ควาซาร์เป็นวัตถุที่สว่างที่สุดในเอกภพและนักดาราศาสตร์เชื่อว่าพวกมันเกิดจากการแผ่รังสีจากสภาพแวดล้อมรอบ ๆ หลุมดำมวลมหาศาล นักดาราศาสตร์ใช้แรงโน้มถ่วงจากกาแลคซีที่ค่อนข้างใกล้เคียงเป็นเลนส์ความโน้มถ่วงเพื่อโฟกัสแสงจากควาซาร์ไกลโพ้นมากขึ้นทำให้ได้มุมมองที่น่าประทับใจนี้
เป็นครั้งแรกที่ใช้เทคนิคนวนิยายนักดาราศาสตร์มองเข้าไปในควาซาร์และวัดดิสก์สะสมมวลรวมที่เรียกว่ารอบหลุมดำ การศึกษาครั้งนี้ให้การยืนยันต่อไปถึงสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานว่าหลุมดำมวลมหาศาลแห่งควาซาร์นั้นล้อมรอบด้วยดิสก์ที่มีความร้อนสูงเป็นพิเศษ
ผลของโครงการซึ่งเกี่ยวข้องกับนักวิทยาศาสตร์จาก Penn State University และ Ohio State University และการสังเกตการณ์ด้วยหอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์ของนาซ่าเริ่มรายงานในวันนี้ (5 ตุลาคม 2549) ในการประชุมสมาคมดาราศาสตร์ดาราศาสตร์อเมริกัน (AAS) ส่วนในซานฟรานซิสโก
ทีมวิจัยนำโดย Christopher Kochanek ที่รัฐโอไฮโอรวมถึง Xinyu Dai และ Nicholas Morgan ที่ Ohio State และ George Chartas และ Gordon Garmire ที่ Penn State ทีมได้ศึกษาโครงสร้างภายในของควาซาร์ทั้งสองซึ่งแสงสามารถมองเห็นได้เมื่อกาแลคซีเกิดขึ้นเรียงแถวกันระหว่างพวกเขากับโลกโดยขยายแสงของพวกมันเหมือนเลนส์ นักดาราศาสตร์เปรียบผลนี้ที่รู้จักกันในชื่อ "เลนส์ความโน้มถ่วง" หรือ "microlensing" เพื่อให้สามารถมองควาซาร์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์
“ มีหลายรุ่นที่พยายามอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นภายในควาซาร์และก่อนหน้านี้ไม่มีใครสามารถตัดออกได้ ตอนนี้พวกเขาบางคนสามารถทำได้” Xinyu Dai นักวิจัยหลังปริญญาเอกของรัฐโอไฮโอที่เพิ่งได้รับปริญญาเอกจาก Penn State กล่าว “ เราสามารถเริ่มสร้างควาซาร์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นและได้รับมุมมองที่สมบูรณ์มากขึ้นของหลุมดำ”
Garmire ของ Penn State เป็นผู้ตรวจสอบหลักของกล้อง X-ray ในหอดูดาวจันทราของนาซ่า, Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) ซึ่งนักดาราศาสตร์ใช้ในการสังเกตเลนส์ความโน้มถ่วงของควาซาร์ทั้งสอง กล้องเอ็กซ์เรย์นี้ถูกคิดค้นและพัฒนาขึ้นสำหรับนาซ่าโดย Penn State และสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ภายใต้การนำของ Garmire ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งรัฐเพนน์สเตตใน Evan Pugh การค้นพบที่สำคัญของจันทรานั้นมีพื้นฐานมาจากการสังเกตด้วยกล้อง ACIS
มองเห็นได้จากโลกควาซาร์หรือวัตถุกึ่งดาวฤกษ์ดูเหมือนดวงดาว พวกมันมีความสว่างมากซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเราถึงเห็นพวกมันแม้ว่าพวกมันจะเป็นวัตถุที่อยู่ไกลที่สุดในจักรวาล นักดาราศาสตร์งงงวยควาซาร์มานานหลายทศวรรษก่อนตัดสินใจว่าพวกมันน่าจะมีหลุมดำขนาดใหญ่มาก วัสดุที่ตกลงไปในหลุมดำจะเรืองแสงอย่างสว่างไสวและในกรณีของควาซาร์มันจะส่องประกายพลังงานที่หลากหลายรวมถึงแสงที่มองเห็นคลื่นวิทยุและรังสีเอกซ์
“ รังสีเอกซ์จากดิสก์สะสมของหลุมดำตรวจจับบริเวณที่ใกล้กับหลุมดำมากกว่าที่อยู่ในแถบแสง” ชาร์ตส์นักวิจัยอาวุโสของเพนน์สเตตอธิบายการวิเคราะห์ข้อมูลรังสีเอกซ์ที่ได้จากการตรวจสอบหลาย ๆ วัตถุในการศึกษา microlensing นี้ “ โดยการเปรียบเทียบแสงเอกซ์เรย์ของเหตุการณ์ไมโครไลซิ่งกับสิ่งที่อยู่ในแถบแสงหลายวงเราสรุปขนาดสัมพัทธ์ของพื้นที่การปล่อย การเปรียบเทียบนี้ช่วยให้เราสามารถ จำกัด โครงสร้างของดิสก์การสะสมของหลุมดำในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน "
ควาซาร์นั้นอยู่ไกลถึงขนาดนั้นแม้ในกล้องโทรทรรศน์ที่ทันสมัยที่สุดพวกมันก็ดูเหมือนแสงเล็ก ๆ น้อย ๆ แต่ไอน์สไตน์ทำนายว่าวัตถุขนาดใหญ่ในอวกาศบางครั้งสามารถทำหน้าที่เหมือนเลนส์โค้งงอและขยายแสงจากวัตถุที่อยู่ด้านหลังพวกมันดังที่ผู้สังเกตเห็นเห็น เอฟเฟกต์นี้เรียกว่าเลนส์ความโน้มถ่วงและช่วยให้นักดาราศาสตร์ศึกษาวัตถุบางอย่างในรายละเอียดที่ไม่สามารถบรรลุได้ “ โชคดีสำหรับเราบางครั้งดาวและกาแลคซีก็ทำตัวเหมือนกล้องโทรทรรศน์ความละเอียดสูง” Kochanek กล่าว “ ตอนนี้เราไม่ได้แค่มองหาควาซาร์เรากำลังตรวจสอบภายในควาซาร์และลงไปที่หลุมดำ”
นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดขนาดของดิสก์สะสมมวลรวมที่เรียกว่ารอบหลุมดำในแต่ละควาซาร์ ในแต่ละแผ่นดิสก์นั้นล้อมรอบพื้นที่ขนาดเล็กกว่าซึ่งเปล่งรังสีเอกซ์ออกมาราวกับว่าวัสดุดิสก์ถูกทำให้ร้อนขึ้นเมื่อมันตกลงไปในหลุมดำที่กึ่งกลาง นั่นคือสิ่งที่พวกเขาคาดหวังที่จะเห็นโดยให้แนวคิดเกี่ยวกับควาซาร์ในปัจจุบัน แต่มุมมองด้านในจะช่วยให้พวกเขาเริ่มปรับความคิดเหล่านั้นไดกล่าว
กุญแจสำคัญของโครงการนี้คือหอดูดาวจันทราเอ็กซ์เรย์ของนาซ่าซึ่งอนุญาตให้นักดาราศาสตร์วัดความสว่างของพื้นที่เปล่งรังสีเอกซ์ของแต่ละควาซาร์ได้อย่างแม่นยำ พวกเขาทำการวัดคู่เหล่านั้นกับกล้องโทรทรรศน์ทางแสงซึ่งเป็นของระบบกล้องโทรทรรศน์วิจัยรูรับแสงขนาดเล็กและปานกลางและการทดลองใช้เลนส์แรงโน้มถ่วงแบบออปติคัล นักดาราศาสตร์ศึกษาความแปรปรวนของรังสีเอกซ์และแสงที่มองเห็นได้จากควาซาร์และเปรียบเทียบการวัดเพื่อคำนวณขนาดของดิสก์สะสมมวลรวมในแต่ละดวง พวกเขาใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ Kochanek สร้างขึ้นโดยเฉพาะสำหรับการคำนวณและวิ่งบนคลัสเตอร์คอมพิวเตอร์ 48 โปรเซสเซอร์ การคำนวณสำหรับแต่ละควาซาร์ใช้เวลาประมาณหนึ่งสัปดาห์จึงจะเสร็จสมบูรณ์
ควาซาร์ทั้งสองที่พวกเขาศึกษานั้นมีชื่อว่า RXJ1131-1231 และ Q2237 + 0305 และไม่มีอะไรพิเศษเกี่ยวกับพวกเขา Kochanek กล่าวยกเว้นว่าพวกเขามีเลนส์ความโน้มถ่วงทั้งคู่ ปัจจุบันเขาและกลุ่มของเขากำลังศึกษาควาซาร์แบบเลนส์จำนวน 20 ครื่องและพวกเขาต้องการรวบรวมข้อมูล X-ray ในที่สุด
โครงการนี้เป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมืออย่างต่อเนื่องระหว่างรัฐโอไฮโอและรัฐเพนน์ การวิจัยได้รับทุนจากองค์การนาซ่า คลัสเตอร์คอมพิวเตอร์จัดทำโดย Cluster Ohio ซึ่งเป็นความคิดริเริ่มของ Ohio Supercomputer Center (OSC), คณะผู้สำเร็จราชการโอไฮโอและกลุ่มผู้ใช้ OSC Statewide ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลของนาซ่าในฮันต์สวิลล์แอละแบมาจัดการโครงการจันทราสำหรับผู้อำนวยการคณะเผยแผ่วิทยาศาสตร์ หอดูดาวสมิ ธ โซเนียน Astrophysical ในเคมบริดจ์แมสซาชูเซตส์ควบคุมวิทยาศาสตร์และการบินจากศูนย์เอ็กซ์เรย์จันทราในเคมบริดจ์แมสซาชูเซตส์
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว PSU
