اختروش یا کوازار چیست؟

 

در نیمه قرن بیستم به دنبال پیمایش‌های آسمان در طول موج‌های رادیویی علاوه بر کشف کهکشان‌های رادیویی تعدادی منابع رادیویی نیز کشف شد که منابع رادیویی ستاره گون نام گرفتند؛ چراکه برخلاف ستاره‌ها تصویر مرئی نداشتند. اختروش‌ها یا کوازارها هسته‌های فعال به شدت نورانی کهکشان‌های دوردست هستند و نام اختروش یا شبه ستاره برای این به آن‌ها داده شده است که اجرامی بسیار درخشان و نقطه‌ای همانند ستاره‌ها به نظر می‌رسند.

 

اختروش‌ها یا «Quasar» پیشتر به عنوان منابع انرژی الکترومغناطیسی شامل امواج رادیویی و نور مرئی با انتقال به سرخ زیاد شناخته می‌شدند که به ستاره‌ها شبیه بودند. باوجود بحث‌های مختلف بر سر وجودیت این شئ آسمانی همگی دانشمندان به یک توافق علمی رسیدند که یک اختروش هاله متراکم شده ماده‌است که ابر سیاهچاله یک کهکشان جوان را احاطه کرده‌است. ماهیت واقعی اختروش‌ها به درستی شناخته شده نیست اما براساس آخرین مطالعات، اخترشناسان به این نتیجه رسیده‌اند که انرژی عظیم اختروش‌ها از فروریزش مواد داخل اَبَرسیاه چاله‌ مرکزی کهکشان‌های جوان تامین می‌شود.

 

ستاره شناسی به نام«Maarten Schmidt» در سال ۱۹۶۳ کشف کرد که درخشان‌ترین خطوط نشری در طیف اخترنماها به خطوط نشری هیدروژن اتمی عادی تعلق دارد منتها با انتقال به سرخ طیفی فوق‌العاده زیاد. این خطوط در واقع همان خطوط عادی طیفی هستند که به سمت منطقه قرمز طیف یا طول موج بیشتر منتقل شدند. این انتقال به سرخ زیاد نشان دهنده دور شدن این اجرام با سرعت بسیار زیاد است. اگر سرعت شعاعی یا همان سرعت درامتداد دید را ناشی از انبساط عالم بدانیم طبق قانون هابل فاصله این اجرام نشان دهنده فاصله بسیار زیادشان نیز هست. فاصله دورترین اخترنماها به ۱۴ تا ۱۵ میلیارد سال نوری می‌رسد.

 

 

اختروش‌ها انتقال به سرخ بسیار بالایی دارند، به این معنی که آن‌ها با سرعت زیادی از ما درحال دور شدن هستند و بنابر قانون انبساط عالم هابل این نشان می‌دهد که در فاصله‌ بسیار زیادی از ما قرار دارند. بنابراین نوری که ما از اختروش‌ها دریافت می‌کنیم مربوط به میلیاردها سال قبل است، زمانی‌که عالم بسیار جوان بوده است. این اجرام از پُرانرژی‌ترین منابع شناخته شده در عالم هستند. انرژی تابش شده از یک اختروش معادل هزار میلیارد ستاره همانند خورشید است. این انرژی در تمام طول‌موج‌های الکترومغناطیسی تابش می‌شوند اما اوج انرژی معمولاً در محدوده پرتوهای فرابنفش و مرئی است.

 

طیف تابش‌شده از اختروش‌ها بسیار با طیف یک ستاره تفاوت دارد و به این طریق می‌توان اختروش‌ها را از ستاره‌ها متمایز کرد. تا کنون حدود ۲۰۰ هزار اختروش شناسایی شده است اما این همه‌ اختروش‌های موجود در عالم را شامل نمی‌شود؛ چراکه تا به حال فقط بخش کوچکی از کل آسمان برای یافتن اختروش‌ها رصد شده است. ستاره‌شناسان اختروش‌ها را در سال ۱۹۶۰ کشف کردند آن‌ها همچون کهکشان‌ها منابعی از نور و امواج رادیویی‌اند. به نظر می‌رسد که اختروش‌ها دورترین اجرام شناخته شده باشند. با این حال بسیار نورانی هستند. احتمالاً حفره‌ای سیاه در درون مرکز اختروش باعث نابودی آن می‌شود و پیش از نابود شدن اختروش نوری شفاف و درخشان پدید می‌آورد. حتی کم فروغ‌ترین اخترنماها به درخشندگی پرفروغ‌ترین کهکشان‌های سیفرت و کهکشان‌های رادیویی مجاور کهکشان راه‌شیری هستند.

 

درحالی که همواره بحث درباره ماهیت این اشیاء وجود داشت تا اوایل سال ۱۹۸۰، هیچ توافقی درباره ماهیت آن‌ها وجود نداشت و حالا یک توافق علمی وجود دارد که اختروش، یک ناحیه متراکم و فشرده در مرکز یک کهکشان بزرگ است که سیاهچاله بسیار بزرگی را احاطه کرده‌است. اختروش توسط صفحه به هم پیوسته اطراف سیاهچاله، قدرت خود را به دست می‌آورد. درخشان‌ترین اختروش‌ها با سرعتی انرژی خود را ساطع می‌کنند که می‌تواند فراتر از خروجی میانگین کهکشان‌ها باشد که معادل با یک تریلیون خورشید است. ستاره شناسان چندی پیش با بررسی ۱۴۰ هزار اختروش، سرعت انبساط کیهان را طی ۱۰.۸ میلیارد سال گذشته، تاکنون اندازه گیری و ترسیم کردند.

 

 

 

انرژی بسیار زیاد اخترنماها همانند کهکشان‌های فعال منبع انرژی این اجرام ریزش گاز بر روی یک سیاهچاله است. شواهد بسیار زیادی نشان می‌دهند که اخترنما در واقع هسته کهکشان‌های فعال است. در تصویربرداری‌های دقیق هاله‌ای اطراف بعضی از اخترنماها دیده می‌شود که ناشی از برهم کنش و بلعیدن ستاره‌های اطراف است. این برهم کنش‌ها دربسیاری از اخترنماها موجب به وجود آمدن فواره‌های گازی «جت» می‌شود که مانند فواره‌های گازی مشهود درنزدیکی کهکشان‌های رادیویی هستند. از آنجایی که میزان مصرف گاز اخترنماها صدها برابر جرم خورشید در سال است عمر آن‌ها باید کم باشد بنابراین اخترنماها باید مرحله‌ای موقت از وجود یک کهکشان باشند.

 

از آنجایی که اخترنماها بسیار دور دست هستند با مشاهده آن‌ها در واقع به زمان‌های بسیار دور و در واقع اوایل شکل گیری کیهان می‌نگریم برای مثال وقتی به یک اخترنما با فاصله ۱۴ میلیارد سال نوری نگاه می‌کنیم. با توجه به اینکه عمر کیهان در حدود ۱۵ میلیارد سال است با مشاهده آن‌ها به زمانی نگاه می‌کنیم که عمر کیهان تنها یک میلیارد سال بوده است. با آمار برداری از اخترنماها متوجه می‌شویم که بیشترین چگالی اخترنماها در فاصله ۱۳ میلیارد سال نوری است یعنی زمانی که عمر کیهان ۲ میلیارد سال بوده تعداد آن‌ها بسیار بیشتر بوده است. براساس نظریه‌های موجود این اجرام در حال حاضر بیشتر در مرکز کهکشان‌های بزرگ قرار دارند ولی سرعت بلعیدن گازهای اطراف و در واقع تغذیه در مورد آن‌ها کم شده است.

 

خورشید ما در منطقه‌ای از کهکشان راه شیری متولد شده که بقایای ستارگان مرده و بسیار پرجرمی در آن وجود داشته است. هنگامی که این ستارگان ابرپرجرم در اثر انفجار ابرنواختری نابود می‌شوند، مولکول‌های سنگین را به وجود می‌آورند و آن‌ها را در فضای اطراف پرتاب می‌کنند. تحقیقاتی که به تازگی در دانشگاه منچستر انگلیس انجام شده، نشان داده است که در جهان اولیه این ذرات غبار از سیاهچاله‌های ابرپرجم و بسیار فعال یا همان «کوازارها» تامین می‌شد. کوازارها سیاهچاله‌های بسیار گرسنه، فعال، پرجرم و پیر هستند که در اوایل شکل‌گیری جهان بوجود آمدند و به واسطه روشنایی خیره کنندشان از فاصله بسیار دور و از مرزهای جهان قابل مشاهده‌اند.

 

این سیاه‌چاله‌ها آنقدر آشفته‌اند که میزان مواد بیرون ریخته شده آن‌ها از میزان موادی که می‌بلعند بیشتر است. اسپیتزر نشان داده است که مواد خارج شده از این کوازارها شامل میزان بسیار زیادی از ذرات مولکولی پیچیده است. برای نمونه کوازاری که ۸ بیلیون سال نوری از ما فاصله دارد، مواردی چون عناصر تشکیل دهنده شیشه، ماسه، مرمر و حتی سنگ‌های قیمتی چون یاقوت سرخ و آبی را به بیرون پرتاب می‌کند.

 

تلسکوپ فضایی هابل ناسا از مجموعه‌ای اشیاء سبز رنگ باریکی که به ارواح زودگذر معروف هستند و در اطراف کوازارها سوسو می‌زنند و سپس کمرنگ می‌شوند عکس‌برداری کرده است. تکرار یک ساختار هشت تایی غیر معمول همراه با هسته پر انرژی ممکن است چنین رفتارهای گیج کننده‌ای در کهکشان ارائه دهند. ساختار این پدیده از حلقه‌های درخشان، اشکال حلزونی و درهم بافته تشکیل شده است و آن‌ها از یک الگوی واحد متناسب تشکیل نشده‌اند. بیل کیل از دانشگاه آلاباما شهر تاسکالوسا ایالت آلاباما بررسی تصاویر هابل را آغاز کرده است. کیل معتقد است که ویژگی‌های به دست آمده بینشی گیج کننده از رفتار کهکشان با هسته پر انرژی ایجاد کرده است.

 

این پدیده از گسترش حلقه‌های نازک خارج کهکشان که توسط اشعه ماوراء بنفش قدرتمند در یک سیاهچاله در مرکز کهکشان روشن شده است تشکیل شده است. فعال‌ترین این هسته کهکشانی کوازارهاست که در آن مواد «infalling» به یک نقطه که در آن نور به اعماق فضا می‌درخشد قرار دارد. پرتوها توسط یک دیسک درخشان، متشکل از گاز فوق گرم محاصره شده، تولید می‌شود. رشته‌های درخشان به ما می‌گوید که کوازارها یک باره دچار ساطع شدن انرژی عظیم شدند یا با تغییرات بسیار سریع اتفاق افتادند. یک توضیح احتمالی این است که یک جفت سیاه چاله در این پدیده درحال چرخش شرکت می‌کنند و درحال تامین انرژی کوازارها هستند و این می‌تواند روشنایی آن را تغییر دهد.

 

پرتو کوازار باعث ایجاد یک رشته نامرئی در اعماق فضا از طریق یک فرآیند به نام «photoionization» درخشان می‌شود. اتم اکسیژن در رشته‌ها با جذب نور از کوازار به آرامی آن را دوباره منتشر می‌کنند و این پدیده بیش از هزاران سال طول می‌کشد. دیگر عناصر شناسایی شده در این رشته‌ها هیدروژن، هلیوم، نیتروژن، گوگرد و نئون هستند. 

 

بیل کیل، سرپرست یکی از این پروژه‌های نجومی می‌گوید: «عناصر سنگین در هنگام بالغ شدن پدید می‌آیند و گازها در حومه کهکشان از انفجار هسته سرچشمه می‌گیرند». رشته‌هایی که سبز دیده می‌شوند یک دنباله طولانی گازی هستند که از ادغام دو کهکشان به دور آن تنیده شدند. این سازه عظیم به جای اینکه در سیاه چاله کوازار انفجار ایجاد کنند با فاصله ده‌ها هزار سال نوری از آن به آرامی در حال چرخش در کهکشان به دور میزبان خود هستند و پس از ادغام با آن عمرشان به پایان می‌رسد.

 

 

ما این خطوط گرد و غبار چرخان متشکل از گاز را می‌بینیم و یک مدل ریاضی برای چگونگی چرخش این مواد به دور کهکشانشان یافتیم. به طور بالقوه، می‌توان گفت ما درحال دیدن این پدیده پس از افتادن یک کهکشان کوچکتر غنی از گاز به درون یک کهکشان بزرگتر که ۱٫۵ میلیارد سال پیش اتفاق افتاده است، هستیم. این پدیده اتفاقی نیست و با ادغام کهکشان و نیز با ریختن مواد به سیاهچاله مرکزی، درواقع تولد یک کوازار آغاز می‌کند. کهکشان راه شیری ما با کهکشان آندرومدا (M۳۱) در حدود ۴ میلیارد سال پیش ادغام شده است. سیاه چاله‌ها در هر کهکشان می‌توانند این سیکل را دوباره تکرار کنند. بنابراین در آینده دور، سیستم کهکشانی ما هم می‌تواند این پدیده را تجربه کند.