الكون ليس أغرب مِما نعتقد فحسب، بل هو أغرب مما يمكننا أن نعتقده .. فيرنر هايزنبيرغ
لا شيء أكبر وأغرب من الكون! فالكون يبدو لا نهائياً، غير معلوم الهيئة، ولا توجد له حدود حقيقية، ولا يمكن معرفة موقع نقطة بدايته، ولا نقطة نهايته. فنحن نعيش في هذا العالم الصغير على كوكب الأرض داخل ما يشبه «شرنقة» كونية غير معلومة الهيئة داخلها وخارجها، لكننا وخلال فترات متلاحقة استطعنا أن نتعرف على بعض الأجزاء الصغيرة جداً داخلها، والتي تعتبر نقطة -أو أقل من ذلك- في بحر هذا الكون الفسيح.
بعض هذه الأجزاء موجودة في هيئاتٍ تُشكّلها النجوم، والانفجارات الكونية، وحبّات الغبار الكوني المُتراكمة، والمجرّات، وغيرها من الأسرار الكونية التي لم تكتشف بعد، فمادة الكون نفسه غير معلومة التركيب.
لكن يظل سحر الكون يأخذنا لأبعد من ذلك، وأبعد من عد النجوم ليلاً، أو مراقبة بعض الكواكب التي تظهر في فجر أيام محددة، يأخذنا هذا السحر للمكونات المذهلة للكون التي تتشكل فيه دائماً وباستمرار من النجوم فحسب ، ستكون هذه السلسلة مكرسة لشرح مكونات الكون الهائلة وهي كالتالي ( تستطيع الضغط على أسم كل منها للأنتقال لموضوعها ) :
ملاحظة: ستكون الروابط مفعلة وجاهزة فور نزول مواضيع السلسلة تباعاً.
- الشبكة الكونية The Cosmic Web
- جدار هيركوليس - كورونا الشمالي العظيم The Hercules – Corona Borealis Great Wall
- انفجارات أشعة جاما الدائرية – GRB
- مجموعة الكوازارات الهائلة في الكون – The Huge-LQG ( وهي ما سنشرحه في هذا الموضوع )
- عناقيد المجرات الداخلية – Laniakea Supercluster
- الجدار العظيم في الكون –CfA2 Great Wall
- عناقيد المجرات أو تركيزات شابلي – The Shapely Supercluster
- الفقاعات الكونية حديثة الاكتشاف – The Newfound Blob
- الفراغ الكبير في الكون – The Supervoid
تعتبر الكوازارات أجسام بعيدة تتزود بالطاقة من الثقوب السوداء، وهي أجسام ضخمة بمليار ضعف عن شمسنا. الكوازارات تتوهّج لمعانًا حتى تفوقت على المجرات القديمة التي كانت تحتويها.
علماء الفلك قد فتنتهم هذه المولدات الجبَّارة منذ اكتشافهم لها قبل نصف قرن. في ثلاثينات القرن الماضي، الفيزيائي كارل جانسكي (Karl Jansky) الذي عمل في (مختبرات بيل الهاتفية – Bell Telephone Laboratories)، اكتشف أن تشَوُّش خطوط الهاتف عبر الأطلسي تأتي من مجرة درب التبانة.
في خمسينات القرن الماضي، كان الفلكيون يستخدمون تلسكوبات راديو للبحث بعناية في السماء، بعد ذلك يجمعون تلك الإشارات مع البيانات المرئية من السماء، مع ذلك، بعض من أصغر الأجسام للمصدر النقطي (point source) لم يكن متطابقًا.
أطلق عليها الفلكيّون اسم «مصدر شبه نجمي مُشِع» أو «كوازارات»، لأن الإشارات أتت من منطقة واحدة، مثل النجم. لكن، التسمية ليست ملائمة؛ فقط ما يقارب 10% من الكوازارات تَبْعَث موجات راديو قوية، وِفْق المرصد الفلكي الوطني في اليابان.
إطلاق الأسماء عليها لم يساعد في تحديد ماهيَّة هذه الأجسام. استغرقت سنوات من الدراسة لإدراك حقيقة هذه الذرات البعيدة، التي بدت أنها تشير إلى نجوم تكوَّنت من جسيمات تسارعت بسرعة أوشكت على بلوغ سرعة الضوء.
الفلكي برام فينيمينس (Bram Venemans) من معهد ماكس بلانك للفلك في ألمانيا، قال في تصريح: «الكوازارات أو النجوم الزائفة ضمن ألمع و أبعد الأجسام السماوية التي عهدناها، وهي مهمة جدًا لفهم بداية الكون».
النجم الزائف أو شبيه النجم أو الكويزار (بالإنجليزية: Quasar) هو المنطقة الغازية الساخنة المحيطة مباشرة بثقب أسود هائل تصل درجة حرارتها عدة مئات الألاف درجة مئوية وتبعث الضوء وأشعة أخرى — وهي مصدر راديوي فلكي. بهذه الصفات يكون الكويزار أكثر الأجرام الفلكية نشاطا وبُعدا عنا وهو من فئة النوى المجرية النشطة. اعتبرت الكويزرات في بداية اكتشافها على أنها مصادر طاقة كهرومغناطيسية شديدة بأنواعها المختلفة من أشعة إكس و أشعة جاما و أشعة راديوية، بما فيها الضوء المرئي. ولكن مع الوقت اتضح أن الكويزرات هي أنوية مجرات شديدة البعد عنا ولهذا لا يظهر منها سوى النواة التي تظهر «كنجم» و يتوسطها ثقب أسود فائق ؛ فهي تنتج طاقة بمستويات مساوية لناتج طاقة مئات من المجرات المتوسطة مجتمعة. يبدو الكويزار في المقاريب البصرية (التلسكوبات البصرية) كنجم باهت بسبب بعده الشديد، ويكون ذا انزياح أحمر عال جدا بسبب شدة بـُعده عن الأرض. من المتفق عليه في الأوساط العلمية أن هذا الانزياح الأحمر العالي يفسره قانون هابل وهو يعني ان الكويزار يكون بعيدا جدا عن الأرض، وعادة نرى أشعته بعد قطعها مسافات تقدر بنحو 9 مليارات سنة ضوئية أو أكثر. والسر في امكانية رؤيتها رغم بعدها الشديد يكمن في قدرتها الفائقة في إنتاج الطاقة التي تتمثل في أشعة كهرومغناطيسية مختلفة الترددات، مثل أشعة إكس وأشعة جاما وأشعة راديوية وأشعة ضوئية وغيرها، ولكنها حالما وصلتنا بعد تلك الرحلة الطويلة تصبح في عداد الأشعة الراديوية، ذلك لأن الترددات العالية تكون قصيرة الموجة (مثل أشعة إكس)، وهذه عندما تطول أطوال موجاتها تصبح موجات راديوي (أشعة راديوية).
معظم الكوازارات المعروفة في الكون أكثر سطوعًا بحوالي مائة مرة من المجرة التي توجد فيها. في بعض الأحيان ، قد تكون “النفاثات” الممتدة من الجزء المركزي أكبر من المجرة التي توجد فيها. اكتشف العلماء لأول مرة منذ ما يقرب من 60 عامًا أن النجوم الزائفة تتشكل عندما يهرب الضوء من حافة ثقب أسود فائق الكتلة (قبل أن يعبر أفق الحدث). عندما يتم امتصاص بعض الجسيمات في الثقب الأسود ، تتحرك جسيمات أخرى بعيدًا عن الثقب الأسود بسرعة تقترب من سرعة الضوء. بدورها ، “تتدفق هذه الجسيمات بعيدًا عن النفاثات فوق وتحت الثقب الأسود” ، وتنتج نفاثات عالية السطوع تسمى الكوازارات. على الرغم من أن الكوازارات لا تزال لغزًا لعلماء الفلك ، إلا أنه يُعتقد أنها تتشكل أساسًا في مناطق من الفضاء حيث “كثافة المادة الضخمة أعلى بكثير من المتوسط”.
في الخمسين عامًا الماضية ، اكتشف العلماء ما يقرب من 2000 كوازار ، معظمها بمليارات السنين الضوئية بعيدًا عن الأرض. حاليًا ، تراقب وكالة ناسا والمجتمع العلمي أكثر من 100000 “مرشح” لأشباه النجوم. نظرًا لأنهم بعيدون جدًا ، فمن النادر أن يأخذ العلماء لمحة عن الماضي البعيد ويلاحظون هذه الظواهر الغريبة ، “تمامًا مثلما تركها الضوء منذ مليارات السنين”. البحث المبكر عن النجوم الزائفة قبل إدخال تلسكوب هابل الفضائي ، لم يكن يُعرف سوى القليل عن الكوازارات وتكوينها. يعتقد العديد من العلماء أن الكوازارات هي نجوم منعزلة تقع في أعمق جزء من الفضاء. ومع ذلك ، ليس من الواضح سبب إصدار هذه الأجسام الكثير من الإشعاع (على ترددات عديدة). بالإضافة إلى ذلك ، فإن حقيقة أن اللمعان الكلي لهذه الأجسام البعيدة يتغير (بسرعة كبيرة) يربك العلماء لأن الخصائص التي يلاحظونها تبدو متناقضة مع المنطق والتفسير. ومع ذلك ، يوفر تلسكوب هابل الفضائي للعلماء أول فرصة حقيقية لدراسة هذه الأجسام الموجودة في الفضاء السحيق من منظور جديد ، وكشف دورها وأصلها. نظرًا لأن القيود المفروضة على الملاحظات الأرضية أصبحت شيئًا من الماضي ، يسمح هابل لعلماء الفلك برؤية أن الكوازارات ليست نجومًا مفردة على الإطلاق ، ولكنها محاور مركزية للمجرات البعيدة.
الغازات المحيطة مباشرة بقلوب الكويزارات تبدو احجامها صغيرة نسبيا بالمقارنة بمقاييس مجرة، ولكنها ذات كثافة عالية جدا وساخنة جدا، إذ يجذبها ثقب أسود هائل في وسطها ليبتلعها. يبلغ قطر المنطقة الغازية (البلازما) ما بين 10 - 10,000 مرة من نصف قطر شفارتزشيلد (والذي يتحول كل ما هو أصغر منه لثقب أسود) وتبعث بكمية ضخمة من الطاقة أثناء امتصاص الثقب الأسود لها، فتبعث أشعة سينية وأشعة جاما وأشعة فوق البنفسجية وموجات راديوية وأشكال أخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي، قبل أن يتم ابتلاعها في الثقب الأسود.
الكوازار QSR J1819+3845 مثلا يتغير سطوعه حيث أنه مصدر لأشعة راديوية تنتقل في الوسط بين النجمي حتى تصلنا. تتغير شدة سطوعه بمقدر أربعة مرات أو أكثر خلال ساعات قليلة. وقد تبين أن تلك التغيرات في شدة سطوعه تعود إلى تشتت أشعته في الوسط بين النجمي. وعن طريق هذا الكوازار المذكور (نجم زائف يصدر أشعة راديوية) توصل العلماء إلى إثبات دور تشتت الأشعة خلال الوسط بين النجمي وأنه السبب في تألقه الراديوي مما يجعل الأشعة تصل إلى الأرض بفارق زمني قصير بين مراصد على الأرض بعيدة عن بعضها (مثل مرصدين، أحدهما في الولايات المتحدة والآخر في هولندا).
والكويزارات قد تكون الأجسام الأغرب في الكون، في الصور تبدو مثل نجوم عادية لكن بالفحص نراها مضيئة جدا، وهي تكون الأجسام الأكثر بعدا المعروفة. وكثير من العلماء يعتبرونها بأنها على اطراف الكون، والجسم شبه النجمي هو المصطلح أو المسمى العام، ولكن الاسم مركب للتعبير عن «شبه نجم مُصدر لأشعة رادوية»، أو «مصدر شبه نجمي راديوي» حيث يشير إلى الكويزارات التي تكتشف عن طريق رصد أشعتها الراديوية.
هناك نوع من الإجماع العلمي أن الكويزارات تستمد طاقتها من ظهور مادة عند ثقوب سوداء فائقة الكتلة في نواة مجرات بعيدة، مُنتجة لهذه الأنماط اللماعة من الأجسام؛ هذه المجرات تعرف باسم المجرات النشطة. لا تـُعرف أي آلية أخرى لتفسير هذا الناتج الكبير من الطاقة مع تغير سريع في شدة لمعانه.
في عام 2017 نشر الباحثون العاملون مع الفيزيائي «إدواردو بانادوس» في مرصد عن اكتشافهم لنجم زائف ULAS J1342+0928 يبلغ إنزياحه نحو الأحمر z=7.54 عن طريق تسجيل موجاته الراديوية، وهو كوازار غادره الضوء بعد نشأة الكون بنحو 690 مليون سنة فقط. يوجد في هذا النجم الزائف المكتشف بأشعته الرادوية ثقب أسود فائق وهو أكثر الثقوب السوداء بعدا عنا يكتشف حتى الآن ؛ ومن المرجح أن كتلته تبلغ 800 مليون مرة أكبر من كتلة الشمس. يوجد الثقب الأسود (عادة) في قلب مجرة تحيطه غازات تدور في دوامة حوله أثناء سقوطها عليه، فترتفع درجة حرارتها إلى عدة مئات آلاف درجة مئوية، وتصيء أشد سطوعا أشد 10 مرات عن سطوع جميع النجوم الموجودة في مجرتنا ؛ هذا قبل أن يبتلعها الثقب الأسود. فهي بالفعل على حافة الكون.
أصل الكوازرات أو النجوم الزائفة
الكوازارات جزء من صنف من أجسام تُعْرف باسم (نُوى المجرة النشطة – Active Galactic Nuclei ) أو (AGN).أصناف أخرى تتضمن (مجرات سايفيرت – Sayfert galaxies) و(البلازارات – Blazars). كل هذه الأصناف الثلاثة تحتاج ثقبًا أسود هائلًا يمدها بالطاقة.
الصنف الأقل نشاطًا في نُوى المجرة هو مجرات سايفيرت، تُطْلق فقط ما يقارب 100 كيلو إلكترون فولت. البلازارات، تشبه الكوازارات، تُطْلق طاقة أكثر وبشكل ملحوظ.
العديد من العلماء يظن أن هذه الأصناف الثلاثة من (AGN) أنهم نفس الأجسام، لكن مع منظور مختلف. بينما قوة الكوازارات تبدو أنها تتجه في زاوية عامة نحو الأرض، ربما البلازارات توجه قوتها مباشرةً نحو الأرض.
رغم أنه لم يُرَ طاقة في مجرات سايفيرت، يعتقد العلماء السبب هو أننا نرى مجرات سايفيرت من الجانب، لذلك كل الانبعاثات تبتعد عنا لذلك لا نستطيع تتبّعها.
الخصائص العلمية للكوازارات
يعتقد المجتمع العلمي حاليًا أن الكوازارات قادرة على “إصدار مئات أو حتى آلاف المرات من الطاقة الناتجة عن مجرتنا” ، مما يجعلها واحدة من أكثر الأجسام نشاطًا في الكون بأسره. يُعتقد أن بعض أكبر الكوازارات المكتشفة تبعث طاقة تعادل عدة تريليونات فولت من الكهرباء. إنجاز يتجاوز إجمالي الطاقة الناتجة لجميع النجوم في مجرة درب التبانة مجتمعة.
حدد العلماء الكوازارات كجزء من فئة تُعرف باسم “نوى المجرة النشطة” أو “نواة مجرية نشطة”. تتضمن هذه الفئة من الأجسام الكوازارات ، والبلازارات ، ومجرات سيفرت. الظواهر الشائعة التي تربط كل من هذه الأجسام معًا هي حقيقة أن الثلاثة تتطلب ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة لتزويدهم بالطاقة. على الرغم من أن بعض العلماء قد جادلوا بأن هذه الأجسام الثلاثة هي في الواقع نفس الشيء ، فقط مع وجود اختلافات طفيفة في تركيبتها الكونية ، هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظة قبل أن يتم اختبار هذا الافتراض.
ومن المعروف أيضًا أن النجوم الزائفة تصدر موجات راديو قوية ، مع إشعاع يعتبر غير نجمي. يمكن أيضًا أن تتنوع النجوم الزائفة في سطوعها الإجمالي ولمعانها على مدار فترات من الأيام والأسابيع والأشهر (أحيانًا حتى ساعات). يُعتقد أيضًا أن نفاثات الكوازار تتكون أساسًا من الإلكترونات والبروتونات التي تنفجر في الفضاء الخارجي. على الرغم من أنه لا يزال من غير الواضح كيف تتشكل هذه النفاثات (بخلاف حقيقة أنها مادة تنبعث من المناطق الخارجية للثقب الأسود فائق الكتلة) ، فقد توقع بعض المنظرين أن النفاثات تتشكل بواسطة حقول مغناطيسية قوية يتم إنتاجها داخل قرص التنامي. ثقب أسود. إذا كانت هذه النظرية صحيحة ، فإن هذه النظرية تفسر سبب رؤية نفاثات الكوازار في كثير من الأحيان بالتوازي مع محور دوران قرص التراكم.
مراقبة النجوم الزائفة
على الرغم من أن الكوازارات هي ألمع الأجرام السماوية المعروفة في الكون ، لا يمكن للأفراد رؤية هذه الأجرام السماوية من الأرض دون استخدام التلسكوب. وذلك لأن النجوم الزائفة عادة ما تكون بعيدة عن الأرض بمليارات الفرسخ وتبدو باهتة جدًا في السماء. ومع ذلك ، نظرًا لبعد المسافة التي تفصلها عن بعضها ، يمكن للعلماء غالبًا استخدام النجوم الزائفة “كمصادر إضاءة خلفية” لدراسة “تدخل المجرات والغازات المنتشرة”. غالبًا ما يشار إليه باسم “التحليل الطيفي للامتصاص” ، فإن هذا الشكل من المراقبة يمكّن العلماء من اكتشاف ودراسة المجرات التي تمتص بعض الضوء من الكوازارات في طريقها إلى الأرض. نظرًا لأن الكوازارات شديدة السطوع وبعيدة عن الأرض ، فإنها توفر أيضًا نقطة مرجعية ممتازة لعلماء الفلك لقياس المسافات في الفضاء. لهذا السبب ، يعتمد النظام المرجعي السماوي الدولي أساسًا على النجوم الزائفة. بسبب المسافة الطويلة ، يبدو راصد الكوازار ثابتًا تقريبًا على الأرض. يسمح ذلك بحساب مواقعهم وقياسها بدقة عالية ، مما يتيح للعلماء فرصة قياس المجرات والنجوم القريبة بدقة مماثلة. حاليًا ، يُطلق على ألمع كوازار معروف (بالنسبة لنقطة مراقبة الأرض) 3C 273 ، ويقع في كوكبة العذراء. الحجم الظاهري لهذا الكوازار هو 12.8 (ساطع بما يكفي لمشاهدته من خلال تلسكوب متوسط الحجم على الأرض) ، والحجم المطلق هو -26.7 ، وهو شديد السطوع. لأغراض المقارنة ، إذا كان 3C 273 يقع على بعد 33 سنة ضوئية من الأرض ، فسيكون ساطعًا مثل شمسنا الحالية في السماء. يقدر العلماء أن سطوع 3C 273 يقارب أربعة تريليونات مرة من لمعان الشمس ، أو ما يقرب من مائة ضعف اللمعان الكلي الذي تنتجه مجرتنا درب التبانة. على الرغم من هذا اللمعان ، يعتقد العلماء أن الكوازارات الأخرى قد تكون أكثر سطوعًا من 3C 273. على سبيل المثال ، يُعتقد أن الحجم المطلق للكوازار الفائق السطوع APM 08279 + 5255 هو -32.2 ، مما يجعله أكثر سطوعًا من 3C 273. بمعنى آخر ، نظرًا لزاوية نفاثاتها بالنسبة إلى الأرض ، من منظور هابل والتلسكوبات الأرضية ، فإن سطوعها أقل بكثير.
دورة الحياة والموت للكوازارات
في السنوات الأخيرة ، حول العلماء انتباههم إلى دورة حياة الكوازارات في محاولة لفهم خصائصها الفيزيائية بشكل أفضل. يُفترض حاليًا أن الكوازارات ستستمر في إصدار الضوء طالما توجد كميات ثابتة من الوقود لتكوين قرص تراكم على طول الثقب الأسود. تشير التقديرات إلى أن الكوازارات تستهلك ما يقرب من ألف إلى ألفي “كتلة شمسية من المواد” كل عام. يُقدر أن بعض أكبر الكوازارات المعروفة تستهلك “مادة تعادل 600 أرض” كل دقيقة. بهذا المعدل ، يُعتقد أن متوسط النجوم الزائفة تعيش في أي مكان من مائة مليون سنة إلى عدة مليارات من السنين. بمجرد أن تستهلك الكوازارات مصدر الوقود الخاص بها ، فإنها “تنطفئ” بشكل فعال ، تاركة الضوء فقط من مجرتها المضيفة يتخلل في جميع أنحاء الكون البعيد.
يعتقد العلماء حاليًا أن النجوم الزائفة كانت أكثر شيوعًا خلال المراحل الأولى من كوننا. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من الأدلة لجعل هذه النظرية حاسمة لأننا بدأنا للتو في فهم الخصائص الأساسية للكوازارات والغرض منها في الكون ككل.
أنواع الكوازارات
على غرار الثقوب السوداء ، لا يوجد كوازار هو نفسه. ويمكن تقسيمه إلى عدة أنواع فرعية ، بما في ذلك: الكوازارات الفائقة الصوت ، والكوازارات الراديوية ، وكوازارات “خط الامتصاص العريض” (BAL) ، والكوازارات من النوع الثاني ، والكوازارات الحمراء. النجوم و “البصرية” الكوازارات (OVV) الكوازارات وأشباه خط الانبعاث الضعيفة. ” الكوازارات الصوتية الراديوية: كما نعلم جميعًا ، تحتوي هذه النجوم الزائفة على “نفاثات” قوية يمكنها إصدار موجات راديو عالية التردد. من بين الكوازارات المعروفة في الكون ، تمثل هذه المجموعة حاليًا حوالي 10٪ من إجمالي عدد الكوازارات. الكوازارات الراديوية الهادئة: بالمقارنة مع الكوازارات الصاخبة ، تفتقر الكوازارات الراديوية الهادئة إلى نفاثات قوية وتوفر أشكالًا أضعف بكثير من موجات الراديو عند إطلاقها. ما يقرب من 90 ٪ من الكوازارات تقع في هذه الفئة الفرعية. كوازارات خط الامتصاص العريض (BAL): هذه الأنواع من الكوازارات عادةً ما تكون هادئة إذاعية وتظهر “خطوط امتصاص واسعة تتغير إلى اللون الأزرق من الإطار الثابت للكوازار”. بدوره ، سيؤدي هذا إلى تدفق الغاز غالبًا من نواة الكوازار مباشرة إلى الراصد على الأرض. لذلك ، يمكن اكتشاف خطوط الامتصاص لهذه الكوازارات بواسطة الكربون المتأين ، والسيليكون ، والمغنيسيوم ، والنيتروجين ، مما يوفر دليلًا مباشرًا على الادعاء بأن نفاث الكوازارات يتكون من غاز مؤين. الكوازارات من النوع الثاني: تحتوي هذه الكوازارات على أقراص تراكمية وخطوط انبعاث يحجبها الغبار والغاز. الكوازارات الحمراء: كما يوحي الاسم ، هذه النجوم الزائفة أكثر احمرارًا في اللون ، ويعتقد أنها تطورت من انقراض الغبار في المجرة المضيفة. النجوم الزائفة المتغيرة العنيفة البصرية (OVVs): هذه الكوازارات لها ضوضاء راديو عالية جدًا ، وتوجه نفاثاتها مباشرة إلى المراقبين على الأرض. يختلف لمعان وسطوع هذه النجوم الزائفة اختلافًا كبيرًا لأن انبعاث نفاثاتها يتقلب بسرعة في شدتها الإجمالية. لهذا السبب ، تعتبر الكوازارات OVV عمومًا فئة فرعية من الكوازارات. كوازار خط انبعاث ضعيف: كما يوحي الاسم ، يُظهر هذا النوع من الكوازار خطوط انبعاث ضعيفة للغاية في الطيف فوق البنفسجي.
النجوم الزائفة وتشكيل النجوم
في السنوات الأخيرة ، بدأ العلماء في ملاحظة خصائص أخرى للكوازارات كان المجتمع العلمي يتجاهلها سابقًا. على الرغم من استمرار الفلكيين في افتراض أن الكوازارات تمتص المواد النجمية من أجل الطاقة ، فإن الأدلة الحديثة تشير إلى أن الكوازارات قد تلعب أيضًا دورًا في تكوين النجوم. يعتقد بعض الباحثين ، مثل David Elbaz من CEA في فرنسا ، أن النجوم الزائفة قد تكون مسؤولة عن تكوين مجرات كاملة خلال حياتها. عند رصد النجوم الزائفة في عام 2005 ، اكتشف علماء الفلك كوازارًا محددًا بدون مجرة مصاحبة له (تسمى HE0450-2958). ومع ذلك ، فقد لوحظت مجرة بالقرب من هذا الكوازار (حوالي 22000 سنة ضوئية) ، وتنتج حوالي 350 نجمة كل عام ، أي ما يقرب من مائة مرة أسرع من مجرة نموذجية في الكون. يتكهن العلماء بأن نفاثات الكوازار ، مع الغاز والغبار الذي تطلقه ، يتم حقنها في المجرات القريبة ، مما يتسبب في سرعة تشكل النجوم. في الوقت الحالي ، لم يتم تأكيد النظرية بعد ، لأن هناك حاجة إلى مزيد من البحث والبحث لتقديم إجابات قاطعة. ومع ذلك ، فإن احتمالية توليد أشباه النجوم مثيرة للغاية للعلماء وعلماء الفلك لأنها قد توفر نظرية أخرى لتشكيل النجوم المبكر في الكون. ختاما باختصار ، تستمر النجوم الزائفة في إبهار علماء الفلك الهواة والمحترفين. من الأصول الغامضة إلى الطاقة الهائلة ، تشكل الكوازارات جزءًا معقدًا من كوننا لا يزال غير مفهوم جيدًا من قبل المجتمع العلمي. مع استمرار تقدم التكنولوجيا ، يستمر البحث في أعمق جزء من الكون ، وسيكون من المثير للاهتمام معرفة الأشكال الجديدة من المعلومات التي يمكن جمعها حول هذه الأشياء الرائعة. ربما ، بمرور الوقت ، ستكشف النجوم الزائفة عن الأصل الغامض للكون بأسره ، بالإضافة إلى تكوين المجرات والنجوم المجاورة لنا. فقط الوقت سيثبت ذلك.
حل لغز الكوازارات
حلَّ عالم الفلك الأمريكي الهولندي «مارتن شميدت» لغز الكوازرات. حيث أدرك في عام 1963م أن نمط خطوط الانبعاث في أحد الكوازارات المسمى «3C 273» _وهو ألمع الكوازار المعروفة_ يأتي من ذرات الهيدروجين التي تحتوي على طيف الانزياح الأحمر؛ أي أنها تحولت من خطوط الانبعاث الأساسية الخاصة بها نحو أطوال موجية أطول وأكثر احمرارًا بمقدار 0.158.
أي أن الطول الموجي لكل خط أطول بمقدار 1.158مرة من الطول الموجي المُقاس في المختبر. حيث يكون المصدر في حالة سكون بالنسبة للمراقب.
تم تقدير بُعد الكوازار «3C 273» بموجب قانون هابل بمسافة تزيد قليلاً عن ملياري سنة ضوئية عن الأرض. كانت هذه مسافة كبيرة، لكنها لم تكن غير مسبوقة! إذ تم تحديد مجموعات لامعة من المجرات على مسافات مماثلة. ولكن «3C 273» كان أكثر سطوعًا بحوالي 100مرة من ألمع المجرات الفردية في تلك المجموعات. ولم تتم رؤية أي شيء بهذا السطوع والبعد حتى الآن.
كشفت الملاحظات المستمرة للكوازارات عن مفاجأة أكبر! وهي أن سطوعها يمكن أن يتغير بشكل كبير على نطاقات زمنية قصيرة كل بضعة أيام. مما يعني أن الحجم الإجمالي للكوازار لا يمكن أن يكون أكثر من بضعة أيام ضوئية.
بما أن الكوازار مضغوط ومضيء جدًا؛ فيجب أن يكون ضغط الإشعاع داخله هائلاً. والطريقة الوحيدة التي يمكن أن تمنعه من تفجير نفسه بإشعاعاته هو إذا كان هائلًا جدًا، على الأقل بما يعادل مليون كتلة شمسية.
نظرية القرص التراكمي
واجه علماء الفلك لغزًا آخراً: كيف يمكن لجسم بحجم النظام الشمسي أن تعادل كتلته مليون نجم ويتفوق 100مرة على مجرة مؤلفة من مئة مليار نجم؟
كانت الإجابة الصحيحة هي التراكم عن طريق الجاذبية على الكتلة الهائلة للثقوب السوداء. وهي نظرية تم اقتراحها علماء روس بعد وقت قصير من اكتشاف شميدت. وهم: «ياكوف زيلدوفيتش» و«إيغور نوفيكوف» وعالم الفلك النمساوي الأمريكي «إدوين سالبيتر».
كان من غير المستساغ لبعض العلماء الجمع بين اللمعان العالي والأحجام الصغيرة، لدرجة أنه تم افتراض تفسيرات بديلة لا تتطلب أن تكون الكوازارات فيها على مسافات كبيرة تشير إليها انزياحاتها الحمراء.
فقدت هذه التفسيرات البديلة مصداقيتها، على الرغم من بقاء عدد قليل من أتباعها. بالنسبة لمعظم علماء الفلك، تمت تسوية جدل الانزياح الأحمر بشكل نهائي في أوائل الثمانينيات، عندما أظهر عالما الفلك الأمريكي «تود بوروسون» والأمريكي الكندي «جون بيفرلي أوك» أن الهالات الضبابية المحيطة ببعض النجوم الزائفة هي في الواقع ضوء نجمي من المجرة التي تستضيف الكوازار، وأن هذه المجرات في انزياح أحمر مرتفع.
أجسام شبه نجمية - quasi-stellar objects
بحلول عام 1965، عُرّفت الكوازارات على أنها جزء من مجموعة أكبر بكثير من المصادر الزرقاء بشكل غير عادي. وأن معظم هذه المصادر هي مصادر راديو أضعف من أن تكون باهتة للغاية، بحيث لا يمكن اكتشافها في الاستطلاعات الراديوية المبكرة.
أصبحت هذه المجموعة النجمية الأكبر، التي تشترك في جميع خصائص الكوازار باستثناء السطوع الراديوي الشديد، تُعرف باسم «أجسام شبه نجمية-quasi-stellar objects» أو ببساطة (QSOs). منذ أوائل الثمانينيات من القرن الماضي، اعتبر معظم علماء الفلك أن QSOs هي مجموعة متنوعة عالية السطوع لمجموعة أكبر من التجمعات« النوى المجرية النشطة-active galactic nuclei» أو النوى المجرية النشطة.
تُعرف النوى المجرية النشطة ذات الإضاءة المنخفضة باسم «مجرات سيفيرت-Seyfert galaxies»، التي سميت على اسم عالم الفلك الأمريكي (كارل ك. سيفيرت)، الذي تعرف عليها لأول مرة في عام 1943.
البحث عن الكوازارات
على الرغم من اكتشاف الكوازارات الأولى كمصادر راديوية، إلا أنه سرعان ما أدرك العلماء أن الكوازارات يمكن العثور عليها بشكل أكثر كفاءة من خلال البحث عن أجسام أكثر زرقة من النجوم العادية.
يمكن القيام بذلك بكفاءة عالية نسبيًا عن طريق تصوير مساحات كبيرة من السماء من خلال مرشحين أو ثلاثة مرشحات مختلفة الألوان. ثم تتم مقارنة الصور لتحديد موقع الأجسام الزرقاء بشكل غير عادي، والتي يتم التحقق من طبيعتها من خلال التحليل الطيفي اللاحق.
تظل هذه هي التقنية الأساسية للعثور على الكوازارات. على الرغم من تطورها على مر السنين مع استبدال الفيلم بأجهزة إلكترونية مقترنة بالشحن (CCD)، وتمديد المسوحات لأطوال موجية أطول في الأشعة تحت الحمراء، وإضافة العديد من المرشحات الفعالة في عزل الكوازارات عند الانزياحات الحمراء المختلفة.
كما تم اكتشاف النجوم الزائفة من خلال تقنيات أخرى، بما في ذلك البحث عن المصادر الشبيهة بالنجوم التي يختلف سطوعها بشكل غير منتظم مسوحات الأشعة السينية من الفضاء. في الواقع، يعتبر علماء الفلك ارتفاع مستوى انبعاث الأشعة السينية كمؤشر أكيد لتراكم نظام لثقب أسود.
التركيب الفيزيائي للكوازارات
يبدو أن الكوازارات أو النجوم الزائفة والنواة المجرية النشطة الأخرى تعمل بالطاقة عن طريق التراكم الثقالي على الكتلة الفائقة للثقوب السوداء، حيث تعني كلمة “فائقة الكتلة” من مليون إلى بضعة مليارات ضعف كتلة الشمس.
توجد الثقوب السوداء الهائلة في مراكز العديد من المجرات الكبيرة. في حوالي (5-10)% من هذه المجرات، يسقط الغاز في بئر الجاذبية العميقة للثقب الأسود. ويتم تسخينه حتى يتوهج حيث تلتقط جزيئات الغاز السرعة وتتراكم في “قرص التراكم” بالقرب من أفق الثقب الأسود.
هناك حد أقصى تم تعيينه بواسطة حد إدينجتون. يمكن للثقب الأسود أن يتجمع عنده المادة قبل تسخين الغاز المتسرب ينتج عنه ضغط خارجي كبير من الإشعاع بحيث يتوقف التراكم.
بالإضافة إلى الثقوب السوداء وأقراص التراكم، تتمتع النجوم الزائفة بسمات رائعة أخرى. أبعد من مجرد قرص تتحرك عليه سحب الغاز هذا وتتحرك عليه بسرعات عالية حول البنية الداخلية.
يمتص الأشعة عالية الطاقة من القرص التراكم وإعادة معالجة ذلك في خطوط الانبعاث واسعة من الهيدروجين وأيونات الصورة الأخرى الذرات التي هي توقيعات الكوازار الأطياف. بعيدًا عن الثقب الأسود، ولكن في مستوى القرص التراكمي، توجد سحب غازية محملة بالغبار يمكنها حجب الكوازار نفسه.
كما لوحظ وجود في بعض النجوم الزائفة النفاثات الراديوية، وهي عبارة عن حزم متوازية للغاية من البلازما يتم دفعها على طول محور دوران قرص التراكم بسرعات تقترب غالبًا من سرعة الضوء.
تبعث هذه النفاثات حزمًا من الإشعاع يمكن ملاحظتها في أطوال موجات الراديو والأشعة السينية (وغالبًا في الأطوال الموجية الضوئية).
بسبب هذه البنية المعقدة، يعتمد ظهور الكوازار على اتجاه محور دوران قرص التراكم بالنسبة إلى خط رؤية الراصد. اعتمادًا على هذه الزاوية، وتبدو مكونات الكوازارات المختلفة – وهي: قرص التراكم، وسحب خط الانبعاث، والنفاثات – أكثر أو أقل بروزًا.
ينتج عن هذا مجموعة متنوعة من الظواهر المرصودة من مصادر متشابهة جسديًا في الواقع.
تطور الكوازارات
تزداد كثافة عدد الكوازارات بشكل كبير مع الانزياح الأحمر. والذي يترجم من خلال قانون هابل إلى المزيد من النجوم الزائفة على مسافات أكبر. بسبب السرعة المحدودة للضوء، عندما تُرصد النجوم الزائفة على مسافات بعيدة، يتم رصدها كما كانت في الماضي البعيد. وبالتالي فإن الكثافة المتزايدة للكوازارات مع المسافة تعني أنها كانت أكثر شيوعًا في الماضي مما هي عليه الآن.
يزداد هذا الاتجاه حتى “أوقات المراجعة” التي تتوافق مع حوالي ثلاثة مليارات سنة بعد الانفجار الكبير. الذي حدث منذ حوالي 13.5 مليار سنة. في العصور المبكرة.
تناقصت كثافة عدد الكوازارات بشكل حاد، وهو ما يتوافق مع حقبة كانت فيها تعداد الكوازارات لا تزال تتزايد. تشكلت الكوازارات الأبعد، وبالتالي الأقدم، بعد أقل من مليار سنة من الانفجار الأعظم.
تظهر الكوازارات الفردية عندما تبدأ ثقوبها السوداء المركزية في تجميع الغاز بمعدل مرتفع. وربما يكون ذلك ناتجًا عن اندماج مع مجرة أخرى، مما يؤدي إلى بناء كتلة الثقب الأسود المركزي.
أفضل تقدير حالي هو أن نشاط الكوازار عرضي. مع حلقات فردية تدوم حوالي مليون سنة ويبلغ إجمالي عمر الكوازار حوالي 10 ملايين سنة.
في مرحلة ما، يتوقف نشاط الكوازار تمامًا، تاركًا وراءه الثقوب السوداء الهائلة الكامنة الموجودة في معظم المجرات الضخمة.
يبدو أن “دورة الحياة” هذه تتقدم بأسرع ما يمكن مع الثقوب السوداء الأكثر ضخامة. والتي تصبح خامدة في وقت أبكر من الثقوب السوداء الأقل كتلة.
في الكون الحالي، توجد علاقة وثيقة بين كتلة الثقب الأسود وكتلة المجرة المضيفة له. هذا أمر رائع، لأن الثقب الأسود المركزي يمثل 0.1٪ فقط من كتلة المجرة.
ُيُعتقد أن الإشعاع الشديد وتدفقات الكتلة والنفاثات القادمة من الثقب الأسود أثناء طور الكوازار النشط هي المسؤولة عن ذلك.
يسخن الإشعاع والتدفقات الخارجية والنفاثات ويمكنها حتى إزالة الوسط البين نجمي بالكامل من المجرة المضيفة. هذا الفقد للغاز في المجرة يؤدي في الوقت نفسه إلى إيقاف تكوين النجوم. وخنق إمداد وقود الكوازار، وبالتالي تجميد كل من الكتلة في النجوم وكتلة الثقب الأسود المركزي.
- "Most Distant Quasar Found"، ESO Science Release، مؤرشف من الأصل في 12 يونيو 2018، اطلع عليه بتاريخ 4 يوليو 2011.
- Irion, Robert، "A Quasar in Every Galaxy?" (PDF)، Sky and Telescope، New Track Media، مؤرشف من الأصل (PDF) في 21 مارس 2016.
- The Quasi-Stellar Radio Sources 3c 48 and 3c 273 نسخة محفوظة 28 أبريل 2019 على موقع واي باك مشين.
- Dennett-Thorpe J, de Bruyn AG. (2000). "The Discovery of a Microarcsecond Quasar: J1819+384". The Astrophysical Journal. 2000 Feb 1; 529 (2), L65-L68.
- ساغان, كارل (1993)، الكون، المجلس الوطني للثقافة والفنون والآداب - الكويت، ص. 205-206.
- https://www.space.com/17262-quasar-definition.html
- https://www.britannica.com/science/quasar
- https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/200/1/115/2893514
- https://iopscience.iop.org/article/10.1086/317778/meta
- https://www.space.com/17262-quasar-definition.html
- wikipeia.org/quasar
.jpg)
ليست هناك تعليقات
إرسال تعليق
شاركنا بتعليقك ، مع مراعاة :
- أحترام الآداب العامة وأحترام الرأي الآخر
- عدم الأساءة الى أي جهة سواء كانت دينية أو سياسية
- عدم مشاركة الروابط والأعلانات منعاً باتاً