă la Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Bine, pentru a oferi oamenilor un fundal, care este diferența dintre o rafală de raze gamma și un quasar? Cred că sunt destul de diferite.
Dr. Prochaska: Da, poate voi începe cu asemănările. Ambele sunt obiecte foarte interesante pentru studiul cosmologiei, deoarece sunt obiecte extrem de strălucitoare. O altă asemănare este că credem că ambele sunt legate de găurile negre, dar, după aceea, există o mare diferență între cele două tipuri de obiecte. Se consideră că cvasarii sunt găuri negre supermasive - deci găuri negre, dar extrem de masive, în unele cazuri la fel de masive ca o galaxie. Accelerarea gazului pe gaura neagră se încălzește și lumina pe care o vedem este cvasarul. Deoarece sunt super-masivi, pot acumula multă cantitate de gaz și, în consecință, pot străluci foarte bine, ceea ce poate fi văzut de la distanțe foarte mari.
O explozie de raze gamma, cel puțin, pe care se bazează această hârtie - există două tipuri - este rezultatul unei stele masive, o singură stea, dar destul de masivă, de ordinul de 10-50 de ori mai masiv decât Soarele nostru, ajunge cu moartea unei stele. La sfârșitul vieții sale naturale. La moartea sa, creează o gaură neagră, iar o parte din aceste stele, credem că creează explozii de raze gamma.
Fraser: Și ai făcut un sondaj asupra cvasarelor și a exploziei de raze gamma și ce ai găsit?
Dr. Prochaska: Am pus mai întâi un student pe un proiect cu cvasari. Există o bază de date publică numită Sloan Digital Sky Survey și s-a examinat o mare parte din cerul nordic. Și au luat un spectru de aproape un milion de obiecte, în principal un sondaj de galaxie din centrul acesteia. Pe lângă studierea galaxiilor, au studiat și cvasarii. Au preluat spectroscopie de aproximativ 60.000 de cvasi și acum au dat publicității acestor date pe oricine de pe planeta care dorește acest lucru. Mai mult sau mai puțin, am traversat acea bază de date, căutând semnături de galaxii care se află între noi și cvasari. Deci, dacă aveți un quasar la o distanță foarte mare, deoarece tind să se mintă, există șansa ca între noi și acel quasar să existe o galaxie destul de mare. Galaxia se dezvăluie prin liniile de absorbție de pe quasar. Deci analizați spectrul cvasarului, vedeți aceste caracteristici asociate cuasarului care sunt foarte distincte, dar este posibil să vedeți absența luminii în acest caz. Amprenta galaxiei însăși care coincide întâmplător între noi și cvasarul. Acest gen de știință este ceva ce am făcut în ultimii 12 ani. Am studiat studenții mei prin aceste 50.000 de cvasari din sondajul Sloan și am numărat cât de des avem o galaxie situată între noi și quasar. Acesta este primul pas și șuruburile și există o mulțime de științe care pot ieși dintr-o astfel de căutare a acestor galaxii.
Fraser: Deci s-ar putea să nu poți vedea vizual dacă există o galaxie acolo, dar o poți detecta.
Dr. Prochaska: Așa este. Calea noastră Lactee este plină de stele și gaze și praf. În ceea ce privește barionii, protonii și neutronii. Principalele trei faze pe care le găsesc barionii pe Calea Lactee sunt stele, pe care le vedeți destul de ușor, gazul, care este mai mult sau mai puțin invizibil, dar care emite la 21 cm - o tehnică binecunoscută folosită pentru a cartografia gazul în galaxia noastră cu telescoape radio Dar și gazul poate absorbi lumina. Emite la 21 cm lungimi de undă, dar absorb și la frecvențe specifice. Va absorbi lumina dintr-un obiect de fundal. Și atât de mult toate galaxiile au nu numai stele, dar gazul din care stelele se formează și se poate detecta galaxia, semnătura acelei galaxii prin studiul gazului. Și aceasta este tehnica pe care o folosim pentru quasari și este aceeași tehnică pe care o folosim pentru explozii de raze gamma.
Fraser: Corect, și ce ați găsit cu izbucurile de raze gamma?
Dr. Prochaska: De fapt, un punct important pe care l-am lăsat să compar cvasarele cu exploziile de raze gamma este că acestea sunt foarte luminoase. La fel ca și în numele lor, emit o mulțime de raze gamma, dar o bună parte din ele - cu siguranță mai mult de jumătate - emit și radiații în ultraviolete, raze X, lumină optică, chiar și lumină radio și sunt foarte luminoase în acele frecvențe. . Și astfel îi putem vedea pe Univers în frecvențele ultraviolete sau optice și le putem folosi pentru a studia gazul care se află între noi și izbucnirea razei gamma. Ceea ce este diferit în cvasi, deocamdată, este că există mai puține explozii de raze gamma care au fost descoperite. Este nevoie de un satelit spațial pentru a detecta aceste fenomene, o cantitate corectă de tehnologie care nu a existat la un nivel excelent până de curând. Așadar, numărul acestor lucruri care au fost detectate încă sunt numere în 1000, dar numai 1-200 pe care le putem studia în detaliu. Asta am făcut, luând chiar și un subset de acele 100 de ani, am dobândit spectrul exploziei razei gamma și am căutat din nou semnarea galaxiilor care se află între noi și explozie, din nou prin gaz. Pe scurt, rezultatul este că, în timp ce avem un mic eșantion de explozii de raze gamma, o supraabundență semnificativă semnificativă a mai multor galaxii față de explozii de raze gamma, atunci există față de cvasari.
Fraser: Câte mai multe?
Dr. Prochaska: numărul este acum 4, care a fost bine măsurat, aș spune că eroarea este 1, deci 4 plus sau minus 1. Ceea ce este semnificativ este că este o îmbunătățire. Îmbunătățirea se poate dovedi a fi 3 sau poate 1,5, dar îmbunătățirea cuasarului este foarte bună.
Fraser: Într-un anumit motiv, există mai multe galaxii între noi și izbucnirile de raze gamma îndepărtate decât între noi și quasari. Cum e posibil? Sunt atât de departe.
Dr. Prochaska: Corect, și asta trebuie să subliniem mai întâi este că, în priori, nu avem nicio așteptare ca galaxiile pe care le facem la întâmplare către cvasari sau izbucnirile de raze gamma să aibă vreo legătură cu acea sursă de lumină de fundal. Din nou, găsim un quasar la o distanță mare de noi, galaxia este și ea la o distanță de noi, dar și, în același timp, la o distanță foarte mare față de cvasar. Atât de mult, încât nu vă așteptați la nicio asociere; nici o asociație gravitațională, nici o electromagnetică, nici o asociere fizică între galaxia pe care o identificăm și cvasarul. Și același lucru este valabil și pentru experimentul de izbucnire cu raze gamma. Izbucnirile cu raze gamma sunt la o distanță mare de noi, vedem galaxii spre ea - se află la o distanță mare de noi, dar și la o distanță mare de explozia de raze gamma. Și din nou, nu avem așteptări a priori de nicio relație fizică între acea galaxie și explozia de raze gamma care se află în spatele ei. Cu siguranță, la suprafață este destul de uimitor, testul este destul de simplu. Reacția noastră imediată este, bine, ce se întâmplă?
Există trei prejudecăți sau explicații - în astronomie le-am numi prejudecăți de selecție. Și cele trei explicații cheie, explicațiile evidente, care ar putea să vă ofere acest rezultat sunt primele: praful. Galaxiile, cum am spus, au materie în trei faze: în stele, gaz și praf. Majoritatea galaxiilor sau, probabil, toate galaxiile au praf în ele. Iar aspectul cheie al prafului este că acesta stinge sursa de fundal. Așa că stropiți niște praf între tine și quasar și o vei face mai slabă. Aceste galaxii au praf în ele și v-ați putea imagina că lipsesc cvasarele, când faceți acest sondaj pe întregul cer. Galaxiile care au mult praf în ele vor ascunde cvasarul și nu îl veți privi niciodată. Nu va fi niciodată inclus în eșantionul dvs. Dar exploziile de raze gamma, care sunt detectate cu o abordare foarte diferită, folosind raze gamma, nu ar fi la fel de sensibile la acest praf - ar putea totuși să detectați explozia de raze gamma și să o socotiți în eșantion. Așadar, veți ajunge la o depășire a obiectelor din eșantionul de raze gamma, cu o absență de cvasi din cauza prafului. Motivul pentru care nu credem că răspunsul este că avem o idee bună despre câtă praf sunt galaxiile și nu este suficient să eliminăm suficient de multe cvasari din eșantion pentru a compensa diferența cu un factor de 4.
Deci, explicația numărul 1. Numărul 2 ar fi că presupunerea noastră a priori, că gazul nu are nicio legătură cu explozia razei gamma sau cvasarul nu este în regulă. Am spus că acest gaz este la o distanță mare de noi și de la cvasar și de la raza de rază gamma. Probabil cea mai dificilă problemă în astronomie este de fapt măsurarea distanței. Nu măsoară cu adevărat distanța gazului, măsoară redshift-ul gazului și asta îmi oferă o estimare a distanței, cu presupunerea că redshift-ul se datorează extinderii Universului. Într-adevăr redshift-ul este doar o viteză. Deci măsoresc viteza gazului, măsoară viteza de izbucnire a razei gamma. Știu că cele două sunt diferite, pe care le știu cu un fapt științific absolut. Presupun că diferența de viteze se datorează extinderii Universului și, prin urmare, distanței dintre obiecte. Dar este posibil ca exploziile de raze gamma să fi derulat de fapt acest gaz în timpul exploziei, să zicem, la viteze foarte mari, astfel încât să aibă o viteză diferită de cea a razei gamma, și acesta este motivul diferenței în redshift și de aceea m-a determinat să spun că au distanțe diferite. Deci, pe scurt, explicația pentru numărul 2 este că exploziile de raze gamma expulză gazul la viteze foarte mari și noi măsurăm gazul respectiv și îl numim galaxie, atunci când, de fapt, este ejectat gazul din explozii de raze gamma . Aceasta este încă o opțiune viabilă în acest moment. Contraargumentul pentru aceasta și este unul solid este că, în multe cazuri, am identificat nu numai gazul, ci și stelele galaxiei care trebuie să găzduiască acel gaz. Deci, nu numai că ar trebui să fie evacuat gazul, dar o galaxie ar trebui să fie ejectată de explozia razei gamma și asta începe să întindă imaginația.
Deci, asta duce la ușa numărul 3, care este obiectivul gravitațional. Galaxiile, orice lucru cu masă, au un efect făcând obiectele din spatele lor mai luminoase decât sunt de fapt. Credem că avem galaxii aici, știm că avem o concentrație în masă, așa că este foarte posibil să afecteze luminozitatea obiectului din spatele lor și să facă ca raze gamma să izbucnească mult mai luminos decât ar fi altfel. Motivul principal pentru care vedem izbucnirea razei gamma este că avem acolo o galaxie. Avem nevoie de galaxia de acolo pentru a vedea izbucnirea razei gamma. Și acesta este un efect de selecție în care, dacă nu am avea o galaxie, nu am vedea-o și asta duce la o supraabundență a cvasarelor, unde cvasarii sunt suficient de strălucitori fără galaxii. Și obiectivul gravitațional, după cum puteți spune, nu este un lucru la care am lucrat direct, dar experții în domeniu îmi spun că nu este o explicație probabilă sau explicația dominantă a rezultatului.
Fraser: Așadar, aveți un fel de a rămâne fără idei.
Dr. Prochaska: Da, cu siguranță ne-am confruntat cu cele trei evidente, cele cu care ar veni cineva și totuși avem argumente contrar destul de puternice. Un alt grup a venit cu încă o a patra idee, care cred că a fost destul de deștept, că cvasarii au o dimensiune diferită față de exploziile de raze gamma. Este un pic subtil la modul în care acest lucru ar putea face o diferență mare, dar ei au spus, poate asta este explicația, totuși noi și alții am venit cu argumente contra puternice împotriva ușii numărul 4 în acest moment. Cele 4 idei decente care au fost propuse au eșecuri.
Fraser: Deci, ce urmează atunci? Presupun că vei căuta mai multe date.
Dr. Prochaska: Cu siguranță vreau să exclud că gazul este asociat cu exploziile de raze gamma, că este scos din explozii de raze gamma. Chiar aș dori să demonstrez că unul sigur nu este adevărat, iar modalitatea de a face asta este identificarea galaxiei și a stelelor care sunt asociate cu gazul. Așadar, oamenii din echipa noastră și alte echipe se întorc și caută galaxia care deține gazul de fapt. Dacă nu am găsi galaxii, cred că asta ar avea mai multă credință la ideea că gazul a fost evacuat în urma exploziei de raze gamma. Deci, cu siguranță, trebuie lucrat în studierea galaxiilor asociate. În aceleași linii, putem deduce cât de multă masă este în galaxii și să testăm mai bine ipoteza lentilei gravitaționale, precum și să aflăm cât de mult este praful în galaxii pentru a testa ipoteza prafului. Chiar în timp ce le redau și cred că, cu siguranță, trebuie să aflăm la fel de multe despre galaxiile spre exploziile de raze gamma pentru a vedea dacă se întâmplă ceva amuzant sau alte proprietăți care ar putea explica rezultatul. Celălalt lucru evident de făcut și se va face acest lucru este doar să așteptați să apară mai multe rafale de raze gamma și să repetați experimentul respectiv pe mai multe linii de vedere. Și, în acest moment, este în funcțiune acest telescop spațial NASA Swift, unde vom avea 10 secunde, poate chiar 100 de rafale mai multe raze gamma pe care le putem repeta acest experiment și vom descoperi foarte bine cât de semnificativ este statistic.
Fraser: Există un fel de idee care este complet acolo care credeți că ar putea fi posibil?
Dr. Prochaska: Sunt sigur că vor exista documente scrise pe linia respectivă. Nu va fi opțiunea mea preferată deocamdată. Dar, sunt un om de știință, sunt un realist. Am adus mesajul că există această constatare ciudată și ne-am uitat foarte tare la modul în care am făcut studiul, am făcut mere la mere în cea mai bună capacitate și cred că am făcut o treabă corectă în acest sens. Acesta este un fel de pas 1. Pasul 2, în calitate de observator, simt că ar trebui să pot explica rezultatul odată ce îl avem. După cum am spus, am venit cu cele trei idei și, din păcate, nu cred că niciuna dintre acestea s-a blocat în acest moment. Dacă pot omor toate ideile și dacă rezultatul se menține bine cu următoarele 50 de rafale gamma, atunci trebuie să reveniți la presupunerile inițiale; una dintre ele este cosmologia așa cum o cunoaștem. Spun că sunt oriunde aproape de asta, dar dă-mi doi ani și dacă lucrurile nu se schimbă din ceea ce vedem, da, cred că trebuie să mergeți până la pasul 0 în linia dvs. de presupuneri despre Universul.
