اختروش؛ هزار برابر درخشان‌تر از کهکشان راه‌شیری/ عکس

اختروش‌ها یا کوازارها از درخشان‌ترین اجرام در آسمان شب هستند که قدمت برخی از آن‌ها به جهان آغازین بازمی‌گردد. این اجرام قدرتمند از قرن گذشته، بسیاری از ستاره‌شناسان را مجذوب خود کردند.

Quasar به معنی اختروش در واقع مخفف عبارت quasi stellar radio source به معنی منبع رادیویی شبه‌ ستاره‌ای است. وقتی ستاره‌شناسان این اجرام را در دهه‌ی ۱۹۵۰ رصد کردند، مانند ستاره‌هایی به نظر می‌رسیدند که از خود امواج رادیویی منتشر می‌کردند. به همین دلیل کوازار یا اختروش نامیده شدند.

اختروش‌ هسته‌ی کهکشانی فعال (AGN) بسیار درخشانی است که گاهی با عنوان جرم شبه‌ستاره‌ای هم شناخته می‌شود. این اجرام ۱۰۰۰ برابر درخشان‌تر از کهکشان راه شیری هستند. همچنین بسیار فعال‌اند و پرتوهای زیادی را منتشر می‌کنند.

از آنجا که اختروش‌ها در فاصله‌ی بسیار دوردستی قرار دارند، نوری که از آن‌ها به ما می‌رسد مربوط به جوانی جهان است. کهن‌سال‌ترین اختروش، J0313-1806 با فاصله‌ی ۱۳/۳ میلیارد سال نوری است و درواقع تصویری که از این اختروش می‌بینیم مربوط به ۶۷۰ میلیون سال پس از بیگ‌بنگ و گذشته‌های بسیار دور است.

تصویرسازی هنری از اختروش J0313-1806 که در حال حاضر دوردست‌ترین اختروش شناخته شده‌ است. اختروش‌ها از درخشان‌ترین اجرام جهان آغازین هستند. این تصویرسازی قرص برافزایشی وسیع اطراف یک سیاه‌چاله و بادی پرسرعت را نشان می‌دهد که با ۲۰ درصد سرعت نور حرکت می‌کند.

امروزه ستاره‌شناس‌ها معتقدند اختروش‌ها، مرکزهای بسیار درخشان‌ کهکشان‌های نوزاد هستند. پس از چند دهه پژوهش، حالا اصطلاح دیگری برای این اجرام ابداع شده: یک اختروش در واقع نوعی هسته‌ی کهکشانی فعال یا به‌اختصار، AGN است. AGN-ها انواع مختلفی دارند که هر کدام داستانی را نقل می‌کنند. از لحاظ تئوری، پرتوهای شدید منتشرشده از AGN، مرکز یک سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم را فعال می‌کنند. این پرتوها از مواد درون قرص برافزایشی (دیسک گاز و غبار و مواد ستاره‌ای اطراف سیاه چاله) سرچشمه می‌گیرند که در اطراف سیاه‌چاله تا دمای میلیون‌های درجه داغ می‌شود.

با داغ شدن مواد موجود در قرص‌ برافزایشی، امواج رادیویی، پرتوهای ایکس، پرتوهای فرابنفش و نور مرئی تولید می‌شوند. به‌این‌ترتیب اختروش از کل کهکشان درخشان‌تر می‌شود؛ اما به یاد داشته باشید که اختروش‌ها در فاصله‌ی بسیار دوری قرار دارند؛ آن‌قدر دور که صرفاً هسته‌ی فعال یا هسته‌ی کهکشانی آن‌ها را می‌بینیم و چیزی از کهکشان را رویت نمی‌کنیم. درست مانند این است که چراغ‌های خودرویی را در دوردست هنگام شب ببینید. در این شرایط نمی‌توانید مدل خودرو را حدس بزنید.

ویژگی‌ های اختروش‌ ها

اختروش نه‌تنها خود سیاه‌چاله بلکه ساختارهای تولید نور اطراف آن را هم می‌بلعد. نور فرابنفش و مرئی از دیسک درخشان مواد در حین سقوط در سیاه‌چاله منتشر می‌شوند. در عین حال گازهای داغ‌تری بالای دیسک در طیف پرتوی ایکس می‌درخشند. همچنین جت‌هایی که در اطراف قطب‌های سیاه‌چاله منتشر می‌شوند طیف وسیعی از امواج رادیویی تا پرتوهای ایکس را منتشر می‌کنند. در فاصله‌ی دورتری از سیاه‌چاله، گاز و غبار در طیف‌های فروسرخ می‌درخشند.

قطر قرص برافزایشی اختروشی که همراه با جرم خود سیاه‌چاله افزایش می‌یابد معمولا برابر با چند روز نوری است. این قطر در مقایسه با سیاه‌چاله‌ی میزبان اندک است. برای مثال قطر راه شیری ۱۰۰ هزار سال نوری است. بااین‌حال درخشش اختروش‌ها بسیار فراتر از کهکشان‌های میزبان آن‌ها است.

اختروش‌ها با وجود درخشش زیاد، کوچک و دوردست هستند به‌طوری‌که حتی قویترین تلسکوپ های جهان نمی‌توانند تمام ساختارهای داخل اختروش را بررسی کنند. ستاره‌شناس‌ها جزئیات این اجرام را با روش‌های دیگری مثل تحلیل طیف‌سنجی (پخش نور بر اساس طول موج) یا منحنی‌های نوری (پخش نور بر اساس زمان رسیدن) بررسی می‌کنند.

شکل‌گیری اختروش‌ها

با اینکه دانشمندان اختروش‌ها را در حدود شصت سال پیش کشف کردند، از منشأ دقیق آن چیزی نمی‌دانستند؛ اما به‌تازگی از این معما پرده برداشتند. آن‌ها با رصد ۴۸ کهکشان مختلف شامل اختروش و مقایسه‌ی آن‌ها با ۱۰۰ کهکشان بدون اختروش به پاسخ‌هایی رسیدند.

بر اساس یافته‌های جدید، برخورد کهکشان‌ها عامل شکل‌گیری اختروش‌ها است. با ادغام دو کهکشان، مقدار زیادی گاز به سمت سیاه‌چاله‌ی کلان جرم مرکز آن‌ها منتقل می‌شود. پیش از آنکه گازها به غذای سیاه‌چاله تبدیل شوند، مقدار زیادی انرژی به شکل جت‌های پرتو آزاد می‌شوند و اختروش‌ها را به وجود می‌آورند.

اختروش‌ها حاصل برخورد کهکشان‌های بزرگ هستند

بسیاری از کهکشان‌های بزرگ، میزبان سیاه‌چاله‌های کلان جرم در مرکز و همچنین مقادیر زیادی گاز هستند اما این گاز معمولا دور از دسترس سیاه‌چاله‌ی گرسنه‌ی مرکزی است. با برخورد کهکشان‌ها، کل این گاز به سمت سیاه‌چاله منتقل می‌شود و پرتوها و تشعشعات کافی را برای تقویت یک اختروش درخشان به وجود می‌آورد.

شکل‌گیری اختروش می‌تواند گاز باقی‌مانده‌ی کهکشان را جذب کند و آن را از ماده‌ی ضروری شکل‌گیری ستاره‌ها گاهی به مدت‌ میلیاردها سال محروم کند.

انواع اختروش‌ها

درست مانند سیاه‌چاله‌ها، اختروش‌ها انواع متفاوتی دارند و می‌توان آن‌ها را در گروه‌های مختلفی دسته‌بندی کرد که عبارت‌اند از: اختروش‌های رادیویی پرسروصدا، اختروش‌های رادیویی آرام، اختروش‌های خط جذب پهن (BAL)، اختروش‌های نوع ۲، اختروش‌های سرخ، اختروش‌های متغیر نوری (OVV) و اختروش‌های خط پرتوی ضعیف.

اختروش‌ها و بلیزرها

اختروش‌ها و بلیزرها هر دو هسته‌های کهکشانی فعالی هستند که با درخشش بالایشان شناخته می‌شوند. تفاوت اصلی بین کوازار و بلیزرها در زاویه‌ی قرارگیری جت نسبیتی آن‌ها است. زاویه‌ی اختروش دارای اندکی انحراف نسبت به زمین است در حالی که بلیزر کاملاً در جهت زمین قرار دارد. بلیزرها به دو دسته تقسیم می‌شوند: اجرام BL Lac و اختروش‌های (OVV).

کشف و رصد اختروش‌ها

اولین اختروش‌ها (3C 48 و 3C 273) در اواخر دهه‌ی ۱۹۵۰ میلادی در بررسی منابع رادیویی آسمان کشف شدند. در ابتدا این اجرام به‌عنوان منابع رادیویی بدون جرم بصری شناخته می‌شدند. تا دهه‌ی ۱۹۶۰ صدها اختروش ثبت شدند و در کاتالوگ سوم کمبریج منتشر شدند. در سال ۱۹۶۳، شناسایی دقیق منبع رادیویی 3C 48 با یک جرم نوری توسط آلن سندیج و توماس ای متیوس منتشر شد. این ستاره‌شناسان ستاره‌ای به ظاهر آبی را در موقعیت منبع رادیویی شناسایی کردند و با بررسی طیف آن متوجه خطوط پرتوی ناشناخته‌ی آن شدند.

3C 273 اولین جرمی بود که به عنوان اختروش شناسایی شد. این جرم در حال حاضر درخشان‌ترین اختروش شناخته‌شده است و در صورت فلکی دوشیزه قرار دارد. برای درک بهتر این درخشش، فرض کنید این اختروش در فاصله‌ی ۳۳ سال نوری از زمین قرار می‌گرفت در این صورت به اندازه‌ی خورشید در آسمان می‌درخشید. بر اساس تخمین دانشمندان درخشش اختروش 3C 273، چهار تریلیون برابر درخشش خورشید یا صد برابر کل نوری است که توسط کهکشان راه شیری تولید می‌شود. با وجود این درخشش دانشمندان معتقدند احتمالاً اختروش‌های درخشان‌تری نسبت به 3C 273 وجود دارند.

تاکنون بیش از یک میلیون اختروش رصد شده‌اند که اغلب آن‌ها از نقشه‌ی دیجیتالی آسمان اسلون هستند. بر اساس داده‌های این نقشه در سال ۲۰۲۱ تمام اختروش‌های رصدشده دارای مقدار انتقال به سرخ بین ۰٫۰۵۶ و ۷٫۶۴ هستند.

جمع‌بندی

اختروش‌ها همچنان ستاره‌شناسان حرفه‌ای و آماتور را مجذوب خود می‌کنند. هنوز شواهد کمی درباره‌ی ویژگی‌های این اجرام مثل منشأ اسرارآمیز و حجم وسیع انرژی آن‌ها وجود دارد. با پیشرفت فناوری و پژوهش‌های عمیق‌تر، اطلاعات جدیدی درباره‌ی این اجرام جذاب به دست خواهد آمد. شاید اختروش‌ها حتی بتوانند پرده از رازهای مهمی مثل منشأ جهان و همچنین شکل‌گیری کهکشان‌ها و ستاره‌های همسایه بردارند.

227227