فرادرساختروش چیست؟ — هر آنچه باید درباره کوازار ها بدانید — به زبان ساده
در این مطلب در مورد اختروش یا کوازار صحبت می‌کنیم. همان طور که در مطلب کهکشانهای فعال نیز بیان کردیم اختروش یا کوازار دسته‌ای از کهکشانهای فعال هستند که در این مطلب به بررسی ویژگی‌ها و مشخصات اختروش‌ها می‌پردازیم.
کهکشان فعال چیست؟
در مطالب قبلی در مورد دستهبندی انواع کهکشانها براساس شکل ظاهری آنها صحبت کردیم. با این حال غیر از دستهبندی هابل، کهکشانهایی وجود دارند که تابشهای غیرعادی از خود ساطع میکنند و به آنها کهکشان های فعال میگوییم.
در تصاویر تهیه شده با مدرن‌ترین تجهیزات رصدی، یافتن کهکشان های فعال در میان سایر کهکشانهای عادی و نرمال دشوار است. اما اگر این تجهیزات به دستگاه‌های بررسی طیف یا طیف سنج کهکشانها مجهز باشند آنگاه کهکشان های فعال نمایان خواهند شد. کهکشانهای عادی در بردارنده ستاره‌هایی مشابه ستاره‌های کهکشان راه شیری هستند. کهکشانهای مارپیچ نیز شباهت‌های بسیاری با کهکشان راه شیری دارند که از آن جمله می‌توان به محتویات گازی و گرد و غبار آنها اشاره کرد. اما کهکشان های فعال تابشهای اضافی از خود ساطع میکنند و این تابش‌ها عمده‌ترین بخش طیف آنها را شکل می‌دهد. کهکشان های فعال انواع گوناگونی دارند از جمله کهکشانهای سیفرت، کوایزارها، کهکشانهای رادیویی و بلازارها. برای آشنایی بیشتر با کهکشانهای فعال و ویژگی‌های انواع کهکشانهای فعال این مطلب را در مجله فرادرس بخوانید.
اختروش یا کوازارها چه هستند؟
«منابع رادیویی شبه ستارهای» (Quasi Stellar radio sources) به اختصار QUASARS، پویاترین و دورترین اجسام در مجموعههایی هستند که به عنوان هسته فعال کهکشانی (AGN) شناخته میشوند. این منابع تابشی تقریباً دوازده میلیارد سال پیش شکل گرفته‌اند. تشکیل کوازار یا اختروش ها با برخورد کهکشانها با یکدیگر رخ داده‌اند، یعنی سیاهچاله‌های مرکزی با هم ادغام میشوند و یک سیاهچاله فوق عظیم تشکیل می‌دهند. کوازارها در درجه اول به عنوان منابع تغییر مکان انرژی الکترومغناطیسی از جمله امواج رادیویی و نور مرئی که در ظاهر شبیه ستاره‌ها هستند، شناخته شدند که طیف آنها برخلاف ستاره‌ها از خطوط انتشار گسترده‌ای تشکیل شده بود، بنابراین نام آنها شبه ستارهای است.
اختروش یا کوازار چه ویژگی دارند؟
یکی از شگفتیهای غیر قابل پیش بینی تاریخ ستاره شناسی کشف اختروش ها بوده است. اولین بار در سال 1963 میلادی اختروش در طول موجهای رادیویی و مرئی به شکل جسم نقطهای شکلی کم نور، با میزان غیر عادی از تابش مرئی در طیف آن رصد شد. نام آنها از علامت جایگزینشان در منبع رادیویی شبه ستارهای (QSR) یا شیئی شبه ستارهای (QSO) برداشته شده است و به این معنی است که این کهکشانها به دليل شکل نقطهای شان به ستاره‌ها شباهت دارند هر چند که طیفشان کاملاً متفاوت از ستاره ها است. خطوط تابش طیف عمدتاً از هیدروژن و سایر عناصر موجود در منابع ستارهای است اما این خطوط به شکل قابل توجهی جابجایی قرمز پیدا کرده‌اند.
شکل (1) طیف مرئی اولین اختروس کشف شده (3C273) را نمایش می‌دهد. جابجایی قرمز در این اختروش برابر است با که بر اساس قانون هابل نشان دهنده مسافت از كهکشان ما یعنی کهکشان راه شیری است. در حال حاضر تعداد بسیار زیادی اختروش کشف شده است(بیش از 100,000) و اغلب آنها حتی جابجایی های قرمز بزرگتری دارند که بیشترین میزان ثبت شده برای آن (در سال 2014) برابر با بوده است. بنابراین اختروش ها بسیار درخشان‌تر از آن چيزی هستند که دیده میشوند.
طیف مرئی اختروش ها به طیف کهکشانهای سیفرت یعنی نوع اول کهکشانهای فعال شباهت دارد. این طیف عمدتاً از خطوط پهن تشکیل شده است اما خطوط باریک ضعیفی نیز در آن مشاهده می شود. طیف ترکیبی بیش از 700 کوازار، در شکل (2) نمایش داده شده است. برای ترسیم این طیف ترکیبی، طیف یک اختروش منفرد برای از بین بردن تاثیر جابجایی قرمز در آن، پیش از اضافه شدن به سایر طیف‌ها کاملاً تصحیح می‌شود. به دلیل آنکه تعداد زیادی از کوازارها جابجایی قرمز بالایی دارند، بسیاری از خصوصیاتی که در بخش مرئی طیف رصد میشوند به ویژگی‌های تابشی در فرابنفش مربوط هستند.
طیف خطوط لیمان آلفا را نمایش می‌دهد که ناشی از جابجايی الکترون در اتم هیدروژن از حالت به است. این خط که در طول موج نانومتر اتفاق می‌افتد به وضوح خطی بسیار قدرتمند و پهن در طیف اختروش است.
کوازارها مازاد طیفی را در طول موج فروسرخ و سایر طول موج‌ها نمایش می‌دهند. در حدود کوازارها منابع رادیویی قوی هستند. برخی ستاره شناسان ترجیح می‌دهند واژه قدیمی‌تر (شیئی شبه ستارهای) را برای کوازارهایی که منبع رادیویی قوی نیستند، استفاده کنند. نحوه توزیع انرژی طیفی برای نمونه‌ای از اختروش که منبع رادیویی قوی است و کوازاری که منبع رادیویی قوی نمی باشد در شکل (3) نمایش داده شده است. برآمدگی بزرگ آبی در اینجا کاملاً برجسته است. بسیاری کوازارها در بازه‌های زمانی ماهانه يا حتی روزانه در طیفشان شاهد تغییرات هستند.
نقشه برداری‌های رادیویی دقیق‌تر نشان می‌دهد بسیاری از کوازارهایی که منابع رادیویی قوی هستند فوران‌های برجسته‌ای دارند و به نظر می‌رسد مواد را با فشار به داخل فضا رها میکنند. در 3C273 این فوران (جت) حتی در تصاویر مرئی مانند تصویر (4) نیز قابل رویت است.
به دلیل آنکه کوازارها از ما بسیار دور هستند، مطالعه کهکشانهای میزبانی که دارای اختروش هستند بسیار دشوار است. مطالعات جديد نشان می‌دهد رابطه ساده‌ای بین اختروش و مورفولوژی کهکشان میزبانش برقرار نیست. در حالی که بسیاری کهکشانهای میزبان در حال برهم کنش یا ادغام هستند، به نظر می‌رسد بسیاری دیگر از کهکشانهای ميزبان كهكشان‌های بیضی شکل یا مارپیچ عادی باشند (تصویر 5).
هم چنین مشخص شده است کوازارهایی که منبع رادیویی قوی هستند عمدتاً در کهکشانهای بیضی شکل یا در حال برهم کنش یافت میشوند در حالیکه کوازارهایی که منبع رادیویی قوی نیستند در کهکشانهای میزبان بیضی شکل یا مارپیچ یافت میشوند. به هرحال رابطه بین کهکشانهای میزبان کوازارها و تابشهای رادیویی کاملاً واضح نیست و هم چنان جای تحقیق فراوان دارد.
پیش از آنکه به وجود کهکشانهای میزبان کوازارها در دهه 1980 میلادی پی برده شود، کوازارها بسیار ناشناخته‌تر از آنچه امروز هستند، بودند. در واقع پیش از این تصور بر این بود که کوازارها چندان فاصله‌ای با ما ندارند و جابه‌جایی‌های قرمز بزرگ در آنها ناشی از فرآیندهای فیزیکی ناشناخته است. مطالعات اخیر نادرست بودن این دیدگاه را کاملاً مشخص کرده است و در حال حاضر ستاره شناسان کوازارها را کهکشانهایی دور دست و بسیار درخشان در نظر می‌گيرند و به همین دلیل است که ستاره شناسان مدرن کوازارها را طبقه‌ای از کهکشانهای فعال می‌دانند، حال آنکه هم چنان کتاب‌هایی با عنوان کهکشانهای فعال و کوازارها یافت می‌شود. تصور می‌شود کوازارها درخشان‌ترین AGN های شناخته شده باشند.
آیا کوازار یا اختروش سیاهچاله است؟
در پشت هر اختروش یک سیاهچاله وجود دارد، اما هر سیاهچاله‌ای یک اختروش نیست. بنابراین به نوعی، یک اختروش نمایی از یک سیاهچاله است. بدین ترتیب اگر به یک اختروش نگاه می‌کنید در حال نگاه کردن به یک سیاهچاله هستید.
برای تبدیل شدن به یک اختروش، یک سیاهچاله باید دارای چند معیار باشد. اول این که باید بزرگ باشد، در حقیقت باید جرمی برابر با میلیون‌ها یا میلیاردها برابر خورشید داشته باشد. چنین سیاهچاله‌هایی در مرکز اکثر کهکشانهای بزرگ یافت میشوند اما حتی در آن زمان نیز هر کهکشان میزبان یک اختروش نیست. به طور خاص یک اختروش یک سیاهچاله فوق سنگین است که به طور فعال از مواد تغذیه می‌کند. این ماده بلعیده شده در حال چرخش به یک دیسک داغ تبدیل شده و آنقدر می‌درخشد که نور آن بقیه کهکشان را در اطراف سیاه چاله غرق می‌کند.
اولین اختروش چه زمانی کشف شد؟
اولین اختروش ها یعنی 3C 48 و 3C 273 در اواخر دهه 1950 به عنوان منابع رادیویی در بررسی‌های رادیویی کل آسمان کشف شدند. آنها ابتدا به عنوان منابع رادیویی بدون هیچ شی قابل مشاهده‌ای مورد توجه قرار گرفتند. با استفاده از تلسکوپ‌های کوچک و تلسکوپ لاول به عنوان تداخل سنج، مشخص شد که اندازه زاویه‌ای آنها بسیار کوچک است.
کوازار یا اختروش چگونه کار می‌کند؟
اعتقاد و باور بر این است که کوازارها با تجمع مواد در سیاهچاله‌های با جرم زیاد در هسته کهکشانهای دور، همانطور که در 1964 توسط ادوین سالپتر و یاکوف زلدوویچ پیشنهاد شده است، تغذیه میشوند. همچنین نور و دیگر تشعشعات نمی‌توانند از افق رویداد سیاهچاله خارج شوند.
قدرتمندترین اختروش ها چه نام دارند؟
قویترین اختروش که به عنوان قویترین منبع رادیویی در آسمان نیز شناخته می‌شود 3C 273 است. همچنین متغیرترین اختروش QSO J1819+3845 (Q1817+387) نام دارد.
آیا کهکشان راه شیری یک اختروش است؟
اگر یک جت گازی در مرکز یک کهکشان دوردست به سمت زمین باشد، ممکن است آن را به عنوان یک اختروش ببینیم. بنابراین به احتمال زیاد پاسخ این سوال مثبت است. کهکشان راه شیری یا برخی از کهکشانهای قبل از آن احتمالاً در زمان مصرف مواد و در جهت مناسب، در مرکز خود دارای اختروش بوده‌اند.
جمع‌بندی
در این مطلب به مطالعه و بررسی دسته‌ای از کهکشانهای فعال که به آنها اختروش یا کوازار گفته می‌شود پرداختیم. بدین ترتیب در مورد ویژگی‌های این اجرام آسمانی و نحوه تشکیل آنها صحبت کردیم.
