Замислите да гледате црвене куће, а понекад видите како врана лети поред. Врана и кућа могу бити удаљене километрима, па то мора бити немогуће, зар не? Па, према новом истраживању ако погледате квазар, видећете галаксију испред 25% времена. Али за експлозије гама зрака, готово увек постоји галаксија која интервенира. Иако их је могло раздвојити милијардама светлосних година. Замислите то. Др Јасон Кс. Процхаска, са Калифорнијског Универзитета, Санта Цруз разговара са мном о чудним резултатима које су пронашли и шта би могли бити узрок.
Слушајте интервју: Загонетна разлика (7,8 МБ)
Или се претплатите на Подцаст: универсетодаи.цом/аудио.кмл
Фрасер Цаин: У реду, како би људима дао позадину, која је разлика између експлозије гама зрака и квазара? Ваљда су прилично различити.
Др Процхаска: Да, можда ћу започети са сличностима. Обоје су веома интересантни објекти за проучавање космологије, јер су изузетно сјајни предмети. Друга сличност је да верујемо да су обе повезане са црним рупама, али након тога, постоји велика разлика између две врсте објеката. Сматра се да су квазари супермасивне црне рупе - тако црне рупе, али изузетно масивне, у неким случајевима масивне као галаксије. Ударање гаса у црну рупу загрева се и светлост коју видимо је квазар. Будући да су супермасивни, могу да акумулирају пуно и пуно гаса, и као резултат, могу блистати јако, што се може видети са велике удаљености.
Избацивање гама зрака, барем на чему се заснива овај рад - постоје две врсте - резултат је масивне звезде, једне једине звезде, али прилично масивне, реда 10-50 пута веће од нашег Сунца, стиже са смрћу звезде. На крају свог природног века. Након његове смрти ствара црну рупу, а неки део ових звезда, верујемо да стварају експлозије гама зрака.
Фрасер: И направили сте истраживање кварова и рафала гама зрака и шта сте открили?
Др Процхаска: Прво сам ставила студента на пројекат са квазарима. Постоји јавна база података која се зове Слоан Дигитал Ски Сурвеи, а она је истраживала велики део северног неба. И узели су спектар вероватно близу милион објеката, углавном истраживање галаксије у средишту тога. Поред проучавања галаксија, проучавали су и квазаре. Сада су узели спектроскопију од око 60.000 квазара и податке су јавно објавили свима на планети који то желе. Више или мање, кретали смо се по тој бази података, тражећи потписе галаксија које леже између нас и квазара. Дакле, ако имате квазар на веома великој удаљености, како обично леже, постоји шанса да између нас и тог квазара постоји прилично велика галаксија. Галаксија се открива линијама апсорпције на квазару. Тако да анализирате спектар квазара, видите ове особине повезане са квазаром које су врло карактеристичне, али можда ћете приметити одсуство светлости у овом случају. Отисак саме галаксије који случајно лежи између нас и квазара. Та врста науке је нешто што се бавим задњих 12 година. Ученик је погледао ових 50.000 квазара у Слоановој анкети и избројио колико често ми имамо галаксију која лежи између нас и квазара. То је први корак, и постоји пуно науке која може доћи до такве претраге ових галаксија.
Фрасер: Дакле, можда нећете моћи да видите визуелно да ли постоји галаксија, али можете је открити.
Др Процхаска: То је тачно. Наш властити Млечни пут пун је звезда, гаса и прашине. Што се тиче бариона, протони и неутрони. Главне три фазе са којима бариони бораве у Млечном путу су звезде, које прилично лако видите, гас, који је мање или више невидљив, али испушта 21 цм - добро позната техника која се користи за мапирање гаса у нашој галаксији са радио-телескопи. Али гас такође може да апсорбује светлост. Емитује таласне дужине 21 цм, али апсорбује и на одређеним фреквенцијама. Апсорбиће светлост из позадинског објекта. И тако скоро све галаксије немају само звезде, већ и гас из кога се звезде формирају, а човек може препознати потпис те галаксије проучавањем гаса. И то је техника коју користимо за квазаре и то је иста техника коју користимо за експлозије гама зрака.
Фрасер: Да, а шта сте нашли са рафалима гама зрака?
Др. Процхаска: Заправо, једна битна ствар коју сам изоставио у поређењу квазара и гама зрака је да су они врло светли. Као и код свог имена, они емитују пуно гама зрака, али добар део њих - сигурно више од половине - такође емитује зрачење у ултраљубичастој, рендгенској, оптичкој светлости, чак и радио светлости, и врло су светли на тим фреквенцијама . И тако их можемо видети широм Универзума у ултраљубичастим или оптичким фреквенцијама и користити их за проучавање гаса који лежи између нас и праска гама зрака. Оно што је у овом тренутку другачије у квазарима јесте то што је откривено много мање експлозија гама зрака. Потребан је свемирски сателит за откривање ових појава, прилична количина технологије која до недавно није постојала на великом нивоу. Дакле, број ових ствари које су откривене још увек је у 1000-има, али само 1-200 које можемо детаљно да проучимо. То је оно што радимо, узимајући чак подмножицу од тих 100 или више, стекли смо спектар пуцања гама зрака и поново тражили потпис галаксија које леже између нас и праска, поново кроз гас. Резултат је да, иако имамо мали узорак експлозија гама зрака, значајно значајна превелика количина галаксија према експлозијама гама зрака, онда постоји и према квазарима.
Фрасер: Колико још?
Др. Процхаска: Број је сада 4, то је добро измерено, рекао бих да је грешка 1, дакле 4 плус или минус 1. Оно што је значајно јесте да је то унапређење. Побољшање се једног дана може показати као 3 или можда 1,5, али појачање у квазару је врло звучно.
Фрасер: Из неког разлога, између нас и удаљених гама зрака пушта више галаксија него што је међу нама и квазарима. Како је то могуће? Толико су удаљени.
Др Процхаска: Тачно, и то је оно што прво треба нагласити, да а приори, не очекујемо да галаксије које насумично упадају у кварсере или гама зраке имају било какве везе са истим извором светлости. Опет налазимо квазар на великој удаљености од нас, галаксија је такође на удаљености од нас, али исто тако, на врло великој удаљености од квазара. Толико да не бисте очекивали никакво удруживање; нема гравитационе асоцијације, нема електромагнетске, нема физичке асоцијације између галаксије коју идентификујемо и квазара. А исто важи и за експеримент експлозије гама зрака. Изложени гама зраци налазе се на великој удаљености од нас, видимо галаксије према њему - налазе се на великој удаљености од нас, али и на великој удаљености од пукнућа гама зрака. И опет, немамо а приори очекивања о било каквом физичком односу између те галаксије и праска гама који се крије иза ње. Сигурно је на површини прилично запањујући, тест је прилично једноставан. Наша непосредна реакција је, ок, шта се дешава?
Постоје три пристраности или објашњења - у астрономији бисмо их назвали селективним пристраностима. И три кључна објашњења, очигледна објашњења која би вам могла дати овај резултат су прво: прашина. Као што сам рекао, Галаксије имају материју у три фазе: у звездама, гасу и прашини. Већина галаксија или вероватно све галаксије имају прашину у себи. А кључни аспект прашине је да гаси позадински извор. Тако посипате мало прашине између вас и квазара, и учинићете да се онесвести. Све ове галаксије имају прашину у себи, а могли бисте замислити да заправо недостају квазари када то истраживање радите по целом небу. Галаксије које у себи имају много прашине затамнит ће квазар, а никада га нећете гледати. Никада се неће узети у ваш узорак. Али прагови гама зрака, који се откривају потпуно другачијим приступом, користећи гама зраке, не би били тако осетљиви на ову прашину - и даље бисте потенцијално открили распрснулост гама зрака и пребројали би је у свом узорку. Дакле, завршили бисте са прекомерним бројем објеката у узорку гама зрака, са недостатком квазара због прашине. Разлог зашто не мислимо да је то одговор је тај што имамо добар осећај колико је прашине галаксије, и није довољно уклонити довољно квазара из узорка да бисмо надокнадили разлику од фактора 4.
То је објашњење број 1. Број 2 би био да је наша априорна претпоставка да гас нема никакве везе са пуцањем гама зрака или је квазар погрешан. Рекао сам да се овај гас налази на великој удаљености од нас, и од квасара и од гама зрака. Вероватно је најтежи проблем у астрономији заправо већа раздаља. Ја не мерим удаљеност гаса, мерим црвено померање гаса и то ми даје процену растојања, под претпоставком да је црвено померање последица ширења Универзума. Стварно црвени помак је само брзина. Дакле, ја мерим брзину гаса, мерим брзину пуцања гама зрака. Знам да су та два различита, што знам и са апсолутном научном чињеницом. Претпостављам да је разлика у брзинама последица ширења Универзума, а самим тим и удаљености између објеката. Али могуће је да су експлозије гама зрака заправо испљувале овај гас током експлозије, рецимо, врло великим брзинама, тако да има различиту брзину од саме пуцања гама зрака, и то је разлог разлике у црвеном померању, и отуда ме натера да кажем да имају различите удаљености. Дакле, укратко, објашњење за број 2 је да гама зраци избацују гас врло великим брзинама, а ми га меримо и називамо галаксијом, јер се у ствари само гас избацује из рафала гама зрака . Тренутно је то одржива опција. Контрааргумент му је чврст и то што смо у многим случајевима идентификовали не само гас већ и звезде из галаксије која мора бити домаћин том гасу. Дакле, не само да би гас требало избацити, већ ће галаксију морати избацити рафални гама, и то почиње да шири машту.
То доводи до врата број 3, а то је гравитационо сочиво. Галаксије, било шта са масом, имају ефекта тако што предмете иза себе чине визуелно светлијим него што заправо јесу. Мислимо да овде имамо галаксије, знамо да имамо масовну концентрацију, па је сасвим могуће да они утичу на осветљеност објекта иза себе, а гама зраци праве много светлије него што би иначе били. Главни разлог зашто видимо избијање гама зрака је тај што тамо имамо галаксију. Потребна нам је галаксија да бисмо видели како се гама зрак распрснуо. А то је ефекат селекције тамо када ми не бисмо имали галаксију, не бисмо је видели, а то доводи до превелике количине квазара, где су квазари можда довољно светли без галаксија. А гравитационо сочивање, као што вероватно можете да кажете, није нешто на чему сам директно радио, али стручњаци на терену ми кажу да то није вероватно објашњење или доминантно објашњење резултата.
Фрасер: Дакле, некако вам понестаје идеја.
Др Процхаска: Да, сигурно смо прошли кроз три очигледна, она са којима би било ко дошао, и притом имамо прилично јаке контрааргументе. Друга група је смислила још једну четврту идеју, за коју мислим да је била прилично паметна, да квазари имају величину разлике од експлозије гама зрака. Мало је суптилно како би то могло направити велику разлику, али они су рекли, можда је то објашњење, али ми и други смо у овом тренутку наишли на заиста јаке контрааргументе против врата број 4. Предложене 4 пристојне идеје имају за собом неуспех.
Фрасер: Па шта је следеће? Претпостављам да ћете потражити више података.
Др Процхаска: Свакако желим искључити да је гас повезан са рафалима гама зрака, да је из пуцања гама зрака. Желео бих заиста да докажем да то сигурно није тачно, а начин да то учиним је идентификација стварних галаксија и звезда које су повезане са гасом. Тако се људи из нашег тима и других тимова враћају назад и траже галаксију која заправо држи гас. Да нисмо пронашли галаксије, мислим да би то било више веровања за идеју да се гас избацио експлозијом гама зрака. Дакле, сигурно се мора радити на проучавању повезаних галаксија. У истим цртама можемо закључити колика је маса галаксија и боље тестирати хипотезу гравитацијског сочива, као и сазнати колико је прашине у галаксијама како бисмо тестирали хипотезу о прашини. Чак и док их играм, и мислим да нам свакако треба што више научити о галаксијама ка пуцању гама зрака да видимо да ли се нешто смешно догађа или било којим другим својствима која би могла објаснити резултат. Друга очигледна ствар која ће се учинити, и то ће бити учињено, је само да сачекате да се појаве нови гама зраци и да се тај експеримент понови на више видних линија. И тако тренутно ради овај НАСА Свифт свемирски телескоп, где ћемо добити 10с можда чак 100с више експлозија гама зрака на којима можемо поновити овај експеримент, и врло солидно схватити колико је статистички значајан.
Фрасер: Да ли постоји потпуно некаква идеја која је потпуно напољу ваљда могућа?
Др Процхаска: Сигуран сам да ће постојати радови написани у том правцу. Ово засад неће бити моја омиљена опција Али, ја сам научник, ја сам реалиста. Донијели смо поруку да постоји овај осебујни налаз и веома смо тешко гледали како смо урадили студију, радили смо јабуке до јабуке најбоље што смо могли, и мислим да смо урадили добар посао у томе. То је врста корака 1. Корак 2, као посматрач, осећам да бих требао бити у стању објаснити резултат након што га добијемо. Као што рекох, смислили смо три идеје и, нажалост, мислим да ниједна од њих није остала у овом тренутку. Ако могу да убијем све идеје и ако резултат буде у складу са следећих 50 пукотина гама зрака, тада се морате вратити на почетне претпоставке; један од њих је космологија онако како је знамо. Кажем да сам негде близу тога, али дајте ми две године и ако се ствари не промене у односу на оно што видимо, да, мислим да морате да се вратите на корак 0 у свом низу претпоставки о универзум.
