Scientia

Scientia terras irradiamus

____________________
DICŢIONAR ASTRONOMIE

A B C D E F G H I Î J K L M N O P Q R S T U V

Ce sunt quasarii? Imprimare Email
Astronomie
Scris de Andreea Dogaru   
Luni, 16 Aprilie 2012 18:05

QuasarO sursă radio cvasistelară sau un "quasar" este un nucleu galactic activ, foarte luminos, aflat la mare distanţă de Pământ, care emite radiaţii electromagnetice puternice şi are o mare deplasare spre roşu, atât în unde radio, cât şi în lumina vizibilă.

 

 

 

Pentru mult timp,  s-a crezut că aceştia  sunt un tip nou de stele sau de galaxii, dar la începutul anilor 1980 s-au făcut descoperiri importante ce au dezvăluit informaţii importante despre natura lor.

Deplasarea spre roşu a quasarilor este un efect al expansiunii Universului. Dacă o sursă se îndepărtează de observator (Pământul), lungimea de undă pe care o înregistrează va creşte, iar dacă se apropie, aceasta se va micşora. Datorită efectului Doppler, pentru lumina provenită de la obiecte extragalactice (stele, galaxii, nebuloase) s-a putut vedea o deplasare a lungimii de undă spre valori tot mai mari - o "înroşire" sau o "deplasare spre roşu", deoarece această culoare are cea mai mare lungime de undă în spectrul vizibil. Mai mult, legea lui Hubble spune că cu cât lumina unui obiect extragalactic este mai roşie, cu atât acesta se îndepărtează mai repede şi este mai îndepărtat de sistemul solar.

Quasarii arată o deplasare spre roşu foarte mare şi sunt cele mai luminoase, puternice şi energice obiecte cosmice cunoscute. Datorită legii lui Hubble s-a ajuns la concluzia că aceste obiecte se află la distanţe foarte mari de Pământ şi aparţin istoriei unui univers timpuriu. Quasarul cu cea mai mare deplasare spre roşu înregistrată este ULAS J1120+0641, situat la 29 de miliarde de ani-lumină de Pământ.

Cei mai luminoşi quasari emit radiaţii mai puternice decât media galaxiilor obişnuite - o radiaţie echivalentă cu cea a două trilioane (2×1012) sori. Această radiaţie este emisă în raze X, infraroşii, ultraviolet, radio şi gama. În lumina vizibilă, quasarii arată ca nişte puncte de lumină ce nu se disting de stele decât prin spectrul lor ciudat. Cu ajutorul unor telescoape infraroşii performante, au putut fi observate şi galaxiile din care fac parte quasarii.

Singurul quasar care se poate vedea folosind un echipament astronomic accesibil unui amator este 3C 273, cu o magnitudine aparentă de 12.9 şi aflat la o distanţă de 2.44 miliarde de ani-lumină de Pământ.

O parte din quasarii cunoscuţi manifestă schimbări bruşte în luminozitate, observată în lumina vizibilă şi în radiaţia X. Datorită acestor schimbări rapide, oamenii de ştiinţă  au putut arăta că dimensiunea respectivilor quasari este asemănătoare celei a sistemului nostru solar. Acest lucru sugerează că o foarte mare cantitate de energie este stocată într-un obiect cu un volum relativ mic. Schimbările de luminozitate sunt probabil provocate din cauza faptului că aceste obiecte cosmice se mişcă cu viteze apropiate de viteza luminii şi aruncă în spaţiu, spre noi, jeturi fierbinţi de plasmă.  

Oamenii de ştiinţă consideră quasarii ca fiind generaţi de materialul de acreţie din găurile negre supermasive din nucleul galaxiilor timpurii. Pentru că lumina nu poate să evadeze din gaura neagră supermasivă, energia care scapă, totuşi, este generată în afara orizontului evenimentelor din cauza forţelor de gravitaţie şi de frecare a materialului din gaura neagră.

Toate galaxiile mari au în centrul lor găuri negre supermasive, dar numai într-o mică fracţiune din acestea emit radiaţii puternice pentru a fi văzute ca şi quasari. Se presupune că la coliziunea dintre două galaxii mari s-ar putea forma quasari. S-a luat ca exemplu posibila ciocnire dintre galaxia noastră - Calea Lactee şi Andromeda, ce va avea loc peste 3-5 miliarde de ani.

 

Caracteristicile  quasarilor

Până acum au fost descoperiţi peste 200.000 de quasari, aflaţi la distanţe cuprinse între 600 milioane şi 28 miliarde ani-lumină1 de Pământ2, dar cei mai mulţi sunt situaţi la distanţe mai mari de 3 miliarde de ani-lumină.  Cel mai strălucitor quasar ce se poate vedea de pe Pământ este  3C 273, cu o magnitudine absolută de −26.7. Acesta apare pe cerul nopţii în constelaţia Virgo. Având o magnitudine aparentă de 12.8, se poate vedea prin telescopul unui astronom amator. Dacă ar fi situat la numai 33 de ani-lumină de Pământ, acest obiect cosmic ar apărea pe cer la fel de strălucitor ca şi Soarele.  Un quasar mai strălucitor a fost descoperit în 1998 -  APM 08279+5255, cu o magnitudine absolută de -32.2.

În urma studiilor, s-a demonstrat că aceste obiecte cosmice erau mult mai comune la începutul Universului. Quasarii arată că găurile negre supermasive cresc rapid, odată cu masele stelelor din galaxia gazdă, într-un fel neînţeles până acum de către oamenii de ştiinţă. O presupunere ar fi aceea că jeturile, radiaţia şi vânturile produse de quasari ar opri formarea de stele noi în galaxia gazdă. În plus, radiaţia radio puternică emisă de quasari ar împiedica roiurile globulare ale galaxiilor să se răcească şi să "cadă" peste galaxia centrală.

Luminozitatea quasarilor variază în timp - într-o lună, o săptămână, o zi sau chiar în câteva ore. Acest lucru dovedeşte că aceste obiecte generează şi emit energie dintr-o regiune foarte mică. Astfel, având în vedere puternica energie a quasarilor, se poate afirma că sursa de putere a lor este mult mai eficientă decât fuziunea nucleară din interiorul stelelor. Energia gravitaţională eliberată la căderea unui obiect într-o gaură neagră este singurul proces cunoscut ce poate produce o asemenea energie.

În general, un quasar are o luminozitate de 1040 W. Pentru ca acest lucru să se întâmple, o gaură neagră supermasivă trebuie să consume, anual, materialul provenit de la 10 stele. Dar, cei mai luminoşi quasari cunoscuţi consumă materialul echivalent a 1000 de stele cu masa Soarelui. Cel mai mare quasar consumă materie echivalentă cu a 600 de planete de mărimea Pământului într-un minut. Atunci când aceste corpuri cosmice nu mai pot sau nu mai au cu ce să se "hrănească" la rate atât de mari ca cele prezentate mai sus, ele devin inactive, iar când termină de captat gazul şi praful din împrejurimi, se transformă într-o galaxie obişnuită.

Studiind quasarii, s-a observat existenţa unor elemente mai grele decât heliul. Acest lucru indică faptul că în galaxiile formate primele după Big Bang s-au format stele, mai exact stele numite de populaţia III - cele mai fierbinţi şi masive stele cu o masă de la 100 până la 1000 de ori mai mare decât a Soarelui. Lumina acestora nu a ajuns până acum până la noi.

 

 

 

Observarea quasarilor

Primii quasari au fost observaţi prin telescoape radio la sfârşitul anilor 1950. Atunci, au fost consideraţi surse de unde radio, dar fără corespondent în lumina vizibilă. Până în anii 1960, fuseseră descoperite sute de asemenea obiecte. În 1960, astronomii au reuşit să asocieze undele radio provenite de la 3C 48 cu un obiect ce putea fi observat şi la lumina vizibila. Ei au putut vedea un punct ce părea să fie o stea albastră foarte puţin strălucitoare şi i-au putut obţine spectrul. Aceştia au considerat că este o anomalie, acesta având linii de emisie necunoscute. Mai târziu, în 1962, un alt quasar a putut fi analizat - 3C 273. Spectrul acestuia arăta aceleaşi linii de emisie ciudate. Astronomul Maarten Schmidt a realizat atunci că acele linii nu erau altceva decât linii spectrale deplasate foarte mult spre roşu. De fapt, 3C 273, de îndepărta de noi cu o viteză  de 47,000 km/s.

În 1964  astrofizicianul Hong-Yee Chiu a dat numele de quasar, în încercarea sa de a abrevia numele de "sursă radio cvasi-stelară", cum erau cunoscute aceste obiecte cosmice în acel timp.

În 1979 a fost descoperit primul quasar dublu -  Q0957+561 şi odată cu acesta a fost demonstrat efectul de lentile gravitaţionale, prezis de teoria relativităţii generale a lui Albert Einstein. Conform acestuia, între două surse aflate la distanţe mari (de exemplu, o galaxie îndepărtată şi Pământul), materia este distribuită într-un mod în care poate să curbeze lumina provenită de la sursă (galaxia), în timp ce ajunge la observator (Pământul).

În 1980 s-a constatat că luminozitatea enormă a quasarilor este datorată discurilor de acreţie ale găurilor negre centrale supermasive. Această producere de energie se termină odată ce gaura neagră supermasivă consumă tot gazul şi praful de lângă ea. Astfel, putem înţelege de ce quasarii sunt obiecte foarte comune universului timpuriu. Acest lucru sugerează că majoritatea galaxiilor, printre care şi Calea Lactee, au trecut cândva printr-o perioadă când au fost active. În favoarea acestei teorii vin observaţiile care arată că în galaxiile asemănătoare Căii Lactee nu există suficientă materie centrală pentru a putea "hrăni" gaura neagră supermasivă pentru ca aceasta să poată produce radiaţie.


Note:

1. http://en.wikipedia.org/wiki/ULAS_J1120%2B0641#cite_note-distance-3
2. citeşte despre conceptul de comoving distance aici, aici şi aici, pentru a înţelege de ce vorbeşte despre 28 miliarde de ani lumină


Bibliografie:
en.wikipedia.org/wiki/Quasar
en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_beaming
hen.wikipedia.org/wiki/Energy_density
en.wikipedia.org/wiki/Population_III_stars#Population_III_stars
en.wikipedia.org/wiki/Redshift
en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_lens

 


Citeşte şi:


Scientia