المعرفة

كويزر

الكويزر أو النجم الزائف أو شبيه النّجم (إنگليزية: quasar، اختصارا لكلمة QUASi-stellAR radio source)، هو مصدر فلكي للطاقة الكهرومغناطيسية، بما فيها الضوء، هذه الطاقة تخفف من الطاقة الناتجة عن أكثر النجوم لمعانا. يمكن للكوازار ان ينتج الطاقة بمستويات مساوية لناتج مئات من المجرات المتوسطة مجتمعة. يبدو الكوازار في المرقابات البصرية (التلسكوبات البصرية) كنجم باهت (أي أنه يشكل مصدر نقطي للطاقة) وتكون له انزياح أحمر عالي جدا (مما يعني أن سرعة ابتعاده عن الأرض مرتفعة). من المجمع عليه في الوساط العلمية أن هذا الانزياح الأحمر العالي هو نتيجة قانون هابل وهو يعني ان الكوازار يجب ان يكون بعيدا جداً عن الأرض وشديد البريق.

صورة التقطها تلسكوب هبل للب الكوزير.
تصور فني لتكون الكويزر.

بعض الكوازارات تبدي تغيرات سريعة السطوع، مما يعني أنها صغيرة الحجم (فيزيائياً لا يمكن لجسم أن يتغير بأسرع من الوقت اللازم للضوء ليقطعه من طرف إلى طرف و بما ان زمن تغير الكوازار ضئيل نسبيا فهذا يعني أن زمن اجتياز الضوء له قليل، مع ذلك توجد بعض الاستثناءات : كوازار جي1819+3845). حاليا أعلى انزباح نحو الأحمر مسجل لكوازار يبلغ نحو 6.4 [1]

هناك نوع من الإجماع العلمي أن الكوازارات تستمد طافتها من ظهور مادة عند ثقوب سوداء فائقة الكتلة supermassive black holes في نواة مجرات بعيدة ، خالقة لهذه الأنماط اللماعة من الأجسام ، هذه المجرات تعرف باسم المجرات الفعالة. فعليا لا تعرف أي آلية أخرى لتفسير هذا الناتج الكبير من الناتج الطاقي مع التغير السريع فيه.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

نظرة عامة

اكتشف أول كازار عام 1960 كنوع من النجوم والمنابع الراديوية الشديدة، على الرغم من صغر قطره الزاوي (أقل من عشر ثوان زاويّة)، وذلك ضمن برنامج قياس الإشعاع الراديوي الكوني، الذي بدأه المعهد التقني في كاليفورنيا باستخدام أجهزة دقيقة قادرة على فصل منبعين راديويين المسافة بينهما خمس ثوان زاويّة، وكان ت. مَتيوس T.Matthews وأ. ساندج A.Sandage في الفريق الذي لفت النظر إلى أحد المنابع الراديوية الشديدة جداً بالقدر magnitude ء16، ورقمه اليوم x3C48، أي الجرم 48 في تصنيف كامبردج الثالث للمنابع الراديوية. والقدر وحدة فيزيائية لقياس سطوع الأجرام السماوية. ثم اكتشفا منبعين آخرين عام 1962، هما x3C196 , x3C286 من القدر 17، وكان طيفاهما الكهرمغنطيسيان يحويان قمماً peaks لعناصر كيماوية غريبة غير موجودة على الأرض. ولم تكن القمم بين تلك الأجسام متماثلة.

قورنت قياسات منبع راديوي جديد مكتشف عام 1963 مع صورته الفوتوغرافية (الضوئية) في أثناء خسوف القمر بوساطة أجهزة دقيقة جداً فتبين أن الإشعاع الراديوي يصدر عن جرم ضوؤه يشبه النجوم.


خصائص كازار

لم يفهم العلماء سبب وجود أطياف لعناصر كيماوية غير موجودة على سطح الأرض، مما جعل منه جرماً سماوياً معقداً فيزيائياً، ولكن الأمريكي م. سميث M.Smith استطاع أن يلاحظ من طيف الكازار 3C273 ذي القمم الست، أنه مؤلف من أربع قمم امتصاص absorption للهدروجين H، وقمة تُنسب لأيون الأكسجين O+2، وأخرى لأيون المنغنيز Mn+2، وذلك بإجراء انزياح لطيف هذه العناصر نحـو الأحمر بنسبة 16%، ثم درس طيف الكازار الأول xx3C48 فوجد أنه معروف إذا أُجري الانزياح z بمقدار 37%، وهو يعادل (Z = Δλ/ λ)، وتمَّ تعرّف كازارات بلغ انزياح طيفها نحو الأحمر ( z=x2) وهو انزياح كبير وغريب. إذ إن الانزياح نحو الأحمر يعني سرعة ابتعاد أكبر. وعند الانزياح الكبير يمكن رؤية خط الهدروجين 121.6نانومتر في المجال البنفسجي.

تتشابه الصور الفوتوغرافية للكازارات مع النجوم وأشباه النجوم ordinary stars، فكلها نقطية تقريباً. ولكن الكازارات تبث إشعاعاً راديوياً أقوى من النجوم وأشباهها بآلاف المرات.

تتشابه الصور الراديوية للكازارات مع المجرّات، فكلها منابع راديوية قوية. ولكن الكازارات في الصور الفوتوغرافية نقطية أما المجرات فغير نقطية كما يظهر في الشكل (1).

 

نتائج الرصد

تدل نتائج الرصد أن مركز المنبع الضوئي في الكازار غير منطبق على مركز المنبع الراديوي، وأن الإشعاع الراديوي متغير وغير مستمر، فقد يتغير السطوع brightness بمقدار قدر واحد، ووصل تغير الكازار 3C446 إلى 3أقدار. وهو أيضاً متغير في الزمن، فقد يحدث التغير في أدوار أقلها ساعة، ويصل إلى بضع سنين في كازارات أخرى، علماً أن الإشعاع الراديوي في المجرات متغير أيضاً.

يشع الكازار في معظم مجالات الطيف الكهرمغنطيسي، وتسميتها غير دقيقة، فهي منابع أشباه نجوم quasi-stellar sources (QSS)، وليست منابع راديوية فقط، وبافتراض أن الكازارات تقع على أطراف الكون المرصود بالنسبة لنا (أبعد من 260مليون سنة ضوئية) فإن الطاقة الصادرة عن الكازار النمطي في المجال الراديوي 4610 إرغة في الثانية تقريباً، وفي المجال المرئي 4810 إرغة في الثانية، وفي المجال تحت الأحمر 4910 إرغة في الثانية. وقد لوحظ وجود إشعاع في مجال الأشعة السينية عند الكازار x3C273 تبلغ استطاعته 4610 إرغة في الثانية، وهذا أكبر بنحو 310 ـ 410 مرّة من إشعاع النجوم الكبيرة واللامعة في المجرات، وسطوع الكازار هذا أكبر من سطوع مجرّتنا مع ما فيها من 150 مليار نجم. وهنا يُلاحظ أنه يمكن تمييز الكازار من النجم؛ بأن الكازار لا يشع في المجال فوق البنفسجي.

ماهية الكازار

اكتشف العلماء حتى اليوم 2000كازار تقع على حدود الكون المعروف لنا، ويقدّرون أنها قد تكون 000 10كازار أغلبها أحادي الجرم. وحصروا الظروف الفيزيائية التي تسمح بتفسير مواصفات الكازار المعروفة عنه، من شدّة سطوع (لمعان) وإشعاع كهرمغنطيسي شديد وانزياح طيفه نحو الأحمر في ثلاث فرضيات محتملة:

أ ـ يعود انزياح طيف الكازار نحو الأحمر إلى ظاهرة تمدد الكون، واعتماداً على قانون هبل E.Hubble في تمدد الكون يجب أن تكون الكازارات أبعد الأجسام عنا، فإذا وقعت في أطراف الكون وهي بهذا السطوع الذي تجاوز 100 مرّة من سطوع أكبر المجموعات النجمية الخارجية، فيجب أن يكون تركيز الطاقة فيها عالياً جداً، وربما تجاوزت طاقة مجرات سيفرت Seyfert galaxies المتميزة بالطاقة الأعلى.

ب ـ يعود انزياح طيف الكازار نحو الأحمر إلى ظاهرة دوبلر، فهي ذاتية المنشأ، وامتداد للانفجار الأعظم الأول الذي وفّر تلك الطاقة التي أوصلت الكازارات إلى أطراف الكون، غير أن طاقة الانفجار الأعظم المحسوبة غير كافية لتوفير طاقة تصل بالكازار إلى تلك المسافات، ومن جهة أخرى إذا حُسبت سرعة ابتعاد الكازارات من القانون v = C z حيث C سرعة الضوء فإن الكازار x3C9 الذي انزياحه z= x0.8 ستكون سرعتهv = x240000 متر في الثانية قريبة من سرعة الضوء، عندها تجد الفرضية صعوبة في تفسير الكازارات ذات الانزياح z الأكبر من الواحد.

ج ـ يعود انزياح طيف الكازار نحو الأحمر إلى سبب نسبي، وباستخدام قوانين النسبية تبيّن أن كتلة الكازارات يجب أن تكون أكبر من كتلة الشمس بنحو 410 مرّة. وهذا غير معقول، لأن كتل النجوم الأكبر من كتلة الشمس بمئة مرّة يستحيل وجودها لعجزها عن إيقاف قوة الثقالة. ويعتقد أصحاب هذا الفرض أن السطوع العالي نتيجة ظاهرة العدسات الثقالية المقترحة في النسبية العامة.

يدلّ طيف الكازار على أنه يحوي المواد المتوافرة في النجوم عادة، ما عدا العناصر الخفيفة كالليثيوم (Li) والبور (B)، وأن درجة حرارة سطح الكازار تراوح بين 10 ـ 100 ألف كلفن، وكثافته 410 ـ 710 جزيء في السنتمتر المكعب الواحد. ومن تقدير كتلة الكازار (التي تعجز التفاعلات النووية عن مقاومة قوة ثقالتها) يجب أن يتحول الكازار إلى ثقب أسود[ر] بعد مئات السنين، في حين قدّروا عمره من بعده عنا بملايين السنين، فكيف ذلك؟

يعدّ طول الموجة الراديوي 70مكرومتر هو طول الموجة الوسطي الذي تشعّه الكازارات، ولكن كما ذُكر آنفاً، فبعضها يشع أشعة سينية، خاصة عند الطاقة 50مليون إلكتروفولط. وقد اكتشف القمر الصناعي الأمريكي والبريطاني كازارين من النوع الأخير x4U0241+61 بانزياحz= x0.044 و-x1792Ax251 بانزياح z = x0.068.

يعتقد كثير من العلماء اليوم أن الكازار هو نواة مجرة قديمة، ومع أن بعض الأدلة قد تؤكد ذلك فإن سطوع الكازار في الحقيقة أكبر من سطوع قلب المجرّة بألف مرّة. وبما أن تقدير بعد الكازار عنا بين 0.25ـ12مليار سنة ضوئية، فنحن في الحقيقة نرى حال الكازارات قبل تلك المدة الزمنية، وهي أقرب إلى زمن بدء الكون حسب نظرية الانفجار الأعظم.

ويعتقد آخرون أن الكازار هو طرف آخر لدهليز الثقب الأسود الذي يبتلع الطاقة والمادة من الطرف الأول ويلفظها من الطرف الثاني. ولكن لا إثبات قطعياً على معظم الفرضيات والتصورات، ولذلك ما زالت الكازارات لغزاً لم يكشف بالكامل تحتاج إلى بحوث متقدمة.

توليد انبعاث الكويزر

 
This view, taken with infrared light, is a false-color image of a quasar-starburst tandem with the most luminous starburst ever seen in such a combination.



الكويزر كمصدر للأشعة السينية

 
منظر 4C 71.07 من أرصاد by the Burst and Transient Source Experiment. This helped convince scientists that they were studying data from the quasar and not some other source in the neighborhood.
 
بالضوء المرئي، 4C 71.07 is less than impressive, just a distant speck of light. It's in radio and in X-rays - and now, gamma rays - that this object really shines. 4C 71.07 is its designation in the 4th Cambridge University catalog of radio sources. 4C 71.07 has a red shift of z=2.17, putting it about 11 billion years away in a 12 to 15-billion year-old universe (using z=1 as 5 billion light years).
 
The Chandra X-ray image is of the quasar PKS 1127-145, a highly luminous source of X-rays and visible light about 10 billion light years from Earth. An enormous X-ray jet extends at least a million light years from the quasar. Image is 60 arcsec on a side. RA 11h 30m 7.10s Dec -14° 49' 27" in Crater. Observation date: May 28, 2000. Instrument: ACIS. الفضل: NASA/CXC/A.Siemiginowska(CfA)/J.Bechtold(U.Arizona).

تاريخ رصد الكويزرات

 
تصور فني للكوزير J0529-4351.

في 19 فبراير 2024، أعلن العلماء عن اكتشاف ألمع كويزر في الكون، والذي يعتبر أيضاً ألمع جرم فلكي بشكل عام على الإطلاق كما أنه مدعوم من الثقب الأسود الأكثر نهماً والأسرع نمواً على الإطلاق، وهو ثقب يستهلك ما يعادل كتلة بحجم الشمس يوميًا. يقع الكويزار الذي يحمل الرمز J0529-4351، بعيدًا عن الأرض لدرجة أن ضوءه يستغرق 12 بليون سنة للوصول إلينا، مما يعني أنه كان عندما كان عمر الكون البالغ 13.8 بليون سنة كان عمر هذا الكويزر أقل من 2 بليون سنة بقليل.[2]

تقدر كتلة الثقب الأسود الهائل الموجود في قلب الكويزار بما يتراوح بين 17-19 بليون مرة كتلة الشمس؛ كل عام، يأكل أو "يتراكم" الغاز والغبار بما يعادل 370 كتلة شمسية. وهذا يجعل J0529-4351 مضيئًا جدًا لدرجة أنه إذا تم وضعه بجوار الشمس، فسيكون أكثر سطوعًا بمقدار 500 تريليون مرة من نجمنا اللامع. وقال كريستيان وولف، قائد الفريق وعالم الفلك بالجامعة الوطنية الأسترالية، في بيان: "لقد اكتشفنا الثقب الأسود الأسرع نموًا المعروف حتى الآن. تبلغ كتلته 17 بليون شمس ويأكل ما يزيد قليلاً عن كتلة الشمس يوميًا. وهذا يجعله الجرم الأكثر لمعاناً في الكون المعروف".

رُصد J0529-4351 في البيانات منذ أكثر من 4 عقود، لكنه كان شديد السطوع لدرجة أن علماء الفلك فشلوا في تحديده على أنه كويزر.

الكويزرات هي مناطق في قلب المجرات تحتوي على ثقوب سوداء هائلة الحجم محاطة بالغاز والغبار الذي تتغذى عليه هذه الفراغات. إن الظروف العنيفة في أقراص المادة حول هذه الثقوب السوداء النشطة، والتي تسمى الأقراص التراكمية والتي تولدها الجاذبية الهائلة للأجسام، تعمل على تسخين الغاز والغبار وتتسبب في توهجه بشكل ساطع. بالإضافة إلى ذلك، فإن أي مادة في هذه الأقراص لا تتراكم بواسطة ثقب أسود يتم توجيهها إلى قطبي العملاق الكوني، حيث تُطلق كتدفق من الجسيمات بسرعة قريبة من سرعة الضوء، مما يولد ضوءًا قويًا أيضًا. ونتيجة لذلك، يمكن للكويزارات الموجودة في مناطق النوى المجرية النشطة (AGN) أن تتألق بشكل أكثر سطوعًا من الضوء المجمع لبلايين النجوم في المجرات المحيطة بها.

لكن حتى في هذه الأحداث الساطعة بشكل استثنائي، يبرز J0529-4351. يأتي ضوء J0529-4351 من القرص التراكمي الهائل الذي يغذي الثقب الأسود الهائل، والذي يقدر الفريق أن قطره يبلغ حوالي 7 سنوات ضوئية. وهذا يعني أن عبور قرص التراكم هذا سيكون معادلاً للسفر بين الأرض والشمس حوالي 45.000 مرة. وقال كريستوفر أونكين، عضو الفريق والعالم في الجامعة الوطنية الأسترالية: "من المفاجئ أنه ظل مجهولاً حتى اليوم، في حين أننا نعرف بالفعل نحو مليون كويزر أقل إثارة للإعجاب. لقد كان يحدق في وجهنا حرفيا حتى الآن".


رُصد J0529-4351 في البداية في مسح شميدت سوذرن سكاي، الذي يعود تاريخه لعام 1980، لكن الأمر استغرق عقودًا للتأكد من أنه كويزار في البداية. توفر المسوح الفلكية الكبيرة الكثير من البيانات، مما يجعل علماء الفلك بحاجة إلى نماذج التعلم الآلي لتحليلها وفرز النجوم الزائفة من الأجرام السماوية الأخرى. يتم تدريب هذه النماذج أيضًا باستخدام الأجرام المكتشفة حاليًا، مما يعني أنها قد تفوت المرشحين ذوي الخصائص الاستثنائية مثل J0529-4351. وفي الواقع، فإن هذا الكويزار ساطع للغاية لدرجة أن النماذج تجاوزته معتقدة أنه نجم يقع قريبًا نسبيًا من الأرض.

رُصد هذا التصنيف الخاطئ في عام 2023، عندما أدرك علماء الفلك أن J0529-4351 هو في الواقع نجم زائف (كويزر) بعد إلقاء نظرة على منطقة الجرم باستخدام التلسكوب الذي يبلغ قطره 2.3 متر في مرصد سايدنگ سپرنگ في أستراليا.

تم التأكد من أن J0529-4351 هو ألمع كويزر على الإطلاق عندما قام جهاز قياس الطيف X-shooter الموجود على التلسكوب الفائق (VLT) في منطقة صحراء أتاكاما شمال تشيلي بمتابعة J0529-4351. ولم ينته علماء الفلك من J0529-4351 بعد.


يعتقد الفريق أن الثقب الأسود الهائل الموجود في قلب هذا الكويزار يتغذى بالقرب من حد إدينگتون، أو النقطة التي يجب أن يدفع فيها الإشعاع الغاز والغبار بعيدًا، مما يؤدي إلى قطع المخزن الكوني لهذا الثقب الأسود. سيتطلب تأكيد ذلك إجراء مزيد من التحقيق التفصيلي. ومع ذلك، لحسن الحظ، فإن الثقب الأسود الجشع هو الهدف المثالي لأداة GRAVITY + المحدثة في VLT، والتي ستعمل على تحسين دقة التباين العالي على الأجرام الساطعة.

سيتم أيضًا فحص J0529-4351 بواسطة التلسكوب الفائق (ELT)، قيد الإنشاء حاليًا في صحراء أتاكاما. ومع ذلك، فإن متعة العثور على شيء جديد ومثير هي التي تدفع قائد الفريق وراء هذا الاكتشاف القياسي. واختتم وولف حديثه قائلاً: "أنا شخصياً أحب المطاردة ببساطة. لبضع دقائق في اليوم، أشعر وكأنني طفل مرة أخرى، ألعب لعبة البحث عن الكنز، والآن أحضر كل شيء إلى الطاولة الذي تعلمته منذ ذلك الحين". ونشر الفريق بحثه في 19 فبراير بمجلة نيتشر أسترونومي.



. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ "Three Distant Quasars Found At Edge of the Universe". Sloan Digital Sky Survey. Retrieved April 21. {{cite web}}: Check date values in: |accessdate= (help); Unknown parameter |accessyear= ignored (|access-date= suggested) (help)
  2. ^ "The Brightest Quasar Ever Seen Eats a 'Sun' Every Day". ساينتفيك أمريكان. 2024-02-20. Retrieved 2024-02-22.


قراءات إضافية


وصلات خارجية

الكلمات الدالة:
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=كويزر&oldid=3954870"