Observarea quasarilor

Primii quasari au fost observaţi prin telescoape radio la sfârşitul anilor 1950. Atunci, au fost consideraţi surse de unde radio, dar fără corespondent în lumina vizibilă. Până în anii 1960, fuseseră descoperite sute de asemenea obiecte. În 1960, astronomii au reuşit să asocieze undele radio provenite de la 3C 48 cu un obiect ce putea fi observat şi la lumina vizibila. Ei au putut vedea un punct ce părea să fie o stea albastră foarte puţin strălucitoare şi i-au putut obţine spectrul. Aceştia au considerat că este o anomalie, acesta având linii de emisie necunoscute. Mai târziu, în 1962, un alt quasar a putut fi analizat – 3C 273. Spectrul acestuia arăta aceleaşi linii de emisie ciudate. Astronomul Maarten Schmidt a realizat atunci că acele linii nu erau altceva decât linii spectrale deplasate foarte mult spre roşu. De fapt, 3C 273, de îndepărta de noi cu o viteză  de 47,000 km/s.

În 1964   astrofizicianul Hong-Yee Chiu a dat numele de quasar, în încercarea sa de a abrevia numele de „sursă radio cvasi-stelară”, cum erau cunoscute aceste obiecte cosmice în acel timp.

În 1979 a foat descoperit primul quasar dublu –  Q0957+561, şi odată cu acesta a fost demonstrat efectul de lentile gravitaţionale, prezis de teoria relativităţii generale a lui Albert Einstein. Conform acestuia, între două surse aflate la distanţe mari (de exemplu, o galaxie îndepărtată şi Pământul), materia este distribuită într-un mod în care poate să curbeze lumina provenită de la sursă (galaxia), în timp ce ajunge la observator (Pământul).

În 1980, s-a constatat că, luminozitatea enormă a quasarilor este datorată discurilor de acreaţie ale găurilor negre centrale supermasive. Această producere de energie se termină odată ce gaura neagră supermasivă consumă tot gazul şi praful de lână ea. Astfel, putem înţelege de ce quasarii sunt obiecte foarte comune universului timpuriu. Acest lucru sugerează că, majoritatea galaxiilor, printre care şi Calea Lactee, au trecut cândva printr-o perioadă când au fost active. În favoarea acestei teorii vin observaţiile care arată că în galaxiile asemănătoare Căii Lactee nu există suficientă materie centrală pentru a putea „hrăni” gaura neagră supermasivă pentru ca aceasta să poată produce radiaţie.

 

 

 

 

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.

 

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.