Quasar com uma Grande Potência de saída do que a Via Láctea - A Clue de porque algumas grandes galáxias existe?

 

Em 2012, pesquisadores descobriram um quasar SDSS J1106 conhecido como 1939 , com a saída mais enérgico que nunca, uma descoberta que pode responder a perguntas sobre a forma como a massa de uma galáxia está ligada à sua massa central buraco negro e por que há tão poucos grandes galáxias em do universo. A taxa que a energia é levado pela enorme massa de material ejetado é equivalente a dois trilhão de vezes a potência de saída do sol. O buraco negro no centro do quasar SDSS J1106 -1939 é enorme , estima-se que milhares de vezes mais pesado do que o buraco negro na Via Láctea .

"Isso é cerca de 100 vezes maior do que a potência total da galáxia Via Láctea - é uma saída verdadeiro monstro ", disse Nahum Arav , professor associado de física na Faculdade de Ciências na Universidade Virginia Tech e líder da equipe de pesquisa , que inclui Benoit Borguet , agora um pesquisador pós-doutorado agora na Universidade de Liege , na Bélgica ; Doug Edmonds e Carter Chamberlain, ambos assistentes de pesquisa de pós-graduação na Universidade Virginia Tech, e Chris Benn, um colaborador que trabalha com o Grupo Newton Isaac de Telescópios em Espanha .

Os pesquisadores estudaram o quasar em grande detalhe utilizando o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, em Paranal , Chile - observatório astronómico, no visível , mais avançado do mundo, e encontrou a saída quasar mais energético já descoberto. Os resultados foram divulgados hoje ( quarta-feira, novembro 28, 2012 ) pelo Observatório Europeu do Sul .

Os teóricos previram fluxos de energia desta magnitude , e simulações sugeriram estas saídas impactar as galáxias ao seu redor , mas tudo foi especulação - até agora.

"Nos últimos 15 anos, muitos teóricos têm dito que se não houvesse tais saídas poderosas seria ajudar a responder muitas perguntas sobre a formação das galáxias , sobre o comportamento dos buracos negros , e sobre o enriquecimento do meio intergaláctico com outros elementos que o hidrogênio e hélio " , disse Arav . "Esta descoberta significa que podemos explicar melhor a formação das galáxias . Há centenas de pessoas que fazem parte teórica do trabalho. Supor saídas em suas simulações , e agora temos encontrado uma saída na magnitude que só foi teorizado em passado. Agora eles podem refinar seus modelos já impressionantes e baseá-las em dados empíricos " .

E enquanto os buracos negros são conhecidos por puxar material , quasares acelerar alguns dos materiais e ejetá-lo em alta velocidade. Quanto maior o quasar , a mais material que pode levar , a maior velocidade que pode acelerá-lo , e quanto mais ele pode retirar o material.

" Quasares são conhecidos há 40 anos", explicou Arav . " Nós fomos capazes de descobrir como medir a massa de energia mecânica do buraco negro é colocar para fora - calculando o tamanho da saída , a que distância do buraco negro que era, e quanto a massa que tinha por unidade de área . "

Saída do quasar é pelo menos cinco vezes mais poderoso do que o detentor do recorde anterior, também descoberto por Arav e seu grupo de pesquisa , em 2009 , e material do escoamento é inferida a ser cerca de mil anos -luz de distância do buraco negro no centro da quasar SDSS J1106 - 1939.

Todos os anos, de acordo com a análise da equipe, uma massa de mais de 400 vezes maior do que o sol está fluindo para longe do quasar a uma velocidade de 8.000 quilômetros por segundo . "Eu estive procurando por algo assim para uma década" Arav disse, " por isso é emocionante para finalmente encontrar uma das saídas de monstros que foram previstos. "

Pesquisa feita em 2010, utilizando medições precisas sobre a luz de quasares distantes sugeriu que o valor da constante de estrutura fina pode ter mudado ao longo da história do universo. Se os resultados dos quasares são sempre confirmadas, os nossos conceitos de espaço e tempo é certo para mudar a nossa compreensão fundamental do universo.

A constante de estrutura fina , ou alfa, é a constante de acoplamento para a força eletromagnética . Se alfa eram apenas 4% maior ou menor do que é, estrelas não seria capaz de fazer de carbono e oxigênio, o que teria feito com que seja impossível para a vida como a conhecemos no nosso universo de existir.

O estudo de 2010 mostra que alfa parece ter variado um pouco em diferentes direções do universo bilhões de anos atrás , sendo um pouco menor no hemisfério norte e um pouco maior do hemisfério sul . Uma implicação intrigante é que a constante de estrutura fina é continuamente variável no espaço, e parece afinado para a vida no nosso bairro do universo.

Os físicos , John Webb , da Universidade de New South Wales e seus co-autores , usaram dados de dois telescópios para descobrir a dependência espacial da constante de estrutura fina . Usando o telescópio Keck voltada para o norte , em Mauna Kea , no Havaí, e virado para sul Very Large Telescope (VLT ), em Paranal , Chile, os pesquisadores observaram mais de 100 quasares , que são galáxias extremamente distantes e luminosas que são alimentados por negro maciço buracos em seus centros.

Ao combinar os dados dos dois telescópios que olham em direções opostas, os pesquisadores descobriram que , a 10 bilhões de anos atrás , alfa parece ter sido maior em cerca de uma parte em 100.000 na direção sul e menor por uma parte em 100.000 no norte direção. Os dados para este modelo de " dipolo " de alfa tem uma significância estatística de cerca de 4,1 sigma, o que significa que que há apenas uma em 15.000 chance de que ele é um evento aleatório .

Quasars são alvos altamente luminosas que emitem luz sobre uma vasta gama de comprimentos de onda , com picos a vários comprimentos de onda , devido às emissões de elementos , tais como o hidrogénio , azoto , silício , ferro e carbono no gás em torno do quasar . Quando a luz do quasar passa perto de uma galáxia em seu caminho para a Terra , o gás ao redor da galáxia provoca um padrão distinto de linhas de absorção no espectro de quasar . Através da medição dos comprimentos de onda das linhas de absorção , devido à elementswe pesado pode determinar tanto o desvio para o vermelho do gás e o valor da constante de estrutura fina , alfa , no momento em que a luz do quasar foi absorvido . Tais observações sugerem que o valor de alfa foi ligeiramente menores milhares de milhões de anos atrás .

Quasares são objetos compactos, mas tão altamente luminosas luminosa que pode ser estudada em detalhe intricado usando telescópios terrestres , apesar de ser grande distancesaway de nós. Nós pensamos que os quasares conter blackholes em seus centros e que a imensa força gravitacional exercida pelo buraco negro é extremamente eficiente na conversão de matéria em sua vizinhança em luz.

Desde quasares são encontrados em todas as direções no céu , eles fornecem uma maneira poderosa de gráficos quase todo o universo. Alguns quasares estão tão longe que nós vemos como eles eram bilhões de anos atrás. De fato , ao observar quasares cientistas podem traçar uma "história universal " contínuo que começa quando o Universo tinha apenas cerca de um bilhão de anos e continua até os dias atuais.

Os cientistas não podem estudar alfa com precisão razoável, usando os próprios quasares. Em vez disso, eles devem analisar o que acontece quando a radiação de um quasar passa por uma galáxia que fica entre a Terra eo quasar quasar.The emite luz em uma ampla faixa de wavelengths.However , quando essa luz passa através do gás ao redor da galáxia , um padrão característico de linhas de absorção , ou " código de barras ", será sobreposta.

A presença de uma linha de absorção a um comprimento de onda particular, revela que um elemento específico está presente na nuvem de gás , e a largura de cada linha mostra a quantidade do elemento que está presente . Além de hidrogênio, que é onipresente no universo , esses " códigos de barra " revelam que as nuvens de gás contêm uma série de outros elementos, incluindo magnésio, ferro , zinco, silício, alumínio e cromo .

Além disso, o código de barras revela o que estava acontecendo quando a luz passou através da nuvem , o que poderia ter acontecido , já em apenas uma bilhão de anos após o Big Bang. Embora a nuvem de gás teria evoluído para algo completamente diferente, hoje , o seu código de barras nos fornece uma marca permanente do seu estado no passado distante - incluindo informações sobre o valor de alfa naquela época.

Ao comparar os códigos de barras encontradas no espectro de absorção quasar com os códigos de barras que medem pelos mesmos átomos e íons em laboratório, Webb e equipe poderia descobrir se a física responsáveis ​​pela absorção de radiação por átomos tem mudado ao longo da história da universo. Em outras palavras , eles podem descobrir se alfa mudou .

A confirmação de que alfa está mudando teria profundas implicações para a física . Por exemplo , o princípio da equivalência - um dos pilares da teoria da relatividade -estados que, em quadros de referência em queda livre , o resultado de qualquer experimento não- gravitacional é independente de quando e onde ela é realizada . Mudanças no valor de alfa constituiria uma violação deste princípio.

A velocidade da luz variável ( VSL ) teorias , proposta por John Moffat , da Universidade de Toronto e desenvolvidos nos últimos anos por João Magueijo , do Imperial College , John Barrow e outros como uma alternativa para inflacionárias modelos em cosmologia, também pode levar a mudanças no valor de alfa no início do universo . Teorias de inflação e VSL tentar explicar características do universo - como a sua aparente não pode ser explicada pela teoria do Big Bang só que - nivelamento .

The Daily Galaxy via ESO e http://www.phys.unsw.edu.au/astro/research/PWAPR03webb.pdf