Уявіть, що дивитесь на червоні будинки, а іноді ви бачите, як пролітає ворона Ворона і будинок можуть бути милями один від одного, тож це повинно бути неможливо, правда? Що ж, згідно з новим опитуванням, якщо ви подивитеся на квазар, ви побачите галактику перед 25% часу. Але для вибухів гамма-променів майже завжди є галактика, що втручається. Хоча їх можна було б розділити мільярдами світлових років. Виясніть це. Доктор Джейсон X. Прохаська з Каліфорнійського університету Санта-Крус говорить мені про дивні результати, які вони знайшли, і що може бути причиною.
Слухайте інтерв'ю: Неймовірна різниця (7,8 МБ)
Або підпишіться на Podcast: universetoday.com/audio.xml
Фрейзер Каїн: Гаразд, щоб дати людям передумови, яка різниця між вибухом гамма-випромінювання і квазаром? Я думаю, вони сильно відрізняються.
Доктор Прочаська: Так, можливо, я почну з подібності. Вони обоє дуже цікаві об’єкти для вивчення космології, оскільки вони надзвичайно яскраві об'єкти. Ще одна схожість полягає в тому, що ми вважаємо, що вони обоє пов'язані з чорними дірами, але після цього існує велика різниця між двома типами об'єктів. Вважається, що квазари є надмасивними чорними дірами - настільки чорними дірами, але надзвичайно масивними, в деяких випадках такими ж масивними, як галактика. Приплив газу до чорної діри нагрівається, і світло, яке ми бачимо, є квазаром. Оскільки вони надмасивні, вони можуть виділяти багато і багато газу, і, як наслідок, можуть світити дуже яскраво, що видно з дуже великих відстаней.
Вибух гамма-випромінювання, принаймні, на чому заснований цей документ - є два типи - є результатом масивної зірки, однієї зірки, але досить масивної, на порядок у 10-50 разів масивнішої, ніж наше Сонце, прибуває зі смертю зірки. Наприкінці природного життя. Після смерті він створює чорну діру, і частина цих зірок, ми вважаємо, створює вибухи гамма-променів.
Фрейзер: І ви провели опитування квазарів та сплеску гамма-променів, і що ви знайшли?
Доктор Прочаська: Я вперше поставив студента на проект із квазарами. Існує загальнодоступна база даних під назвою Sloan Digital Sky Survey, і вона обстежувала значну частину північного неба. І вони взяли спектр, ймовірно, близького до мільйона об'єктів, головним чином галактичного дослідження в основі його. Крім вивчення галактик, вони також вивчали квазари. Зараз вони взяли спектроскопію близько 60 000 квазарів, і вони оприлюднили ці дані будь-кому на планеті, хто цього хоче. Більш-менш ми проходили через цю базу даних, шукаючи підписи галактик, що лежать між нами та квазарами. Тож якщо у вас квазар на дуже великій відстані, оскільки вони, як правило, лежать, є ймовірність, що між нами і цим квазаром є досить велика галактика. Галактика виявляє себе поглинаючими лініями на квазарі. Отже, ви аналізуєте спектр квазара, ви бачите ці особливості, пов'язані з квазаром, які є дуже відмітними, але ви можете бачити відсутність світла в цьому випадку. Відбиток самої галактики, який збігається між нами та квазаром. Така наука - це те, чим я займаюся останні 12 років. У ході опитування Слоана я мій студент переглянув ці 50 000 квазарів і підрахував, як часто у нас галактика лежить між нами та квазаром. Це перший крок гайок і болтів, і є багато науки, яка може вийти з такого пошуку цих галактик.
Фрейзер: Отже, ви, можливо, не зможете побачити візуально, якщо там є галактика, але ви можете її виявити.
Доктор Прочаська: Це правильно. Наш власний Чумацький Шлях сповнений зірок, газу та пилу. Що стосується баріонів, протонів та нейтронів. Основні три фази, на яких баріони проживають у Чумацькому Шляху, - це зірки, які ви бачите досить легко, газ, який є більш-менш невидимим, але випромінює в 21 см - добре відома методика, яка використовується для відображення газу в нашій галактиці з радіотелескопи. Але газ також може поглинати світло. Він випромінює на довжині хвилі 21 см, але також поглинає з певними частотами. Він буде поглинати світло від фонового об'єкта. І так майже всі галактики мають не лише зірки, але і газ, з якого утворюються зірки, і можна виявити галактику, підпис цієї галактики, вивчаючи газ. І це техніка, яку ми використовуємо для квазарів, і це та сама техніка, яку ми використовуємо для вибухів гамма-променів.
Фрейзер: Правильно, а що ви виявили з поривами гамма-променів?
Доктор Прочаська: Насправді, один важливий момент, який я залишив у порівнянні квазарів із спалахами гамма-променів, - це те, що вони дуже яскраві. Як і їх ім'я, вони випромінюють безліч гамма-променів, але хороша їх частина - безумовно, більше половини - також випромінює випромінювання в ультрафіолетовому, рентгенівському, оптичному світлі, навіть радіо-світлі, і дуже яскрава на цих частотах . І тому ми можемо бачити їх по всій Всесвіті на ультрафіолетових або оптичних частотах і використовувати їх для вивчення газу, який лежить між нами та вибухом гамма-променів. Що стосується квазарів, принаймні на даний момент, це те, що виявлено набагато менше вибухів гамма-променів. Для виявлення цих явищ потрібен космічний супутник - неабияка кількість технологій, яка ще недавно не існувала. Тож кількість цих речей, які були виявлені, все ще нараховується в 1000-х, але лише 1-200, які ми можемо вивчити дуже докладно. Це те, що ми робимо, взявши навіть підмножину з цих 100 або більше, придбали спектр вибуху гамма-променів і знову шукали підпис галактик, що лежать між нами та вибухом, знову через газ. Одним із результатів є те, що хоча у нас є невеликий зразок вибухів гамма-променів, значно значне перевищення більшої кількості галактик у відношенні вибухів гамма-променів, то й у напрямку квазарів.
Фрейзер: Скільки ще?
Доктор Прочаська: Зараз число 4, це добре виміряно, я б сказав, що помилка - 1, тобто 4 плюс або мінус 1. Важливо, що це розширення. Розширення може за один день виявитися рівним 3, а може і 1,5, але посилення над квазаром є дуже здоровим.
Фрейзер: Чомусь між нами та віддаленими вибухами гамма-променів є більше галактик, ніж між нами та квазарами. Як це можливо? Вони так далеко один від одного.
Д-р Прочаська: Правильно, і на цьому слід наголосити спершу, що апріорі ми не сподіваємось, що галактики, які ми навмання потрапляємо до квазарів чи гамма-випромінювань, мають щось спільне з цим фоновим джерелом світла. Знову ми знаходимо квазар на великій відстані від нас, галактика також на відстані від нас, але, в той же час, дуже велика відстань від квазара. Настільки, що ви не очікували жодної асоціації; ніякої гравітаційної асоціації, ніякої електромагнітної, ніякої фізичної асоціації між галактикою, яку ми ідентифікуємо, і квазаром. І те ж саме стосується експерименту сплеску гамма-променів. Вибухи гамма-променів знаходяться на великій відстані від нас, ми бачимо галактики до нього - вони знаходяться на великій відстані від нас, але також на великій відстані від вибуху гамма-випромінювання. І знову ж таки, у нас немає апріорних очікувань на будь-який фізичний зв’язок між цією галактикою і сплеском гамма-променів, що лежить позаду неї. Безумовно, на поверхні це досить приголомшливо, тест досить простий. Наша негайна реакція - добре, що відбувається?
Існує три упередження або пояснення - в астрономії ми їх називаємо відхиленнями відбору. І три ключові пояснення, очевидні пояснення, які могли б дати вам такий результат, спочатку: пил. Як я вже сказав, Галактики мають матерію в три фази: у зірках, газі та пилу. Більшість галактик або, мабуть, всі галактики мають пил всередині себе. І ключовим аспектом пилу є те, що він гасить фонове джерело. Таким чином, ви посипте трохи пилу між вами і квазаром, і ви зробите це слабкіше. Усі галактики мають пил у них, і ви могли б уявити, що насправді відсутні квазари, коли ви робите це опитування по всьому небу. Галактики, у яких багато пилу, затьмарять квазар, і ви ніколи на це не дивитесь. Він ніколи не буде зарахований до вашої вибірки. Але вибухи гамма-випромінювання, які виявляються за зовсім іншого підходу, використовуючи гамма-промені, не були б настільки чутливі до цього пилу - ви все одно потенційно виявите вибух гамма-променів і порахуєте його у вашій вибірці. Отже, ви закінчите перенаселення об'єктів у зразку гамма-випромінювання з відсутністю квазарів через пил. Причина, чому ми не вважаємо, що це відповідь, полягає в тому, що ми добре розуміємо, скільки пилу є галактики, і недостатньо вилучити з зразка достатньо квазарів, щоб компенсувати різницю в 4 рази.
Отже, це пояснення № 1. Число 2 було б нашим апріорним припущенням, що газ не має нічого спільного з вибухом гамма-променів або квазаром є неправильним. Я говорив, що цей газ знаходиться на великій відстані від нас, і від квазару, і від гамма-випромінювання. Мабуть, найскладніша проблема в астрономії - це насправді відстань. Я не дуже вимірюю відстань газу, я вимірюю червоний зсув газу, і це дає мені оцінку відстані, припускаючи, що червоний зсув пов'язаний з розширенням Всесвіту. Дійсно червоне зміщення - це просто швидкість. Отже, я вимірюю швидкість газу, я вимірюю швидкість вибуху гамма-випромінювання. Я знаю, що два різні, що я знаю з абсолютним науковим фактом. Я припускаю, що різниця швидкостей пов'язана з розширенням Всесвіту, а отже, і відстані між об'єктами. Але можливо, що вибухи гамма-променів насправді виплюнули цей газ під час вибуху, скажімо, з дуже високою швидкістю, так що він має іншу швидкість, ніж сам гамма-промінь, і саме це є причиною різниці в червоному зміні, і отже, змушуючи мене сказати, що вони мають різницю відстаней. Отже, у двох словах, пояснення №2 полягає в тому, що вибухи гамма-випромінювання викидають газ з дуже високою швидкістю, і ми вимірюємо цей газ і називаємо його галактикою, бо насправді це просто газ, який викидається з спалахів гамма-променів. . На даний момент це ще життєздатний варіант. Контраргумент цьому, і він є солідним, що у багатьох випадках ми ототожнювали не лише газ, а й зірки з галактики, яка повинна приймати цей газ. Таким чином, не тільки газ повинен був би викинутись, але галактику довелося б викинути вибухом гамма-променів, і це починає розтягувати уяву.
Таким чином, це веде до дверей №3, що є гравітаційним об'єктивом. Галактики, що завгодно з масою, мають ефект, роблячи предмети позаду них візуально яскравішими, ніж вони є насправді. Ми думаємо, що тут є галактики, ми знаємо, що у нас масова концентрація, тому цілком можливо, що вони впливають на яскравість об'єкта за ними, і роблять гамма-випромінювання набагато яскравішими, ніж вони були б інакше. Основна причина того, що ми бачимо сплески гамма-променів, полягає в тому, що там у нас є галактика. Нам потрібна галактика там, щоб побачити, як гамма-промінь вибухнув. І це ефект відбору, коли, якби у нас не було галактики, ми б її не бачили, і це призводить до надмірності квазарів, де квазари, можливо, досить яскраві без галактик. І гравітаційне лінзування, як ви, напевно, можете сказати, - це не те, над чим я працював безпосередньо, але експерти в цій галузі говорять мені, що це не вірогідне пояснення, ані домінуюче пояснення результату.
Фрейзер: Отже, вам не вистачає ідей.
Доктор Прочаська: Так, ми, безумовно, пережили три очевидні, ті, з ким би хтось придумав, і все ж таки маємо досить сильні протиріччя цьому. Інша група придумала ще одну четверту ідею, яку я вважаю досить розумною, що квазари мають різницю за розмірами, ніж сплески гамма-променів. Це трохи тонко, як це може призвести до великої зміни, але вони сказали, можливо, саме це і є поясненням, але ми та інші зіткнулися з справді сильними протилежними аргументами проти дверей №4 в цей момент. Запропоновані 4 гідних ідеї мають їх провал.
Фрейзер: То що далі? Я припускаю, що ви будете шукати більше даних.
Доктор Прочаська: Безумовно, я хочу виключити, що газ асоціюється з вибухами гамма-променів, тобто його вистрілюють із спалахів гамма-променів. Мені б дуже хотілося довести, що це, безумовно, неправда, і спосіб це зробити - це визначити фактичну галактику та зірки, пов'язані з газом. Тож люди з нашої команди та інших команд повертаються назад і шукають галактику, яка насправді утримує газ. Якби ми не знайшли галактик, я вважаю, що це би більше довірило думку про те, що газ викидався вибухом гамма-випромінювання. Тож, безумовно, слід виконати роботу з вивчення пов'язаних галактик. У цих же рядках ми можемо зробити висновок, яка маса в галактиках, і краще перевірити гіпотезу гравітаційного лінзування, а також дізнатися, скільки пилу в галактиках для перевірки пилової гіпотези. Навіть поки я граю в них, і я думаю, що це, безумовно, вимагає, щоб ми дізналися якнайбільше про галактики у напрямку сплеску гамма-променів, щоб побачити, чи відбувається щось смішне, або будь-які інші властивості, які могли б пояснити результат. Інша очевидна річ, і це буде зроблено, - це просто дочекатися появи нових вибухів гамма-променів і повторити цей експеримент на більшій лінії зору. І тому в даний час працює цей космічний телескоп NASA Swift, де ми отримаємо 10-х, можливо, навіть на 100-і більше вибухів гамма-променів, на яких ми можемо повторити цей експеримент, і дуже чітко з’ясувати, наскільки це статистично важливо.
Фрейзер: Чи є якась ідея, яка повністю там, на вашу думку, можлива?
Доктор Прочаська: Я впевнений, що в цьому рядку будуть написані документи. Наразі це не буде моїм улюбленим варіантом. Але я вчений, я реаліст. Ми принесли повідомлення про те, що є ця своєрідна знахідка, і ми дуже важко подивилися на те, як ми робили дослідження, ми робили яблука з яблуками якнайкраще, і я думаю, що ми зробили це досить добре. Це такий крок 1. Крок 2, як спостерігач, я відчуваю, що маю змогу пояснити результат, як тільки ми його отримаємо. Як я вже говорив, ми придумали три ідеї, і, на жаль, я не думаю, що жодна з них наразі застрягла. Якщо я можу вбити всі ідеї, і якщо результат добре відповідає наступним 50 спалахам гамма-променів, то тоді вам доведеться повернутися до своїх початкових припущень; одна з них - космологія, як ми це знаємо. Я кажу, що я десь близько до цього, але дайте мені два роки, і якщо все не зміниться від того, що ми бачимо, так, я думаю, що вам доведеться повернутися до кроку 0 у вашому рядку припущень про Всесвіт.
