کوازار یا اختروش (Quasar) اجرامی به شدت درخشان و در رده هسته فعال کهشانی هستند. این اجرام به قدری درخشان هستند که کهکشانهای قدیمی دربرگیرنده خود را تحتالشعاع قرار می‌دهند. کوازارها اجرام آسمانی بسیاری دوری هستند که از سیاه‌چاله‌هایی با یک میلیارد برابر جرم خورشید قدرت گرفته‌اند. این دینام‌های قدرتمند از یک قرن پیش که کشف شدند، تاکنون موجب حیرت ستاره‌شناسان بوده‌اند.
اختروش یا کوازار چیست؟
در دهه ۱۹۳۰، کارل یانسکی (Karl Jansky)، فیزیکدان آمریکایی آزمایشگاه‌های بل، پی برد که تداخل استاتیکی خطوط تلفن آنسوی اقیانوس اطلس، از جایی در کهکشان راه شیری منشاء می‌گیرد. از دهه ۱۹۵۰، ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ‌های رادیویی به کاوش در آسمان‌ها مشغول شدند و سرنخ‌ها و سیگنال‌های خود را با آزمایش‌های قابل مشاهده در آسمان‌ها مطابقت می‌دادند.
با این حال برخی از اجرام کوچک منبع با این آزمایش‌ها مطابقت نداشتند. دانشمندان آنها را “منابع رادیویی شبه ستاره‌ای” یا به اختصار “کوازار” یا “اختروش” نامیدند. زیرا سیگنال‌های آنها از مکانی شبیه به یک ستاره آمده است. البته این نام چندان هم با مسمی نیست؛ چرا که بر اساس اعلام رصدخانه ملی ستاره‌شناسی ژاپن، تنها ۱۰ درصد از کوازارها امواج رادیوی قوی از خود منتشر می‌کنند.
تلسکوپ فصایی هابل تصویر زیر را از کوازار درخشان و قدیمی 3C 273 ثبت کرد که در یک کهکشان بیضوی غول‌آسا در صورت فلکی ویرگو واقع شده است. نوری که از این کوازار به ما می‌رسد ۲.۵ میلیارد سال قبل از آن ساطع شده بود (به عبارت بهتر ۲.۵ میلیارد سال از ما فاصله دارد).
علی‌رغم این فاصله بسیار زیاد، این کوازار در شمار نزدیک‌ترین کوازارها به سیاره خاکی ما طبقه بندی می‌شود. همچنین این نخستین کوازاری کشف شده است که در دهه ۱۹۶۰ توسط آلان ساندیج (Allan Sandage) مورد مشاهده قرار گرفت.
تلسکوپ فضایی هابل، نخستین تلسکوپ فضایی جهان است که با همکاری ناسا و سازمان فضایی اروپا در سال ۱۹۹۰ توسط شاتل فضایی دیسکاوری در مدار سیاه زمین قرار گرفت. این تلسکوپ، در طول دو دهه فعالیت، با ثبت تصاویر بسیار نقشی کلیدی در یافته‌های دنیای ستاره‌شناسی ایفا کرده است. در دو مطلب زیر با این تلسکوپ فضایی، دستاورد‌هایش و بهترین تصاویری که به ثبت رسانده بیشتر آشنا شوید.
بیشتر بخوانید :
- تلسکوپ فضایی هابل ، اولین تلسکوپ فضایی جهان ؛ تاریخچه و حقایق (بخش اول)
- تلسکوپ هابل ، اولین تلسکوپ فضایی جهان ؛ اکتشافات و تصاویر (بخش دوم)
نامگذاری آنها کمکی به درک چیستی این اجرام نکرد. سال‌ها زمان برد تا مطالعات ویژگی‌های این اجرام دوردست را مشخص کنند. ویژگی‌هایی که به نظر می‌رسد به ستاره‌ها نزدیک باشد. این اجرام توسط ذرات شتاب‌دار که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند، تشکیل شده‌اند. برام ونمانس (Bram Venemans) ستاره شناس آلمانی موسسه نجوم مکس پلانک در یک بیانیه عنوان داشت:
کوازارها در زمره درخشان‌ترین و دوردست‌ترین اجرام آسمانی شناخته شده قرار دارند و در شناخت کائنات اولیه، نقشی بسیار حیاتی دارند.
ساختار یک اختروش
اکنون دانشمندان در این ظن به سر می‌برند که این روشنایی کوچک نقطه‌ای، در حقیقت سیگنال‌هایی از هسته‌های کهکشانی هستند که که درخشش کهکشانهای میزبان خود را تحتالشعاع قرار می‌دهند. کوازارهای تنها در کهکشان‌هایی زندگی می‌کنند که در مرکز آنها سیاهچاله‌های کلان‌جرم قرار دارند. (سیاهچاله‌های کلان جرم میلیاردها برابر خورشید جرم دارند) اگرچه نور نمی‌تواند از خود سیاهچاله‌ها فرار کند، اما برخی سیگنال‌ها می‌توانند از حوالی لبه‌های آنها بگریزند.
بیشتر بخوانید:
درحالی که در این مناطق گاز‌ها و غبار‌های کیهانی به درون سیاهچاله سقوط می‌کنند، سایر ذرات با حرکتی شتاب‌دار و با سرعتی نزدیک سرعت نور از آنها فاصله می‌گیرند. این ذرات در جریان‌هایی از بالا و پایین سیاهچاله و بصورت جت خارج و یا به بیان فنی‌تر توسط یکی از قدرتمندترین شتاب‌دهنده‌های ذرات کائنات، منتقل می‌شوند.
فابیان والتر (Fabian Walter)، ستاره‌شناس آلمانی از موسسه نجومی مکس پلانک، می‌گوید:
به نظر می‌رسد کوازارها در مناطقی از کیهان شکل گرفته‌اند که چگلی مقیاس بزرگ ماده آن بسیار بیشتر از مقدار میانگین است.
بیشتر کوازارها در فاصله میلیاردها سال نوری آنطرف تر کشف شده‌اند و از آنجایی که رسیدن نور از آن فواصل زمان‌های زیادی به طول می‌انجامد، مطالعه این اجرام در فضا شباهت زیادی به عملکر ماشین زمان دارد. به عبارتی مشاهده کوازارهای به معنای مشاهده گذشته‌های بسیار دور کائنات است، یعنی زمانی که نور رسیده به ما، از آنها ساطع شده بود.
بیشتر بخوانید: سفر در زمان ؛ نظریات، پارادوکس‌های زمانی و احتمالات آن
بنابراین هرچه دانشمندان به نقاط دوردست‌تری نگاه کنند، در واقع به مشاهده بخش‌های عقب‌تری در زمان نشسته‌اند. بخش عمده‌ای از ۲۰۰۰ اختروش شناخته شده در سال‌های اولیه حیات کهکشان خود زندگی می‌کردند. می‌توان نتیجه گرفت که کهکشان‌هایی نظیر راه شیری میلیاردها سال قبل، میزبان کوازاری بوده‌اند که اکنون دیگر خاموش شده است.
در دسامبر سال ۲۰۱۷، دورترین کوازار که تاکنون شناخته شده است، در فاصله ۱۳ میلیارد سال نوری از زمین کشف شد. دانشمندان کوازاری را مشاهده کردند که J1342+0928 نام دارد و به نظر می‌رسد تنها ۶۹۰ میلیون سال پس از بیگ‌بنگ بوجود آمده است. کوازار‌هایی به این جوانی، می‌توانند اطلاعات ارزشمندی از چگونگی تکامل کهکشان‌ها در طول زمان را آشکار کنند.
بیشتر بخوانید : مهم‌ترین اخبار نجوم در سال ۲۰۱۷ ؛ دیدگاه‌هایی که برای همیشه تغییر کردند!
کوازارها میلیون‌ها، میلیاردها و یا حتی تریلیارد‌ها الکترون ولت انرژی از خود منتشر می‌کنند. این مقدار از انرژی از مجموع انرژی‌های نورانی تمامی ستاره‌های درون یک کهکشان فراتر است. کوازارها که درخشان‌ترین اجرام کائنات به شمار می‌آیند، می‌توانند در هر نقطه و در بازه درخشش ۱۰ تا ۱۰۰ هزار برابر درخشش کهکشان راه شیری، وجود داشته باشند.
آنطور که ناسا می‌گوید:
کوازارها قابلیت انتشار صدها و یا حتی هزاران برابر مجموع انرژی درون کهکشان ما را دارند. این موضوع آنها را به درخشان‌ترین و پرانرژی‌ترین اجرام تمام کائنات تبدیل می‌کند.
به عنوان مثال اگر کوازار قدیمی 3C 273، یکی از درخشان‌ترین اجرام آسمان شب، در فاصله ۳۰ سال نوری از زمین قرار داشت درخششی معادل ستاره مرکزی منظومه شمسی، خورشید، می‌داشت. با این حال کوازار 3C 273 یکی از نزدیک‌ترین کوازارها به زمین است. آنطور که ناسا می‌گوید، این کوازار نخستین کوازاری است که شناسایی شده و در فاصله ۲.۵ میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد.
مطالعه اختروش‌ها مدت‌هاست که به عنوان یک چالش مطرح است. به دلیل آنکه آنها با کهکشانهای ابرجرم مرتبط هستند و در این حالت محاسبه جرم امری دشوار است، اما یک روش جدید برای محاسبه این کار در داشنگاه کالیفرنیا شروع شده بود. پروفسور آرون بارث (Aaron Barth)، استاد ستاره‌شناسی این دانشگاه در ارواین، در بیانیه‌ای اذعان داشت:
این یک قدم بزرگ رو به جلو در مطالعه کوازارها به شمار می‌آید. آنها در این مطالعه برای اولین بار نشان دادند که این محاسبات دشوار در یک حالت تولید جرم می‌تواند انجام بگیرد.
منشا کوازارها
کوازارها بخشی از رده اجرامی تحت عنوان “هسته کهکشانی فعال” به شمار می‌آیند. کهکشانهای سیفرت (Seyfert) و بلازار (Blazar) ها از دیگر رده‌ها هستند. هرسه این رده‌ها از کهکشانهای کلان جرم قدرت می‌گیرند.
کهکشانهای سیفرت، کم انرژی‌ترین هسته کهکشانی فعال است؛ به طوری که حدود ۱۰۰ هزار الکترون ولت انرژی آزاد می‌کند. بلازارها نیز مانند کوازارها انرژی قابل توجه زیادی از خود منتشر می‌کنند.
بسیار از دانشمندان گمان می‌کنند که این سه نوع هسته کهکشانی فعال اجرام مشابهی با چشم‌انداز‌های متفاوت هستند. در حالی که به نظر می‌رسد جریان‌های ذرات خروجی از کوازارها به صورت جت، عموما همراه با زاویه نسبت به زمین هستند؛ جت‌های بلازارها احتمالا رو به سیاره ما جریان دارند.
با اینکه هیچ جریان خروجی ذرات از کهکشانهای سیفرت مشاهده نشده است، اما دانشمندان گمان می‌کنند این موضوع به دلیل آن است که ما آنها را از کنار مشاهده می‌کنیم؛ بنابراین انتشار احتمالی انرژی در آنها که رو به سوی پشت زمین خواهد بود در آنها دیده نمی‌شود و شناسایی آنها نیز به همین جهت ممکن نیست.
صلیب انیشتین ؛ اثبات قانون نسبیت عام
در پدیده‌ای که همگرایی گرانشی (Gravitational Lensing) نامیده می‌شود، پرتو‌های نور در فضا از کنار اجرام کلان جرم از قانون “نور به خط راست منتشر می‌شود” تبعیت نمی‌کنند. به عبارت دیگر نور در مواجهه با اجرام سنگین خم شده و تغییر مسیر می‌دهد. ستاره شناسان با بهره‌گیری از این مفهوم قادر خواهند بود آنچه در ورای این اجرام سنگین است را مشاهده کنند. این اجرام سنگین به مثابه عدسی‌های کائنات هستند.
صلیب انیشتین یک کوازار است که در فاصله ۸ میلیارد سال نوری از زمین و در صورت فلکی اسب بالدار (Pegasus) آرام گرفته است. این کوازار مثال خوبی از پدیده همگرایی گرانشی قلمداد می‌شود. این اختروش که QSO 2237+0305 نام دارد، از زاویه دید ما در پشت یک کهکشان در فاصله ۴۰۰ میلیون سال نوری از ما قرار دارد، ولی ما قادر هستیم آن را مشاهده کنیم.
در این همگرایی گرانشی، نور منتشر شده از جانب کوازار با رسیدن به کهکشان در جهان مختلف دچار تغییر جهت می‌شود. در نهایت ما نمایی را مشاهده می‌کنیم که متشکل از چهار تصویر از یک کوازار در زمینه‌ای از کهکشان است.
منبع : Space