Представете си, че гледате червени къщи, а понякога виждате и врана да прелита. Враната и къщата може да са на разстояние мили, така че това трябва да е невъзможно, нали? Е, според ново проучване, ако погледнете квазар, ще видите галактика пред 25% от времето. Но за изблици на гама лъчи, почти винаги има намеса в галактика. Въпреки че те биха могли да бъдат разделени с милиарди светлинни години. Представете си това. Д-р Джейсън X. Прохаска, от Калифорнийския университет, Санта Крус ми говори за странните резултати, които са открили, и каква може да е причината.
Чуйте интервюто: Озадачаваща разлика (7,8 MB)
Или се абонирайте за Podcast: universetoday.com/audio.xml
Фрейзър Кейн: Добре, за да дадете на хората някакъв произход, каква е разликата между взрив на гама лъчи и квазар? Предполагам, че са доста различни.
Д-р Прочаска: Да, може би ще започна с приликите. И двамата са много интересни обекти за изучаване на космологията, защото са изключително ярки обекти. Друго сходство е, че ние вярваме, че и двете са свързани с черни дупки, но след това има голяма разлика между двата вида обекти. Счита се, че квазарите са супермасивни черни дупки - толкова черни дупки, но изключително масивни, в някои случаи толкова масивни като галактика. Получаването на газ върху черната дупка се загрява и светлината, която виждаме, е квазарът. Тъй като са супермасивни, могат да отделят много и много газ и в резултат могат да светят много ярко, което се вижда от много големи разстояния.
Избухването на гама лъчи, най-малкото, на което се основава тази книга - има два вида - е резултат от масивна звезда, единична звезда, но доста масивна, от порядъка на 10-50 пъти по-масивна от нашето Слънце, пристига със смъртта на звезда. В края на естествения си живот. След смъртта си, тя създава черна дупка и някои части от тези звезди, ние вярваме, че създават изблици на гама лъчи.
Фрейзър: И вие направихте проучване за изригване на квазари и гама лъчи и какво открихте?
Д-р Прочаска: Сложих първо студент на проект с квазари. Има публична база данни, наречена Sloan Digital Sky Survey, и тя изследва голяма част от северното небе. И са взели спектър от вероятно близки до милион обекти, главно изследване на галактика в основата на него. В допълнение към изучаването на галактики, те са изучавали и квазари. Те са направили спектроскопия на около 60 000 квазара и са пуснали тези данни публично на всеки на планетата, който иска. Повече или по-малко обикаляхме през тази база данни, търсейки подписи на галактики, които се намират между нас и квазарите. Така че, ако имате квазар на много голямо разстояние, тъй като те са склонни да лъжат, има вероятност между нас и този квазар да има доста голяма галактика. Галактиката се разкрива чрез линиите на абсорбция на квазара. Така че анализирате спектъра на квазара, виждате тези характеристики, свързани с квазара, които са много отличителни, но може да видите липсата на светлина в този случай. Отпечатъкът на самата галактика, който съвпада между нас и квазара. Този вид наука е нещо, което правя през последните 12 години. Аз бях накарал моя студент да разгледа тези 50 000 квазари в проучването на Sloan и да преброя колко често имаме галактика, лежаща между нас и квазара. Това е първата стъпка на гайките и болтовете и има много наука, която може да излезе от такова търсене на тези галактики.
Фрейзър: Така че може да не успеете да видите визуално, ако има галактика там, но можете да я откриете.
Д-р Прочаска: Това е правилно. Нашият собствен Млечен път е пълен със звезди и газ и прах. Що се отнася до барионите, протоните и неутроните. Основните три фази, които барионите пребивават в Млечния път, са звезди, които виждате доста лесно, газ, който е повече или по-малко невидим, но излъчва на 21 см - добре известна техника, използвана за картографиране на газ в нашата галактика с радио телескопи. Но газът може да абсорбира и светлината. Той излъчва с дължина на вълната 21 см, но също така абсорбира при определени честоти. Ще абсорбира светлина от фонов обект. И така почти всички галактики имат не само звезди, но и газ, от който звездите се образуват, и човек може да открие галактиката, подписа на тази галактика, като изучава газа. И това е техниката, която използваме за квазарите, и това е същата техника, която използваме за изблици на гама лъчи.
Фрейзър: Да, и какво открихте с изблиците на гама лъчи?
Д-р Прочаска: Всъщност един важен момент, който изпуснах при сравняването на квазари с изблици на гама лъчи, е че те са много ярки. Както при името им, те излъчват много гама лъчи, но добра част от тях - със сигурност повече от половината - също излъчват лъчение в ултравиолетовата, рентгеновата, оптичната светлина, дори радио светлината и са много ярки при тези честоти , И така можем да ги видим в цялата Вселена в ултравиолетовите или оптичните честоти и да ги използваме за изследване на газ, който се намира между нас и избухването на гама лъчи. Различното в квазарите поне засега е, че са открити много по-малко изблици на гама лъчи. Необходим е космически спътник за откриване на тези явления, доста голямо количество технология, която доскоро не съществуваше на високо ниво. Така че броят на тези открити неща все още е цифра в 1000-те, но само 1-200, които можем да изучим много подробно. Това е, което правим, вземайки дори подмножество от тези 100 или повече, придобихме спектъра на избухването на гама лъчи и отново потърсихме подписа на галактики, които се намират между нас и спукването, отново през газа. Резултатът е, че макар да имаме малка извадка от изблици на гама лъчи, значително значително превишение на повече галактики към изблици на гама лъчи, тогава има към квазари.
Фрейзър: Колко още?
Д-р Прочаска: Броят сега е 4, който е добре измерен, бих казал, че грешката е 1, така че 4 плюс или минус 1. Важното е, че е подобрение. Подобрението може един ден да се окаже 3 или може би 1,5, но подобрението над квазара е много добро.
Фрейзър: По някаква причина има повече галактики между нас и далечните изблици на гама, отколкото има между нас и квазари. Как е възможно това? Те са толкова далеч един от друг.
Д-р Прочаска: Точно, и това трябва да се наблегне първо е, че априори, ние не очакваме галактиките, които случайно да избухнем квазари или гама лъчи да имат нещо общо с този фонов източник на светлина. Отново намираме квазар на голямо разстояние от нас, галактиката също е на разстояние от нас, но в същото време и много голямо разстояние от квазара. Толкова, че да не очаквате някаква асоциация; няма гравитационна асоциация, няма електромагнитна, няма физическа асоциация между галактиката, която идентифицираме, и квазара. Същото важи и за експеримента с избухване на гама лъчи. Изблиците на гама лъчи са на голямо разстояние от нас, виждаме галактики към него - те са на голямо разстояние от нас, но също и на голямо разстояние от спукването на гама лъчите. И отново нямаме априорни очаквания за някаква физическа връзка между тази галактика и спукването на гама лъч, която се крие зад нея. Със сигурност на повърхността е доста зашеметяващ, тестът е доста ясен. Нашата незабавна реакция е, добре, какво става?
Има три пристрастия или обяснения - в астрономията бихме ги нарекли отклонения за подбор. И трите ключови обяснения, очевидните обяснения, които биха могли да ви дадат този резултат, са първо: прах. Както казах, галактиките имат материя в три фази: в звезди, газ и прах. Повечето галактики или вероятно всички галактики имат прах в себе си. А ключовият аспект на праха е, че той гаси фоновия източник. Така че пръскате малко прах между вас и квазара и ще го направите по-бледо. Всички тези галактики имат прах в себе си и бихте могли да си представите действително липсващи квазари, когато правите това изследване през цялото небе. Галактиките, които имат много прах в тях, ще затъмнят квазара и никога няма да го погледнете. Тя никога няма да бъде броена във вашата проба. Но избухванията на гама лъчи, които се откриват с много различен подход, използвайки гама лъчи, не биха били толкова чувствителни към този прах - все пак потенциално ще откриете спукването на гама лъчи и ще го преброите във вашата проба. Така че ще свършите с пренатрупването на обекти в пробата на гама лъчите, с липса на квазари поради праха. Причината, поради която не смятаме, че това е отговорът, е, че имаме добро усещане за това колко прах са галактиките и не е достатъчно да премахнем достатъчно квазари от пробата, за да компенсираме разликата с коефициент 4.
Така че това е обяснение номер 1. Номер 2 ще бъде нашето априорно предположение, че газът няма нищо общо с избухването на гама лъчи или квазарът е грешен. Казах, че този газ е на голямо разстояние от нас, и от квазара, и от гама лъчите. Вероятно най-трудният проблем в астрономията всъщност е разстоянието. Аз всъщност не измервам разстоянието на газа, аз измервам червеното изместване на газа и това ми дава оценка за разстоянието, при предположението, че червеното изместване се дължи на разширяването на Вселената. Наистина червеното изместване е просто скорост. Така че измервам скоростта на газа, измервам скоростта на избликването на гама лъчи Знам, че двете са различни, това знам с абсолютен научен факт. Предполагам, че разликата в скоростите се дължи на разширяването на Вселената, а оттам и на разстоянието между обектите. Но е възможно изригванията на гама лъчи всъщност да са изплюли този газ по време на експлозията, да речем, с много високи скорости, така че той да има различна скорост от самия избухване на гама лъча и това е причината за разликата в червеното изместване, и по този начин ме кара да кажа, че имат различия на разстоянията. Така че накратко, обяснението за номер 2 е, че избликванията на гама лъчи изхвърлят газ с много високи скорости и ние измерваме този газ и го наричаме галактика, в действителност това е просто изхвърляне на газ от изблиците на гама лъчи , В момента това все още е жизнеспособна опция. Противоположният му аргумент и той е солиден е, че в много случаи ние идентифицираме не само газа, но и звезди от галактиката, която трябва да е домакин на този газ. Така не само би трябвало да се изхвърли газта, но и галактика ще трябва да бъде изхвърлена от спукването на гама лъчи и това започва да разтяга въображението.
Така че това води до врата номер 3, което е гравитационно обективиране. Галактиките, каквото и да е с маса, имат ефект, като правят обектите зад тях визуално по-ярки, отколкото са в действителност. Смятаме, че тук имаме галактики, знаем, че имаме масова концентрация, така че е напълно възможно те да повлияят на яркостта на обекта зад тях и да направят изблици на гама лъчи много по-ярки, отколкото биха били в противен случай. Основната причина да виждаме изблици на гама лъчи е, че там имаме галактика. Имаме нужда от галактиката там, за да видим избухването на гама лъчи. И това е селекционен ефект, когато ако нямахме галактика, нямаше да я видим и това води до прекомерно количество квазари, където квазарите може би са достатъчно ярки без галактиките. А гравитационните лещи, както вероятно можете да разберете, не са нещо, върху което съм работил директно, но експертите в тази област ми казват, че това не е вероятно обяснение или доминиращото обяснение на резултата.
Фрейзър: Значи ви липсва идеи.
Д-р Прочаска: Да, със сигурност преживяхме трите очевидни, тези, които всеки би измислил, и въпреки това имаме доста силни контра аргументи на тези. Друга група излезе с още една четвърта идея, която според мен е доста умна, че квазарите имат различен размер от спукванията на гама лъчи. Малко е фино как това би могло да има голяма промяна, но те казаха, че може би това е обяснението, но ние и другите в този момент излязохме с наистина силни контра аргументи срещу врата номер 4. Четирите достойни идеи, които са предложени, имат провал към тях.
Фрейзър: И какво е след това? Предполагам, че ще потърсите още данни.
Д-р Прочаска: Със сигурност искам да изключа, че газът е свързан с избликванията на гама лъчи, че е изстрелян от изблиците на гама лъчи Наистина бих искал да докажа, че това със сигурност не е вярно, а начинът да направя това е да се идентифицират действителните галактика и звезди, които са свързани с газа. Така хората от нашия екип и други екипи се връщат назад и търсят галактиката, която всъщност държи газта. Ако не открихме галактики, мисля, че това би имало по-голямо доверие в идеята, че газът се изхвърля от спукването на гама лъчи. Така че със сигурност трябва да се свърши работа за изучаване на свързаните галактики. В същите редове можем да заключим колко маса е в галактиките и по-добре да тестваме хипотезата за гравитационно лещиране, както и да научим колко прах има в галактиките, за да тестваме хипотезата за праха. Дори докато аз ги пускам и мисля, че със сигурност ни е нужно да научим колкото се може повече за галактиките към спукванията на гама лъчи, за да видим дали се случва нещо смешно или някакви други свойства, които биха могли да обяснят резултата. Другото очевидно нещо, което трябва да направите и това ще бъде направено, е само да изчакате да се появят повече изблици на гама лъчи и да повторите този експеримент на повече зрителни линии. И така, в момента работи този космически телескоп НАСА Суифт, където ще получим 10 секунди, може би дори 100 секунди повече изблици на гама лъчи, на които можем да повторим този експеримент, и много добре да разберем колко е статистически значим.
Фрейзър: Има ли някаква идея, която е напълно там, която смятате, че е възможна?
Д-р Прочаска: Сигурен съм, че ще има документи, написани по този начин. За момента няма да е любимата ми опция Но, аз съм учен, аз съм реалист. Донесохме съобщението, че има тази особена констатация, и много трудно погледнахме как направихме изследването, направихме ябълки на ябълки, доколкото можем, и мисля, че се справихме честно с това. Това е вид стъпка 1. Стъпка 2, като наблюдател, чувствам, че би трябвало да мога да обясня резултата, след като го имаме. Както казах, ние измислихме трите идеи и за съжаление, не мисля, че никой от тях е заседнал в момента. Ако мога да убия всички идеи и ако резултатът се справи добре със следващите 50 изблици на гама лъчи, в този момент трябва да се върнете надолу към първоначалните си предположения; едно от тях е космологията, каквато я познаваме. Казвам, че съм навсякъде близо до това, но дайте ми две години и ако нещата не се променят от това, което виждаме, да, мисля, че трябва да се върнете до стъпка 0 във вашия ред на предположения за Вселената.
