Der er intet mere ud af denne verden end kvasi-stjernede objekter eller mere enkelt - kvasarer. Disse er de mest magtfulde og blandt de fjerneste objekter i universet. Og disse kraftcentre er temmelig kompakte - omkring størrelsen på vores solsystem. At forstå, hvordan de blev, og hvordan - eller hvis - de udvikler sig til galakserne, der omgiver os i dag, er nogle af de store spørgsmål, der driver astronomer.
Nu, en ny artikel af Yue Shen og Luis C. Ho - "Mangfoldigheden af kvasarer, der er samlet ved akkretion og orientering" i tidsskriftet, bekræfter betydningen af en matematisk afledning af den berømte astrofysiker Sir Arthur Eddington i første halvdel af det 20. Århundrede, ved ikke kun at forstå stjerner, men også kvasars egenskaber. Ironisk nok troede Eddington ikke, at der eksisterede sorte huller, men nu kan hans afledning, Eddington Luminosity, bruges mere pålideligt til at bestemme vigtige egenskaber ved kvasarer over store strækninger med plads og tid.
En kvasar genkendes som en akkrediterende (betyder- materie, der falder ned) supermassivt sort hul i midten af en "aktiv galakse". De fleste kendte kvasarer findes på afstande, der placerer dem meget tidligt i universet; den fjerneste er 13,9 milliarder lysår, kun 770 millioner år efter Big Bang. På en eller anden måde udviklede sig kvasarer og de begynnende galakser, der omgiver dem, til galakserne til stede i Space Magazine. I deres ekstreme afstande er de punktlignende, der ikke kan skelnes fra en stjerne bortset fra, at deres lysspektre adskiller sig meget fra en stjerne. Nogle ville være lige så lyse som vores sol, hvis de blev placeret 33 lysår væk, hvilket betyder, at de er over en billion gange mere lysende end vores stjerne.
Eddington-lysstyrken definerer den maksimale lysstyrke, som en stjerne kan udvise, der er i ligevægt; specifikt hydrostatisk ligevægt. Ekstremt massive stjerner og sorte huller kan overskride denne grænse, men stjerner, der forbliver stabile i lange perioder, er i hydrostatisk ligevægt mellem deres indvendige kræfter - tyngdekraft - og de udadgående elektromagnetiske kræfter. Sådan er tilfældet med vores stjerne, Solen, ellers ville den kollapse eller udvide, hvilket i begge tilfælde ikke ville have givet den stabile lyskilde, der har næret liv på Jorden i milliarder af år.
Generelt starter videnskabelige modeller ofte enkle, såsom Bohrs model af brintatom, og senere observationer kan afsløre forviklinger, der kræver en mere kompleks teori at forklare, såsom kvantemekanik for atomet. Eddingtons lysstyrke og forhold kunne sammenlignes med at kende den termiske effektivitet og kompressionsforholdet for en forbrændingsmotor; ved at kende sådanne værdier følger andre egenskaber.
Flere andre faktorer med hensyn til Eddington-lysstyrken er nu kendt, som er nødvendige for at definere den ”ændrede Eddington-lysstyrke”, der anvendes i dag.
Det nye papir i Nature viser, hvordan Eddington Luminosity hjælper med at forstå drivkraften bag hovedsekvensen af kvasarer, og Shen og Ho kalder deres arbejde det manglende endelige bevis, der kvantificerer sammenhængen mellem en kvasar-egenskaber og en kvasars Eddington-forhold.
De brugte arkivobservationsdata for at afsløre forholdet mellem styrken af det optiske jern [Fe] og ilt [O III] -emissioner - stærkt bundet til de fysiske egenskaber ved kvasarens centrale motor - et supermassivt sort hul og Eddington-forholdet . Deres arbejde giver tillid og sammenhænge, der er nødvendige for at komme videre i vores forståelse af kvasarer og deres forhold til udviklingen af galakser i det tidlige univers og op til vores nuværende epoke.
Astronomer har studeret kvasarer i lidt over 50 år. Fra og med 1960 begyndte kvasar-opdagelser at akkumuleres, men kun gennem observationer af radioteleskoper. Derefter blev en meget nøjagtig måling af radioteleskop af Quasar 3C 273 afsluttet ved hjælp af en Lunar okkultation. Med dette i hånden var Dr. Maarten Schmidt fra California Institute of Technology i stand til at identificere objektet i synligt lys ved hjælp af det 200 tommer Palomar-teleskop. Ved at gennemgå de mærkelige spektrallinjer i lyset nåede Schmidt den rigtige konklusion om, at kvasarspektre udviser en ekstrem rødskift, og at det skyldtes kosmologiske effekter. Den kosmologiske rødskift af kvasarer betød, at de befinder sig i stor afstand fra os i rum og tid. Det stavede også undergangen til Steady-state-teorien om universet og gav yderligere støtte til et ekspanderende univers, der stammede fra en singularitet - Big Bang.
Forskerne, Yue Shen og Luis C. Ho er fra Institute for Astronomy and Astrophysics ved Peking University, der arbejder med Carnegie Observatories, Pasadena, Californien.
Referencer og videre læsning:
“Mangfoldigheden af kvasarer, der er samlet ved akkretion og orientering”, Yue Shen, Luis C. Ho, 11. september 2014, Nature
“Hvad er en Quasar?”, Space Magazine, Fraser Cain, 12. august 2013
“Interview med Maarten Schmidt”, Caltech Oral Histories, 1999
“Femti år af kvasarer, et symposium til ære for Maarten Schmidt”, Caltech, 9. september 2013
