تخيل أنك تنظر إلى المنازل الحمراء ، وأحيانًا ترى غرابًا يطير في الماضي. يمكن للغراب والمنزل أن يفصل بينهما أميال ، لذلك يجب أن يكون هذا مستحيلًا ، أليس كذلك؟ حسنًا ، وفقًا لمسح جديد إذا نظرت إلى الكوازار ، فسترى مجرة أمام 25٪ من الوقت. ولكن بالنسبة لانفجارات أشعة جاما ، هناك دائمًا مجرة متداخلة. على الرغم من أنه يمكن فصلها بمليارات السنين الضوئية. اكتشف ذلك. تحدث لي د. جايسون اكس بروكاسكا ، من جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، عن النتائج الغريبة التي توصلوا إليها ، وما يمكن أن يكون السبب.
الاستماع إلى المقابلة: فرق محير (7.8 MB)
أو اشترك في البودكاست: universetoday.com/audio.xml
فريزر كين: حسنًا ، لمنح الناس خلفية ، ما الفرق بين انفجار أشعة غاما والكوازار؟ أعتقد أنها مختلفة تمامًا.
دكتور بروكاسكا: نعم ، ربما سأبدأ بالتشابه. كلاهما أشياء مثيرة للاهتمام لدراسة علم الكون لأنها أشياء مشرقة للغاية. التشابه الآخر هو أننا نعتقد أن كلاهما مرتبطان بالثقوب السوداء ، ولكن بعد ذلك ، هناك فرق كبير بين نوعي الأشياء. يُعتقد أن النجوم الزائفة هي ثقوب سوداء فائقة الكتلة - لذا فهي ثقوب سوداء ، لكنها ضخمة للغاية ، في بعض الحالات ضخمة مثل المجرة. تسخين الغازات على الثقب الأسود والضوء الذي نراه هو الكوازار. نظرًا لأنها ضخمة للغاية ، يمكنها تراكم الكثير والكثير من الغازات ، ونتيجة لذلك ، يمكن أن تتألق بشكل ساطع جدًا والذي يمكن رؤيته من مسافات كبيرة جدًا.
تنفجر أشعة غاما ، على الأقل ، التي تستند إليها هذه الورقة - هناك نوعان - هي نتيجة نجم ضخم ، نجم واحد ، ولكنه ضخم جدًا ، بترتيب 10-50 مرة مثل شمسنا ، يصل بموت نجم. في نهاية عمرها الطبيعي. عند موته ، يخلق ثقبًا أسودًا ، وبعض جزء من هذه النجوم ، نعتقد أنه يخلق انفجارات أشعة غاما.
فريزر: وقمت بعمل مسح لأشجار النجوم الزائفة وأشعة جاما ، وماذا وجدت؟
دكتور بروكاسكا: لقد قمت بوضع الطالب في مشروع مع الكوازارات أولاً. هناك قاعدة بيانات عامة تسمى Sloan Digital Sky Survey ، وقد تم مسح جزء كبير من السماء الشمالية. وقد أخذوا أطياف من ما يقرب من مليون قطعة ، معظمها مسح مجرة في قلبه. بالإضافة إلى دراسة المجرات ، فقد درسوا أيضًا النجوم الزائفة. لقد أخذوا التحليل الطيفي لحوالي 60،000 كوازار الآن ، وأصدروا هذه البيانات بشكل علني لأي شخص على الكوكب يريد ذلك. أكثر أو أقل ، تجولنا في قاعدة البيانات هذه ، بحثًا عن توقيعات المجرات التي تقع بيننا وبين النجوم الزائفة. لذا إذا كان لديك كوازار على مسافة كبيرة جدًا ، لأنهم يميلون إلى الكذب ، فهناك احتمال بوجود مجرة كبيرة جدًا بيننا وبين الكوازار. تكشف المجرة عن نفسها بخطوط الامتصاص على الكوازار. لذا تقوم بتحليل طيف الكوازار ، وترى هذه الميزات المرتبطة بالكوازار المميزة جدًا ، ولكن قد ترى غياب الضوء في هذه الحالة. بصمة المجرة نفسها التي تقع مصادفة بيننا وبين الكوازار. هذا النوع من العلوم هو شيء قمت به منذ 12 عامًا حتى الآن. لقد قمت بدراسة طلابي من خلال 50000 كوازار في استطلاع Sloan ، وأحصي عدد المرات التي توجد فيها مجرة تقع بيننا وبين الكوازار. هذه هي الخطوة الأولى ، وهناك الكثير من العلوم التي يمكن أن تخرج من مثل هذا البحث عن هذه المجرات.
فريزر: لذا قد لا تتمكن من الرؤية بصريًا إذا كانت هناك مجرة هناك ، ولكن يمكنك اكتشافها.
دكتور بروكاسكا: هذا صحيح. درب التبانة الخاص بنا مليء بالنجوم والغاز والغبار. فيما يتعلق بالباريونات ، البروتونات والنيوترونات. المراحل الثلاث الرئيسية التي يقيم بها الباريون في درب التبانة هي النجوم ، التي تراها بسهولة تامة ، الغاز ، الذي يكون غير مرئي إلى حد ما ، ولكنه ينبعث عند 21 سم - وهي تقنية معروفة جيدًا تستخدم لرسم الغاز في مجرتنا باستخدام التلسكوبات الراديوية. لكن الغاز يمكن أن يمتص الضوء أيضًا. تنبعث منه أطوال موجية 21 سم ، لكنها تمتص أيضًا عند ترددات محددة. سوف تمتص الضوء من كائن في الخلفية. وإلى حد كبير ، لا تحتوي جميع المجرات على نجوم فحسب ، بل على الغاز الذي تشكله هذه النجوم ، ويمكن للمرء اكتشاف المجرة ، توقيع تلك المجرة من خلال دراسة الغاز. وهذه هي التقنية التي نستخدمها للكوازارات ، وهي نفس التقنية التي نستخدمها لرشقات أشعة جاما.
فريزر: صحيح ، وماذا وجدت مع رشقات أشعة جاما؟
دكتور بروكاسكا: في الواقع ، هناك نقطة مهمة تركتها عند مقارنة الكوازارات مع رشقات أشعة غاما وهي أنها مشرقة جدًا. كما هو الحال مع أسمائهم ، فإنهم يطلقون الكثير من أشعة جاما ، لكن جزءًا جيدًا منها - بالتأكيد أكثر من النصف - ينبعث أيضًا إشعاعًا في الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية والضوء البصري وحتى ضوء الراديو ، وهي مشرقة جدًا في تلك الترددات . وهكذا يمكننا رؤيتها عبر الكون في الترددات فوق البنفسجية أو الضوئية ، واستخدامها لدراسة الغاز الذي يقع بيننا وبين انفجار أشعة غاما. ما هو مختلف في الكوازارات ، في الوقت الحالي على الأقل ، هو أنه تم اكتشاف عدد أقل من رشقات أشعة غاما. إنه يتطلب قمرًا فضائيًا لاكتشاف هذه الظواهر ، وهي كمية لا بأس بها من التكنولوجيا التي لم تكن موجودة على مستوى كبير حتى وقت قريب. لذا فإن عدد هذه الأشياء التي تم اكتشافها لا يزال أرقامًا في الألفيات ، ولكن فقط 1-200 يمكننا دراستها بتفصيل كبير. هذا ما كنا نفعله ، حتى لو أخذنا مجموعة فرعية من 100 شخص أو نحو ذلك ، اكتسبوا طيف انفجار أشعة غاما ، وبحثوا مرة أخرى عن توقيع المجرات التي تقع بيننا وبين الانفجار ، مرة أخرى عبر الغاز. والنتيجة هي أنه بينما لدينا عينة صغيرة من انفجارات أشعة غاما ، فإن هناك زيادة كبيرة بشكل ملحوظ في عدد أكبر من المجرات نحو رشقات أشعة غاما ، ثم هناك نحو أشباه النجوم.
فريزر: كم عددهم؟
دكتور Prochaska: الرقم الآن 4 ، وقد تم قياسه جيدًا ، أود أن أقول أن الخطأ 1 ، لذا 4 زائد أو ناقص 1. ما هو مهم هو أنه تحسين. قد يتحول التحسين في يوم من الأيام إلى 3 أو ربما 1.5 ، ولكن التحسين على الكوازار سليم للغاية.
فريزر: لسبب ما ، هناك عدد أكبر من المجرات بيننا وبين انفجارات أشعة غاما البعيدة أكثر مما يوجد بيننا وبين النجوم الزائفة. كيف هذا ممكن؟ إنهم بعيدون جدا.
دكتور بروكاسكا: صحيح ، وهذا هو الشيء الذي يجب التأكيد عليه أولاً أنه في البداية ، لا نتوقع أن المجرات التي نختارها بشكل عشوائي نحو الكوازارات أو انفجارات أشعة غاما لها أي علاقة بمصدر ضوء الخلفية هذا. مرة أخرى ، نجد الكوازار على مسافة كبيرة منا ، والمجرة أيضًا على مسافة منا ، ولكن أيضًا ، في نفس الوقت ، مسافة كبيرة جدًا من الكوازار. لدرجة أنك لا تتوقع أي ارتباط ، لا يوجد ارتباط جاذبي ، ولا كهرومغناطيسي ، ولا ارتباط مادي بين المجرة التي نحددها والكوازار. وينطبق الشيء نفسه على تجربة انفجار أشعة غاما. انفجارات أشعة جاما على مسافة كبيرة منا ، نرى المجرات نحوها - هم على مسافة كبيرة منا ، ولكن أيضًا على مسافة كبيرة من انفجار أشعة غاما. ومرة أخرى ، ليس لدينا توقعات مسبقة لأي علاقة مادية بين تلك المجرة وانفجار أشعة غاما التي تقع خلفها. بالتأكيد على السطح إنه مذهل للغاية ، الاختبار واضح جدًا. رد فعلنا الفوري هو ، ما الذي يحدث؟
هناك ثلاثة تحيزات أو تفسيرات - في علم الفلك نسميها تحيزات الاختيار. والتفسيرات الرئيسية الثلاثة ، التفسيرات الواضحة ، التي يمكن أن تمنحك هذه النتيجة هي أولاً: الغبار. المجرات ، كما قلت ، لها المادة على ثلاث مراحل: في النجوم والغاز والغبار. معظم المجرات ، أو ربما كل المجرات تحتوي على غبار داخلها. والجانب الرئيسي للغبار هو أنه يطفئ مصدر الخلفية. إذا قمت برش بعض الغبار بينك وبين الكوازار ، وسوف تجعله أكثر خفوتًا. تحتوي كل هذه المجرات على غبار فيها ، ويمكنك أن تتخيل بالفعل فقدان النجوم الزائفة ، عندما تقوم بهذا المسح عبر السماء بأكملها. سوف تحجب المجرات التي تحتوي على الكثير من الغبار الكوازار ، ولن تنظر إليها أبدًا. لن يتم احتسابها في عينتك أبدًا. لكن رشقات أشعة غاما ، التي تم اكتشافها باستخدام نهج مختلف تمامًا ، باستخدام أشعة غاما ، لن تكون حساسة لهذا الغبار - ستظل من المحتمل أن تكتشف انفجار أشعة غاما وتحسبه في عينتك. لذا سينتهي بك الأمر بإفراط في حساب الأشياء في عينة أشعة جاما ، مع عدم وجود النجوم الزائفة بسبب الغبار. السبب وراء عدم اعتقادنا أن هذا هو الجواب هو أن لدينا فكرة جيدة عن مقدار الغبار في المجرات ، ولا يكفي إزالة ما يكفي من النجوم الزائفة من العينة لتعويض الفرق بعامل 4.
إذن هذا هو التفسير رقم 1. الرقم 2 هو أن افتراضنا المسبق ، أن الغاز ليس له علاقة بانفجار أشعة جاما أو أن الكوازار خاطئ. لقد قلت إن هذا الغاز على مسافة كبيرة منا ، ومن الكوازار ومن انفجار أشعة غاما. ربما تكون أصعب مشكلة في علم الفلك هي في الواقع قياس المسافة. أنا لا أقيس حقًا مسافة الغاز ، بل أقيس الانزياح الأحمر للغاز ، وهذا يعطيني تقديرًا للمسافة ، على افتراض أن الانزياح الأحمر يرجع إلى توسع الكون. حقا إن الانزياح الأحمر هو مجرد سرعة. لذا أنا أقيس سرعة الغاز ، وأقيس سرعة انفجار أشعة غاما. أعلم أن الاثنين مختلفان ، وأنا أعلم ذلك بحقيقة علمية مطلقة. أفترض أن الفرق في السرعات يرجع إلى توسع الكون وبالتالي المسافة بين الأجسام. ولكن من المحتمل أن انفجارات أشعة جاما قد بصقت هذا الغاز بالفعل أثناء الانفجار ، على سبيل المثال ، بسرعات عالية جدًا بحيث يكون لها سرعة مختلفة عن انفجار أشعة غاما نفسها ، وهذا هو سبب الاختلاف في الانزياح الأحمر ، و ومن ثم جعلني أقول أن لديهم مسافات مختلفة. باختصار ، التفسير للرقم 2 هو أن رشقات أشعة جاما تطلق الغاز بسرعات عالية جدًا ونقيس هذا الغاز ونطلق عليه اسم المجرة ، في حين أنه في الواقع يتم إخراج الغاز من رشقات أشعة غاما . لا يزال هذا خيارًا قابلاً للتطبيق في الوقت الحالي. الحجة المضادة لها ، وهي حجة صلبة هي أنه في كثير من الحالات ، حددنا ليس فقط الغاز ، ولكن أيضًا النجوم من المجرة التي يجب أن تستضيف هذا الغاز. لذلك ليس فقط يجب أن يتم إخراج الغاز ، ولكن يجب أن يتم إخراج مجرة بواسطة انفجار أشعة غاما ، وهذا يبدأ في توسيع الخيال.
وهذا يؤدي إلى الباب رقم 3 ، وهو عدسة الجاذبية. المجرات ، أي شيء له كتلة ، لها تأثير من خلال جعل الأشياء خلفها أكثر إشراقًا بصريًا مما هي عليه في الواقع. نعتقد أن لدينا مجرات هنا ، نحن نعلم أن لدينا تركيزًا كبيرًا ، لذا من الممكن أن تؤثر على سطوع الجسم خلفها ، وتجعل أشعة غاما أكثر إشراقًا مما كانت عليه. السبب الرئيسي وراء رؤيتنا لانفجارات أشعة جاما هو أن لدينا مجرة هناك. نحتاج إلى المجرة هناك لرؤية انفجار أشعة جاما. وهذا تأثير اختيار حيث إذا لم يكن لدينا مجرة ، فلن نراها ، وهذا يؤدي إلى وفرة من النجوم الزائفة ، حيث قد تكون النجوم الزاهية مشرقة بما يكفي بدون المجرات. والعدسة التثاقلية ، كما يمكنك أن تقول على الأرجح ، ليست شيئًا عملت عليه مباشرة ، لكن الخبراء في هذا المجال يقولون لي أن هذا ليس تفسيرًا محتملًا ، أو التفسير المهيمن للنتيجة.
فريزر: إذن ، لقد نفذت الأفكار نوعًا ما.
الدكتورة بروكاسكا: نعم ، لقد أجرينا بالتأكيد ثلاث تجارب واضحة ، هي تلك التي قد يتوصل إليها أي شخص ، ومع ذلك لدينا حجج مضادة قوية جدًا لها. توصلت مجموعة أخرى إلى فكرة رابعة أخرى ، أعتقد أنها كانت ذكية جدًا ، أن الكوازارات لها حجم مختلف عن رشقات أشعة غاما. إنها دقيقة بعض الشيء حول كيف يمكن أن يحدث ذلك فرقًا كبيرًا ، لكنهم قالوا ، ربما هذا هو التفسير ، ومع ذلك توصلنا نحن والآخرون إلى حجج مضادة قوية حقًا ضد الباب رقم 4 في هذه المرحلة. 4 الأفكار اللائقة التي تم اقتراحها لها فشل.
فريزر: ما الخطوة التالية إذن؟ أفترض أنك ستبحث عن المزيد من البيانات.
دكتور بروكاسكا: بالتأكيد أريد أن أستبعد أن الغاز مرتبط بانفجارات أشعة غاما ، أي أنه يتم إطلاقه من رشقات أشعة غاما. أود حقًا أن أثبت أن هذا بالتأكيد ليس صحيحًا ، والطريقة للقيام بذلك هي تحديد المجرة والنجوم الفعلية المرتبطة بالغاز. لذا فإن الأشخاص في فريقنا والفرق الأخرى يعودون ويبحثون عن المجرة التي تحتفظ بالغاز بالفعل. إذا لم نعثر على مجرات ، أعتقد أن ذلك سيعطي المزيد من المصداقية لفكرة أن الغاز تم طرده بواسطة انفجار أشعة جاما. لذلك هناك بالتأكيد عمل يجب القيام به في دراسة المجرات المصاحبة. في نفس الأسطر ، يمكننا استنتاج مقدار الكتلة في المجرات واختبار فرضية عدسة الجاذبية بشكل أفضل ، وكذلك معرفة مقدار الغبار الموجود في المجرات لاختبار فرضية الغبار. حتى في الوقت الذي ألعب فيه ، أعتقد أنه من المؤكد أنه يجب علينا معرفة الكثير عن المجرات نحو انفجارات أشعة جاما لمعرفة ما إذا كان هناك شيء مضحك يحدث ، أو أي خصائص أخرى يمكن أن تفسر النتيجة. الشيء الواضح الآخر الذي يجب القيام به ، والذي سيتم القيام به ، هو فقط انتظار المزيد من انفجارات أشعة غاما على طول وتكرار تلك التجربة على المزيد من خطوط الرؤية. وحاليًا ، يوجد هذا التلسكوب الفضائي NASA Swift قيد التشغيل ، حيث سنحصل على 10 ثوانٍ وربما أكثر من 100s من أشعة غاما التي يمكننا تكرار هذه التجربة عليها ، ونكتشف تمامًا مدى أهميتها الإحصائية.
فريزر: هل هناك نوع من الأفكار التي تعتقد أنها ممكنة تمامًا؟
د. بروكاسكا: أنا متأكد من أنه ستكون هناك أوراق مكتوبة على هذا المنوال. لن يكون خياري المفضل في الوقت الحالي. لكن ، أنا عالم ، أنا واقعي. لقد أحضرنا رسالة مفادها أن هناك هذا الاكتشاف الغريب ، ونظرنا بعمق في كيفية إجراء الدراسة ، وقمنا بالتفاح إلى التفاح بأفضل ما لدينا ، وأعتقد أننا قمنا بعمل عادل في هذا الصدد. هذا هو نوع الخطوة 1. الخطوة 2 ، كمراقب ، أشعر أنه يجب أن أكون قادرًا على شرح النتيجة بمجرد حصولنا عليها. كما قلت ، توصلنا إلى الأفكار الثلاثة ، وللأسف ، لا أعتقد أن أيًا من تلك الأفكار عالق في الوقت الحالي. إذا تمكنت من قتل جميع الأفكار ، وإذا كانت النتيجة تتماشى بشكل جيد مع رشقات أشعة غاما الخمسين التالية ، في هذه المرحلة عليك العودة إلى افتراضاتك الأولية ؛ واحد منهم هو علم الكونيات كما نعرفه. أنا أقول إنني قريب من ذلك ، لكن أمهلوني عامين وإذا لم تتغير الأمور عما نراه ، نعم ، أعتقد أنه يجب عليك العودة إلى الخطوة 0 في خط افتراضاتك حول الكون.
