Caracteristicile quasarilor

Până acum, au fost descoperiţi peste 200 000 de quasari, aflaţi la distanţe cuprinse între 600 milioane şi 28 miliarde ani-lumină de Pământ, dar cei mai mulţi sunt situaţi la distanţe mai mari de 3 miliarde de ani-lumină.  Cel mai strălucitor quasar ce se poate vedea de pe Pământ este  3C 273, cu o magnitudine absolută de −26.7 . Acesta apare pe cerul nopţii în constelaţia Virgo. Având o magnitudine aparentă de 12.8, se poate vedea prin telescopul unui astronom amator. Dacă ar fi situat la numai 33 de ani-lumină de Pământ, acest obiect cosmic ar apărea pe cer lafel de strălucitor ca şi Soarele.  Un quasar mai strălucitor a fost descoperit în 1998 –  APM 08279+5255, cu o magnitudine absolută de -32.2.

 

În urma studiilor, s-a demonstrat că aceste obiecte cosmice erau mult mai comune la începutul universului. Quasarii arată că găurile negre supermasive cresc rapid, odată cu masele stelelor din galaxia gazdă, într-un fel neînţeles până acum de către oamenii de ştiinţă. O presupunere ar fi accea că jeturile, radiaţia şi vânturile produse de quasari ar opri formarea de stele noi în galaxia gazdă. În plus, radiaţia radio puternică emisă de quasari ar împiedica roiurile globulare ale galaxiilor să se răcească şi să „cadă” peste galaxia centrală.

Luminozitatea quasarilor variază în timp – într-o lună, o săptămână, o zi sau chiar în câteva ore. Acest lucru dovedeşte că aceste obiecte generează şi emit energie dintr-o regiune foarte mică. Astfel, având în vedere puternica energie a quasarilor, se poate afirma că sursa de putere a lor este mult mai eficientă decât fuziunea nucleară din interiorul stelelor. Energia gravitaţională eliberată la căderea uui obiect într-o gaură neagră este singurul proces cunoscut ce poate produce o asemenea energie.

În general, un quasar are o luminozitate de 10⁴⁰ W. Pentru ca acest lucru să se întâmple, o gaură neagră supermasivă trebuie să consume, anual, materialul provenit de la 10 stele. Dar, cei mai luminoşi quasari cunoscuţi consumă materialul echivalent a 1 000 de stele cu masa Soarelui. Cel mai mare quasar consumă materie echivalentă cu a 600 de planete de mărimea Pământului într-un minut. Atunci când aceste corpuri cosmice nu mai pot sau nu mai au cu ce să se „hrănească” la rate atât de mari ca cele prezentate mai sus, ele devin inactive, iar când termină de acreat gazul şi praful din împrejurimi, se transformă într-o galaxie obişnuită.

Studiind quasarii, s-a observat existenţa unor elemente mai grele decât heliul. Acest lucru indică faptul că în galaxiile  de la începutul Bing Bangului  s-au format stele, mai exact stele numite de populaţia III – cele mai fierbinţi şi masive stele cu o masă de la 100 până la 1 000 de ori mai mare decât a Soarelui. Lumina acestora nu a ajuns până acum până la noi.

 

Anunțuri

Mari enigme din astronomie

Ştim că totul a început cu Big Bang. Atunci a apărut materia, energia, spaţiul şi timpul, mai exact Universul. Dar este sau nu infinit universul? Care este forma lui?  Este unul singur sau există o multitudine de universuri? Ce reprezintă viaţa în Univers, un hazard, sau ceva foarte comun? Fie că suntem singuri sau nu, noi, oamenii, ne punem aceste întrebări. Existăm. Investigăm. Descoperim.

Antimateria

Teoretic vorbind, antimateria există. Ea poate fi obţinută în acceleratoarele de particule. Dar, existenţa ei în spaţiu este doar intuită. Nimeni nu a găsit antimaterie în spaţiu până acum.

Conform oamenilor de știință, la formarea universului au fost create două cantități egale de materie și antimaterie. Ar fi trebuit, deci ca cele două cantități să se anihileze reciproc. Datorită unui fapt încă necunoscut, acest lucru nu s-a întâmplat, iar cantitatea de antimaterie în univers este în prezent foarte redusă.

Extratereştri

Acum 150 de ani se ofereau recompense pentru descoperirea extratereştrilor de pe alte planete decât Marte. Se considera că pe „planeta roşie” există cu  siguranţă extratereştrii.

Odată cu progresul ştiinţei şi „era cosmică”, existenţa extratereştrilor nu a putut fi demonstrată. Opportunity şi Spirit au arătat că nu există viaţă pe Marte. Dar asta nu apus capăt căutării. Dimpotrivă, oameni de ştiinţă din toată lumea se află în căutare de forme de viaţă în univers.

Omul este o formă de viaţă inteligentă. Deci, acesta tinde să creadă că există şi alte fiinţe asemenea lui, măcar ca nivel al inteligentei. Stephen Hawking spunea că  ” ideea existenţei extratereştrilor este perfect raţională, însă întâlnirea cu ei s-ar putea dovedi devastatoare pentru specia umană, aşa că poate n-ar trebui să ne străduim atâta să intrăm în contact cu ei.”

Astăzi, programul SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) şi ufologi amatori cercetează cerul în speranţa de a găsi un semnal din partea extratereştrilor.

Energia şi materia neagră

Se presupune că Universul este alcătuit în proporţie de 73% din energie neagră, 23%, materie neagră, 3,6%, gaz intergalactic şi numai 0,4% stele.

Energia şi materia neagră sunt componente misterioase ce nu se văd, nu se simt, dar sunt acolo. Au fost numite în acest mod pentru că negrul simbolizează culoarea necunoscutului.

Energia neagră generează o forță care se comportă ca o gravitație negativă şi care ar putea explica accelerarea expansiunii universului.

Materia neagră este o substanță formată din particule încă nedetectate experimental din cauză că ea nu emite radiații. Galaxia noastră, Calea Lactee, ar putea conţine materie neagră în proporţie de 90%. Aceasta ar putea fi formată  din obiecte cu luminozitate mică, ca, de exemplu, stele pitice maro şi găuri negre, dar se crede că, în cea mai mare parte, este formată din particule neobişnuite, a căror natură nu a fost încă descoperită.

Timpul

Ce este timpul? Doar o măsură a duratei evenimentelor? În filosofie, timpul este definit ca un flux neîntrerupt, ireversibil, care nu poate curge decât într-o singură direcție. În fizică, timpul este  o dimensiune a naturii. În accepţiunea clasică acesta este continuu, dar  teoria mecanicii cuantice dispută această calitate. Pentru oameni, timpul înseamnă trecut, prezent şi viitor şi cu ajutorul lui este sesizată o ordine în timp a evenimentelor.

Se spune că timpul a început cu Bing Bang şi se va sfârşi odată cu acesta. Este timpul  o insuşire a materiei? Este o iluzie?

Începutul şi sfârşitul universului

Acum 13,7 miliarde de ani. Big Bang. O explozie de proporţii inimaginabile a unui punct fără dimensiuni şi cu energie infinită (singularitate). Apariţia universului. Dar ce a cauzat această explozie? Dacă totul s-a format după Big Bang, ce era înainte?

Împrăştierea materiei şi energiei declanşate de Big Bang continuă şi azi. Universul se află în expansiune. Dar până când? Orice se naşte are şi un sfârşit. Care va fi sfârşitul universului? Nu se ştie când va înceta să existe universul. În schimb, există două scenarii posibile despre felul cum se va sfârşi totul.

Universul are o anumită densitate de masă-energie. S-a calculat că, dacă densitatea ar depăşi valoarea critică, gravitaţia ar determina încetarea expansiunii Universului şi prăbuşirea lui printr-o mare implozie – Big Crunch. În acest scenariu, toată materia şi energia s-ar prăbuşi într-o singularitate infinit de densă şi de fierbinte, într-un fel de Big Bang inversat. Acest lucru nu s-ar putea întâmpla decât peste 10 miliarde de ani. Dar, dacă densitatea Universului ar fi mai mică sau egală cu valoarea critică, Universul s-ar extinde la infinit, deşi viteza lui de extindere ar fi treptat redusă de gravitaţie. În acest caz, Universul ar cunoaşte un proces îndelungat de răcire – Big Chill, în urma căruia ar dispărea.

Universuri multiple

 

Universurile paralele au fost întotdeauna o temă preferată a autorilor sci-f. Însă, unii oameni de ştiinţă întrevăd în fizica cuantică posibilitatatea existenţei mai multor universuri. Astfel, ar putea exista un număr infinit de universuri, fiecare cu legi diferite ale fizicii. Universul nostru ar putea coexista cu alte membrane, alte universuri care sunt de asemenea în expansiune. S-ar putea ca universul nostru să nu fie decât „un balon plutind într-un ocean de alte baloane”.

Forma Universului

 

Nu putem vedea marginile Universului. Nu ştim dacă este finit sau infinit. Atunci cum vom şti care este forma lui? Există teorii asupra acestei chestiuni şi au fost propuse câteva modele.

Universul poate fi plat – model realizat pe baza unor masuratori precise ale temperaturii radiaţiei de fond, de catre WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe – sonda spaţiala lansată în 2001), sferic – un model propus în 2003 care descrie geometria globală a Universului drept un poliedru cu 12 feţe pentagonale plate, sau cu formă de pâlnie – aşa-numitul model Picard, publicat în 2004, potrivit căruia Universul are forma pâlniei unei trompete, model elaborat pe baza studierii radiaţiei cosmice de fond.

Big Crunch şi Big Chill

Până de curând, cosmologii credeau că un singur factor, densitatea de masă-energie a Universului, va determina soarta Universului. Densitatea masei şi a energiei au fost măsurate simultan, pentru că Einstein a demonstrat că acestea sunt echivalente şi interschimbabile.

Astfel, s-a calculat că, dacă densitatea ar depăşi valoarea critică, gravitaţia ar determina încetarea expansiunii Universului şi prăbuşirea lui printr-o mare implozie – Big Crunch. În acest scenariu, toată materia şi energia s-ar prăbuşi într-o singularitate infinit de densă şi de fierbinte, într-un fel de Big Bang inversat. Acest lucru nu s-ar putea întâmpla decât peste 10 miliarde de ani.

Dar, dacă densitatea Universului ar fi mai mică sau egală cu valoarea critică, Universul s-ar extinde la infinit, deşi viteza lui de extindere ar fi treptat redusă de gravitaţie. În acest caz, Universul ar cunoaşte un proces îndelungat de răcire – Big Chill, în urma căruia ar dispărea.

Cercetările au dus la descoperirea faptului că Universul are proprietăţi care sugerează că este aproape „plat” şi are o densitate egală cu exact valoarea critică.

Soarta lui părea să fie expansiunea eternă. Totuşi, la sfârşitul anilor 1990 au avut loc noi descoperiri care au arătat că expansiunea Universului nu încetineşte.

Primele stele

Primele stele s-au format la 200 de milioane de ani după Big Bang şi erau compuse, aproape în întregime din hidrogen şi heliu, pentru că nu existau alte elemente.

Fizicienii cred că nebuloasele, în care se formau aceste stele, s-au condensat în aglomerări mai mari decât cele de astăzi. Stelele erau probabil foarte mari şi foarte fierbinţi,  având o masă de la 100 până la 1 000 de ori mai mare decât a Soarelui. Acestea au existat, probabil, doar câteva milioane de ani înainte de a sfârşi ca hipernove – evenimente asociate azi cu formarea găurilor negre şi cu explozii violente de raze gamma.

Lumina ultraviolet emisă de stelele masive ar fi putut declanşa reionizarea hidrogenului – transformându-l din nou dintr-un gaz neutru în gazul ionizat (cu sarcină electrică) de astăzi.

George Gamow

George Gamow a fost un fizician american de origine ucraineană care a avut un rol important în dezvoltarea teoriei Big Bang.

Studiile sale au fost influenţate de conceptul „Big Bang” – original al lui Georges Lemaître. Împreună cu studenţii săi, Alpher şi Hermann Gamow a estimat că temperatura actuală a Cosmosului este de 5K.

Apariţia Materiei

La o microsecundă (10 -6 secunde) după Big Bang Universul avea o temperatură de  10 13 K , suficient de rece pentru a permite combinarea dintre quarcii „sus” şi quarcii „jos” cu gluoni, formând protoni şi neutroni.

La 100 de secunde după Big Bang aveau loc ciocniri între protoni şi neutroni. Astfel au început să se formeze nuclee de He-4 (2 protoni şi 2 neutroni) şi cantităţi mici de He-3 (2 protoni şi un neutron), Li (3 protoni şi 4 neutroni) şi deuteriu (un proton şi un neutron).

Aceste reacţii, numite nucleosinteze primordiale, s-au terminat în 2-3 minute. Se formaseră deja 98% dintre atomii de He existenţi astăzi.

La aproximativ 300 000 ani după Big Bang, temperatura scăzuse la 2 700 °C iar protoni şi nucleele atomice au început să capteze electroni – s-au format primii atomi. Materia s-a separat de radiaţie, iar fotonii au fost eliberaţi în Univers. Aceştia pot fi detectaţi şi acum, după 13.7 miliarde, sub forma radiaţiei cosmice de fond de microunde.

La început

Big Bang nu a fost o explozie în spaţiu, a fost o expansiune a lui. Nu se ştie exact ce s-a întâmplat în primul moment de după Big Bang  (numit era Planck), dar se crede că, această perioadă a fost urmată de separarea gravitaţiei de celelalte forţe din natură, lucru ce se poate observa în imaginea de mai jos.

Separarea forţelor a provocat „inflaţia” – o perioadă scurtă de expansiune rapidă, ce a avut loc la 10–36  secunde după Big Bang. 

Inflaţia a provocat ca Universul să fie extrem de neted şi de plat – forma lui de astăzi.
La 10-32  secunde după Big Bang, Universul era o „supă de particule” şi antiparticule fundamentale: quarci, antiquarci, gluoni iar temperatura era 1027K.