Bản thân thuật ngữ “quasar” có nguồn gốc từ các từ gần như istell Một r và r adiosource, nghĩa đen: , giống như một ngôi sao. Đây là những vật thể sáng nhất trong Vũ trụ của chúng ta, có cường độ rất mạnh. Chúng được phân loại là hạt nhân thiên hà đang hoạt động - chúng không phù hợp với cách phân loại truyền thống.
Nhiều người coi chúng rất lớn, hấp thụ mạnh mẽ mọi thứ xung quanh. Chất này khi đến gần chúng sẽ tăng tốc và nóng lên rất nhiều. Dưới tác động của từ trường của lỗ đen, các hạt được tập hợp thành chùm tia bay ra khỏi cực của nó. Quá trình này được đi kèm với một ánh sáng rất tươi sáng. Có một phiên bản cho rằng chuẩn tinh là những thiên hà khi chúng bắt đầu cuộc đời và trên thực tế, chúng ta đã nhìn thấy vẻ ngoài của chúng.
Nếu chúng ta cho rằng chuẩn tinh là một loại siêu sao đốt cháy hydro tạo nên nó, thì nó phải có khối lượng lên tới một tỷ mặt trời!
Nhưng điều này mâu thuẫn với khoa học hiện đại, vốn tin rằng một ngôi sao có khối lượng lớn hơn 100 lần khối lượng mặt trời nhất thiết sẽ không ổn định và kết quả là sẽ tan rã. Nguồn năng lượng khổng lồ của chúng vẫn còn là một bí ẩn.
Độ sáng
Quasar có năng lượng bức xạ rất lớn. Nó có thể vượt quá năng lượng bức xạ của tất cả các ngôi sao trong toàn bộ thiên hà hàng trăm lần. Sức mạnh lớn đến mức chúng ta có thể nhìn thấy một vật thể cách chúng ta hàng tỷ năm ánh sáng bằng kính thiên văn thông thường.
Năng lượng bức xạ trong nửa giờ của chuẩn tinh có thể tương đương với năng lượng giải phóng trong vụ nổ siêu tân tinh.
Độ sáng có thể vượt quá độ sáng của các thiên hà hàng nghìn lần và thiên hà sau bao gồm hàng tỷ ngôi sao! Nếu chúng ta so sánh lượng năng lượng được tạo ra trên một đơn vị thời gian của một quasar thì sự khác biệt sẽ là 10 nghìn tỷ lần! Và kích thước của một vật thể như vậy có thể tương đương với âm lượng.
Tuổi
Tuổi của những siêu vật thể này là hàng chục tỷ năm. Các nhà khoa học đã tính toán: nếu ngày nay tỷ lệ chuẩn tinh và thiên hà là 1:100.000 thì 10 tỷ năm trước là 1:100.
Khoảng cách đến các chuẩn tinh
Khoảng cách đến các vật thể ở xa trong Vũ trụ được xác định bằng cách sử dụng. Tất cả các chuẩn tinh được quan sát đều có đặc điểm là sự dịch chuyển đỏ mạnh, nghĩa là chúng đang di chuyển ra xa nhau. Và tốc độ loại bỏ chúng đơn giản là tuyệt vời. Ví dụ, đối với vật thể 3C196, tốc độ được tính là 200.000 km/giây (2/3 tốc độ ánh sáng)! Và nó cách chúng ta khoảng 12 tỷ năm ánh sáng. Để so sánh, các thiên hà bay với tốc độ tối đa “chỉ” hàng chục nghìn km/giây.
Một số nhà thiên văn học tin rằng cả năng lượng chảy từ các quasar lẫn khoảng cách tới chúng đều có phần bị phóng đại. Thực tế là không có niềm tin nào vào các phương pháp nghiên cứu các vật thể siêu xa; trong suốt thời gian quan sát chuyên sâu, người ta không thể thiết lập khoảng cách đến các quasar một cách đủ chắc chắn.
Sự biến đổi
Bí ẩn thực sự là sự biến thiên của các chuẩn tinh. Chúng thay đổi độ sáng với tần suất khác thường; các thiên hà không có những thay đổi như vậy. Khoảng thời gian thay đổi có thể được tính bằng năm, tuần và ngày. Kỷ lục được coi là sự thay đổi độ sáng gấp 25 lần trong một giờ. Sự biến đổi này là đặc trưng của tất cả các phát xạ quasar. Dựa trên những quan sát gần đây, hóa ra là Ô Hầu hết các chuẩn tinh đều nằm gần trung tâm của các thiên hà hình elip khổng lồ.
Bằng cách nghiên cứu chúng, chúng ta hiểu rõ hơn về cấu trúc của Vũ trụ và sự tiến hóa của nó.
Nhờ sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, các nhà thiên văn học ngày càng có nhiều khám phá thú vị và đáng kinh ngạc trong Vũ trụ. Ví dụ, danh hiệu “vật thể lớn nhất trong vũ trụ” được truyền từ khám phá này sang khám phá khác hầu như hàng năm. Một số vật thể được phát hiện có kích thước khổng lồ đến mức chúng khiến ngay cả những nhà khoa học giỏi nhất trên hành tinh của chúng ta cũng phải bối rối về sự tồn tại của chúng. Hãy nói về mười cái lớn nhất.
Gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra điểm lạnh lớn nhất trong Vũ trụ. Nó nằm ở phần phía nam của chòm sao Eridanus. Với chiều dài 1,8 tỷ năm ánh sáng, địa điểm này khiến các nhà khoa học bối rối. Họ không hề biết rằng những vật thể có kích thước này có thể tồn tại.
Mặc dù có sự hiện diện của từ “void” trong tên (từ tiếng Anh “void” có nghĩa là “trống rỗng”) nhưng không gian ở đây không hoàn toàn trống rỗng. Vùng không gian này chứa ít cụm thiên hà hơn khoảng 30% so với không gian xung quanh. Theo các nhà khoa học, khoảng trống chiếm tới 50% thể tích của Vũ trụ và theo quan điểm của họ, tỷ lệ này sẽ tiếp tục tăng do lực hấp dẫn siêu mạnh, lực hút tất cả vật chất xung quanh chúng.
Superblob
Năm 2006, việc phát hiện ra một "bong bóng" vũ trụ bí ẩn (hay đốm màu, như các nhà khoa học thường gọi) đã nhận được danh hiệu vật thể lớn nhất trong Vũ trụ. Đúng là anh ấy đã không giữ được danh hiệu này lâu. Bong bóng này, có chiều ngang 200 triệu năm ánh sáng, là một tập hợp khổng lồ gồm khí, bụi và các thiên hà. Với một số cảnh báo, vật thể này trông giống như một con sứa xanh khổng lồ. Vật thể này được các nhà thiên văn học Nhật Bản phát hiện khi đang nghiên cứu một trong những vùng không gian được biết đến với sự hiện diện của một lượng khí vũ trụ khổng lồ.
Mỗi trong số ba “xúc tu” của bong bóng này chứa các thiên hà có mật độ dày đặc hơn gấp bốn lần so với bình thường trong Vũ trụ. Các cụm thiên hà và quả bóng khí bên trong bong bóng này được gọi là bong bóng Lyman-Alpha. Người ta tin rằng những vật thể này bắt đầu xuất hiện khoảng 2 tỷ năm sau Vụ nổ lớn và là di tích thực sự của Vũ trụ cổ đại. Các nhà khoa học cho rằng bong bóng được đề cập đã hình thành khi các ngôi sao khổng lồ tồn tại trong những ngày đầu của vũ trụ đột nhiên trở thành siêu tân tinh và phun ra một lượng khí khổng lồ vào không gian. Vật thể này nặng đến mức các nhà khoa học tin rằng nhìn chung, nó là một trong những vật thể vũ trụ đầu tiên hình thành trong Vũ trụ. Theo lý thuyết, theo thời gian, ngày càng nhiều thiên hà mới sẽ hình thành từ lượng khí tích tụ ở đây.
Siêu đám Shapley
Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã tin rằng thiên hà của chúng ta đang bị kéo xuyên qua Vũ trụ với tốc độ 2,2 triệu km/h ở đâu đó theo hướng của chòm sao Nhân Mã. Các nhà thiên văn học cho rằng nguyên nhân của điều này là do Lực hấp dẫn lớn, một vật thể có lực hấp dẫn đến mức đủ để thu hút toàn bộ thiên hà về phía nó. Đúng vậy, trong một thời gian dài các nhà khoa học không thể tìm ra nó là loại vật thể gì. Vật thể này được cho là nằm ngoài cái gọi là “vùng tránh né” (ZOA), một khu vực trên bầu trời bị che khuất bởi thiên hà Milky Way.
Tuy nhiên, theo thời gian, thiên văn học tia X đã ra tay giải cứu. Sự phát triển của nó giúp chúng ta có thể nhìn xa hơn khu vực ZOA và tìm ra chính xác nguyên nhân của lực hấp dẫn mạnh như vậy. Đúng là những gì các nhà khoa học nhìn thấy đã đẩy họ vào ngõ cụt thậm chí còn lớn hơn. Hóa ra ngoài vùng ZOA còn có một cụm thiên hà bình thường. Kích thước của cụm này không tương quan với cường độ lực hấp dẫn tác dụng lên thiên hà của chúng ta. Nhưng khi các nhà khoa học quyết định nhìn sâu hơn vào không gian, họ nhanh chóng phát hiện ra rằng thiên hà của chúng ta đang bị kéo về phía một vật thể thậm chí còn lớn hơn. Hóa ra nó là Siêu đám Shapley - siêu đám thiên hà lớn nhất trong Vũ trụ quan sát được.
Siêu đám bao gồm hơn 8.000 thiên hà. Khối lượng của nó gấp khoảng 10.000 lần Dải Ngân hà.
Vạn Lý Trường Thành CfA2
Giống như hầu hết các vật thể trong danh sách này, Vạn Lý Trường Thành (còn được gọi là Vạn Lý Trường Thành CfA2) cũng từng tự hào với danh hiệu vật thể không gian lớn nhất được biết đến trong Vũ trụ. Nó được phát hiện bởi nhà vật lý thiên văn người Mỹ Margaret Joan Geller và John Peter Hunra khi đang nghiên cứu hiệu ứng dịch chuyển đỏ cho Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian. Theo các nhà khoa học, chiều dài của nó là 500 triệu năm ánh sáng, chiều rộng 300 triệu năm ánh sáng và độ dày 15 triệu năm ánh sáng.
Kích thước chính xác của Vạn Lý Trường Thành vẫn còn là một bí ẩn đối với các nhà khoa học. Nó có thể lớn hơn nhiều so với suy nghĩ, trải dài 750 triệu năm ánh sáng. Vấn đề trong việc xác định kích thước chính xác nằm ở vị trí của cấu trúc khổng lồ này. Giống như Siêu đám Shapley, Vạn Lý Trường Thành bị che khuất một phần bởi "vùng tránh".
Nói chung, “vùng tránh” này không cho phép chúng ta nhìn thấy khoảng 20% vũ trụ có thể quan sát được (có thể tiếp cận được bằng kính thiên văn hiện tại). Nó nằm bên trong Dải Ngân hà và chứa sự tích tụ dày đặc của khí và bụi (cũng như nồng độ cao của các ngôi sao) làm sai lệch đáng kể các quan sát. Để nhìn qua vùng tránh, chẳng hạn, các nhà thiên văn học phải sử dụng kính thiên văn hồng ngoại, cho phép họ xuyên qua 10% vùng tránh khác. Những gì sóng hồng ngoại không thể xuyên qua thì sóng vô tuyến cũng như sóng cận hồng ngoại và tia X đều có thể xuyên qua. Tuy nhiên, việc ảo không thể quan sát một vùng không gian rộng lớn như vậy có phần khiến các nhà khoa học khó chịu. "Vùng tránh" có thể chứa thông tin có thể lấp đầy lỗ hổng kiến thức của chúng ta về không gian.
Siêu đám Laniakea
Các thiên hà thường được nhóm lại với nhau. Những nhóm này được gọi là cụm. Các vùng không gian nơi các cụm này nằm với mật độ dày đặc hơn được gọi là siêu đám. Trước đây, các nhà thiên văn học đã lập bản đồ các vật thể này bằng cách xác định vị trí vật lý của chúng trong Vũ trụ, nhưng gần đây một phương pháp lập bản đồ không gian cục bộ mới đã được phát minh. Điều này giúp làm sáng tỏ những thông tin mà trước đây không có.
Nguyên tắc mới của việc lập bản đồ không gian cục bộ và các thiên hà nằm trong đó không dựa trên việc tính toán vị trí của các vật thể mà dựa trên việc quan sát các chỉ số về ảnh hưởng hấp dẫn do các vật thể gây ra. Nhờ phương pháp mới, vị trí của các thiên hà được xác định và dựa trên đó, bản đồ phân bố lực hấp dẫn trong Vũ trụ được biên soạn. So với các phương pháp cũ, phương pháp mới tiên tiến hơn vì nó cho phép các nhà thiên văn học không chỉ đánh dấu các vật thể mới trong Vũ trụ hữu hình mà còn tìm thấy các vật thể mới ở những nơi mà trước đây họ không thể nhìn thấy.
Kết quả đầu tiên của việc nghiên cứu một cụm thiên hà cục bộ bằng phương pháp mới đã giúp phát hiện ra một siêu đám mới. Tầm quan trọng của nghiên cứu này là nó sẽ cho phép chúng ta hiểu rõ hơn vị trí của chúng ta trong Vũ trụ. Trước đây người ta cho rằng Dải Ngân hà nằm bên trong Siêu đám Xử Nữ, nhưng một phương pháp nghiên cứu mới cho thấy khu vực này chỉ là một phần của Siêu đám Laniakea thậm chí còn lớn hơn - một trong những vật thể lớn nhất trong Vũ trụ. Nó trải dài hơn 520 triệu năm ánh sáng và chúng ta đang ở đâu đó bên trong nó.
Vạn Lý Trường Thành Sloan
Vạn Lý Trường Thành Sloan được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2003 trong khuôn khổ Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan, một bản đồ khoa học về hàng trăm triệu thiên hà để xác định các vật thể lớn nhất trong Vũ trụ. Vạn Lý Trường Thành của Sloan là một sợi thiên hà khổng lồ bao gồm một số siêu đám. Chúng giống như những xúc tu của một con bạch tuộc khổng lồ phân bố theo mọi hướng của Vũ trụ. Với chiều dài 1,4 tỷ năm ánh sáng, “bức tường” từng được coi là vật thể lớn nhất trong Vũ trụ.
Bản thân Vạn Lý Trường Thành Sloan không được nghiên cứu nhiều như các siêu đám nằm bên trong nó. Một số siêu đám này có bản chất thú vị và xứng đáng được đề cập đặc biệt. Ví dụ, một thiên hà có lõi gồm các thiên hà mà nhìn từ bên ngoài trông giống như những đường tua khổng lồ. Bên trong một siêu đám khác, có sự tương tác hấp dẫn cao giữa các thiên hà - nhiều trong số chúng hiện đang trải qua giai đoạn hợp nhất.
Sự hiện diện của “bức tường” và bất kỳ vật thể lớn nào khác tạo ra những câu hỏi mới về những bí ẩn của Vũ trụ. Sự tồn tại của chúng mâu thuẫn với một nguyên tắc vũ trụ về mặt lý thuyết giới hạn kích thước của các vật thể trong vũ trụ. Theo nguyên lý này, các quy luật của Vũ trụ không cho phép tồn tại những vật thể lớn hơn 1,2 tỷ năm ánh sáng. Tuy nhiên, những đồ vật như Vạn Lý Trường Thành của Sloan hoàn toàn trái ngược với quan điểm này.
Nhóm chuẩn tinh Huge-LQG7
Quasar là những vật thể thiên văn có năng lượng cao nằm ở trung tâm các thiên hà. Người ta tin rằng trung tâm của quasar là những lỗ đen siêu lớn hút vật chất xung quanh. Điều này dẫn đến sự phát xạ bức xạ khổng lồ, năng lượng của nó lớn hơn 1000 lần năng lượng do tất cả các ngôi sao bên trong thiên hà tạo ra. Hiện ở vị trí thứ ba trong số các vật thể có cấu trúc lớn nhất trong Vũ trụ là nhóm quasar Huge-LQG, bao gồm 73 quasar nằm rải rác trong hơn 4 tỷ năm ánh sáng. Các nhà khoa học tin rằng một nhóm quasar khổng lồ như vậy, cũng như những nhóm tương tự, là một trong những lý do dẫn đến sự xuất hiện của những cấu trúc lớn nhất trong Vũ trụ, chẳng hạn như Vạn Lý Trường Thành của Sloan.
Nhóm chuẩn tinh Huge-LQG được phát hiện sau khi phân tích cùng dữ liệu dẫn đến việc phát hiện ra Vạn Lý Trường Thành của Sloan. Các nhà khoa học xác định sự hiện diện của nó sau khi lập bản đồ một trong các vùng không gian bằng thuật toán đặc biệt để đo mật độ chuẩn tinh trong một khu vực nhất định.
Cần lưu ý rằng sự tồn tại của Huge-LQG vẫn còn là vấn đề tranh luận. Một số nhà khoa học tin rằng vùng không gian này thực sự đại diện cho một nhóm chuẩn tinh duy nhất, trong khi các nhà khoa học khác tin chắc rằng các chuẩn tinh trong vùng không gian này được định vị ngẫu nhiên và không thuộc một nhóm.
Vòng gamma khổng lồ
Trải dài hơn 5 tỷ năm ánh sáng, Vòng GRA khổng lồ là vật thể lớn thứ hai trong Vũ trụ. Ngoài kích thước đáng kinh ngạc, vật thể này còn thu hút sự chú ý nhờ hình dạng khác thường của nó. Các nhà thiên văn học đang nghiên cứu các vụ nổ tia gamma (những vụ nổ năng lượng khổng lồ sinh ra từ cái chết của các ngôi sao lớn) đã phát hiện ra một chuỗi chín vụ nổ, nguồn của chúng có cùng khoảng cách với Trái đất. Những vụ nổ này tạo thành một vòng trên bầu trời lớn hơn 70 lần đường kính của Mặt trăng tròn. Xét rằng bản thân các vụ nổ tia gamma khá hiếm nên khả năng chúng tạo thành hình dạng tương tự trên bầu trời là 1 trên 20.000. Điều này cho phép các nhà khoa học cho rằng họ đang chứng kiến một trong những vật thể có cấu trúc lớn nhất trong Vũ trụ.
Bản thân “chiếc nhẫn” chỉ là một thuật ngữ mô tả hình ảnh trực quan của hiện tượng này khi được quan sát từ Trái đất. Theo một giả định, vòng gamma khổng lồ có thể là hình chiếu của một quả cầu nhất định xung quanh đó tất cả sự phát xạ bức xạ gamma xảy ra trong một khoảng thời gian tương đối ngắn, khoảng 250 triệu năm. Đúng vậy, ở đây câu hỏi đặt ra là loại nguồn nào có thể tạo ra một quả cầu như vậy. Một lời giải thích liên quan đến ý tưởng rằng các thiên hà có thể tụ tập xung quanh nơi tập trung rất nhiều vật chất tối. Tuy nhiên, đây chỉ là một lý thuyết. Các nhà khoa học vẫn chưa biết những cấu trúc như vậy được hình thành như thế nào.
Vạn Lý Trường Thành Hercules - Vương miện phương Bắc
Vật thể có cấu trúc lớn nhất trong Vũ trụ cũng được các nhà thiên văn học phát hiện khi quan sát tia gamma. Vật thể này, được gọi là Vạn Lý Trường Thành - Corona Borealis, trải dài hơn 10 tỷ năm ánh sáng, khiến nó có kích thước gấp đôi Vành đai tia Gamma khổng lồ. Bởi vì những vụ nổ tia gamma sáng nhất đến từ những ngôi sao lớn hơn, thường nằm ở những vùng không gian chứa nhiều vật chất hơn, nên các nhà thiên văn học xem một cách ẩn dụ mỗi vụ nổ tia gamma như một chiếc kim đâm vào một thứ gì đó lớn hơn. Khi các nhà khoa học phát hiện ra rằng một vùng không gian theo hướng của các chòm sao Hercules và Corona Borealis đang trải qua những đợt bùng phát tia gamma quá mức, họ xác định rằng có một vật thể thiên văn ở đó, rất có thể là nơi tập trung dày đặc các cụm thiên hà và các vật chất khác.
Sự thật thú vị: cái tên “Great Wall Hercules - Northern Crown” được phát minh bởi một thiếu niên người Philippines và đã viết nó trên Wikipedia (ai chưa biết có thể chỉnh sửa bộ bách khoa toàn thư điện tử này). Ngay sau khi có tin các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một cấu trúc khổng lồ ở chân trời vũ trụ, một bài báo tương ứng đã xuất hiện trên các trang Wikipedia. Mặc dù thực tế là cái tên được phát minh không mô tả chính xác vật thể này (bức tường bao phủ một số chòm sao cùng một lúc chứ không chỉ hai), Internet thế giới đã nhanh chóng làm quen với nó. Đây có thể là lần đầu tiên Wikipedia đặt tên cho một vật thể được khám phá và thú vị về mặt khoa học.
Vì sự tồn tại của “bức tường” này cũng mâu thuẫn với nguyên lý vũ trụ, nên các nhà khoa học buộc phải xem lại một số lý thuyết của họ về cách Vũ trụ thực sự hình thành.
Mạng vũ trụ
Các nhà khoa học tin rằng sự giãn nở của Vũ trụ không xảy ra một cách ngẫu nhiên. Có những lý thuyết theo đó tất cả các thiên hà trong không gian được tổ chức thành một cấu trúc có kích thước đáng kinh ngạc, gợi nhớ đến những kết nối dạng sợi nối các vùng dày đặc lại với nhau. Những sợi này nằm rải rác giữa những khoảng trống ít dày đặc hơn. Các nhà khoa học gọi cấu trúc này là Mạng vũ trụ.
Theo các nhà khoa học, mạng lưới được hình thành ở giai đoạn rất sớm của lịch sử Vũ trụ. Lúc đầu, sự hình thành của mạng không ổn định và không đồng nhất, điều này sau đó đã giúp hình thành mọi thứ hiện tồn tại trong Vũ trụ. Người ta tin rằng các “sợi” của trang web này đóng một vai trò lớn trong quá trình phát triển của Vũ trụ - chúng đã đẩy nhanh quá trình đó. Cần lưu ý rằng các thiên hà nằm bên trong các sợi này có tốc độ hình thành sao cao hơn đáng kể. Ngoài ra, những sợi này còn là một loại cầu nối cho sự tương tác hấp dẫn giữa các thiên hà. Sau khi hình thành bên trong những sợi này, các thiên hà di chuyển về phía các cụm thiên hà, nơi cuối cùng chúng chết theo thời gian.
Chỉ gần đây các nhà khoa học mới bắt đầu hiểu Mạng vũ trụ này thực sự là gì. Trong khi nghiên cứu một trong những quasar ở xa, các nhà nghiên cứu lưu ý rằng bức xạ của nó ảnh hưởng đến một trong những sợi của Mạng vũ trụ. Ánh sáng của chuẩn tinh chiếu thẳng tới một trong các dây tóc, làm nóng các chất khí trong đó và khiến chúng phát sáng. Dựa trên những quan sát này, các nhà khoa học có thể tưởng tượng ra sự phân bố của các sợi giữa các thiên hà khác, từ đó tạo ra bức tranh về “bộ xương của vũ trụ”.
Nhờ bộ đôi thấu kính tự nhiên và Kính viễn vọng Không gian Hubble, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra quasar sáng nhất trong Vũ trụ sơ khai, cung cấp thêm cái nhìn sâu sắc về sự ra đời của các thiên hà chưa đầy một tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Một bài báo mô tả khám phá này được đăng trên tạp chí Thư tạp chí vật lý thiên văn .
“Nếu không có kính viễn vọng không gian tự nhiên, ánh sáng từ vật thể tới Trái đất sẽ yếu hơn 50 lần. Phát hiện này cho thấy các quasar có thấu kính mạnh thực sự tồn tại, mặc dù thực tế là chúng ta đã tìm kiếm chúng hơn 20 năm và chưa bao giờ nhìn thấy chúng ở khoảng cách xa như vậy trước đây”, Xiaohui Fan, tác giả chính của nghiên cứu từ Đại học, cho biết. Arizona (Mỹ).
Chuẩn tinh là hạt nhân cực kỳ sáng của các thiên hà đang hoạt động. Ánh sáng mạnh mẽ của những vật thể như vậy được tạo ra bởi một lỗ đen siêu lớn được bao quanh bởi một đĩa bồi tụ. Khí rơi vào con quái vật không gian giải phóng một lượng năng lượng đáng kinh ngạc có thể quan sát được ở mọi bước sóng.
Vật thể được phát hiện, được phân loại là J043947.08 + 163415.7 (viết tắt là J0439+1634), cũng không ngoại lệ với quy tắc này - độ sáng của nó tương đương với khoảng 600 nghìn tỷ Mặt trời và lỗ đen siêu lớn tạo ra nó có khối lượng gấp 700 triệu lần. hơn ngôi sao của chúng tôi.
Tuy nhiên, ngay cả con mắt tinh tường của Hubble cũng không thể nhìn thấy một vật thể sáng như vậy nằm ở khoảng cách rất xa so với Trái đất. Và ở đây lực hấp dẫn và may mắn đã giúp đỡ anh ấy. Thiên hà mờ, nằm ngay giữa chuẩn tinh và kính viễn vọng, bẻ cong ánh sáng từ J0439+1634 và làm cho nó sáng hơn 50 lần nếu không có hiệu ứng thấu kính hấp dẫn.
Dữ liệu thu được theo cách này cho thấy, thứ nhất, quasar nằm cách chúng ta 12,8 tỷ năm ánh sáng, và thứ hai, lỗ đen siêu lớn của nó không chỉ hấp thụ khí mà còn kích thích sự ra đời của các ngôi sao với tốc độ đáng kinh ngạc. - lên tới 10.000 ngôi sao sáng mỗi năm. Để so sánh, chỉ có một ngôi sao được hình thành trong Dải Ngân hà trong khoảng thời gian này.
Fabian Walter, đồng tác giả nghiên cứu từ Viện Max Planck, giải thích: “Các đặc tính và khoảng cách xa của J0439+1634 khiến nó trở thành mục tiêu hàng đầu cho các nghiên cứu về sự tiến hóa của các chuẩn tinh ở xa và vai trò của các lỗ đen siêu lớn trong sự hình thành sao”. Thiên văn học (Đức).
Hình ảnh từ Kính viễn vọng Không gian Hubble cho thấy một thiên hà ở giữa hoạt động như một thấu kính và tăng cường ánh sáng từ chuẩn tinh J0439+1634. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA, ESA, X. Fan (Đại học Arizona)
Các vật thể tương tự như J0439+1634 tồn tại trong quá trình tái ion hóa của Vũ trụ trẻ, khi bức xạ từ các thiên hà trẻ và quasar làm nóng hydro đã nguội đi trong 400.000 năm kể từ Vụ nổ lớn. Nhờ quá trình này, Vũ trụ đã chuyển từ plasma trung tính sang plasma bị ion hóa. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ chính xác vật thể nào đã cung cấp các photon tái ion hóa và các quasar giống như vật thể được phát hiện có thể giúp giải quyết một bí ẩn lâu đời.
Vì lý do này, nhóm tiếp tục thu thập càng nhiều dữ liệu càng tốt về J0439+1634. Cô hiện đang phân tích quang phổ chi tiết kéo dài 20 giờ do Kính viễn vọng Rất lớn của Đài thiên văn Nam Châu Âu chụp, điều này sẽ cho phép họ xác định thành phần hóa học và nhiệt độ của khí liên thiên hà trong Vũ trụ sơ khai. Ngoài ra, dàn kính viễn vọng vô tuyến ALMA cũng như kính viễn vọng không gian James Webb của NASA trong tương lai sẽ được sử dụng để quan sát. Sử dụng dữ liệu thu thập được, các nhà thiên văn học hy vọng có thể quan sát được bán kính 150 năm ánh sáng của lỗ đen siêu lớn và đo lường tác động của lực hấp dẫn của nó lên sự hình thành khí và sao.
Chuẩn tinh gần nhất là 3C 273, nằm trong một thiên hà hình elip khổng lồ trong chòm sao Xử Nữ. Tín dụng: ESA/Hubble & NASA.
Tỏa sáng rực rỡ đến mức làm cho các thiên hà cổ xưa nơi chúng cư trú trở nên nhỏ bé, quasar là những vật thể ở xa, về cơ bản là một lỗ đen với đĩa bồi tụ nặng gấp hàng tỷ lần Mặt trời của chúng ta. Những vật thể mạnh mẽ này đã mê hoặc các nhà thiên văn học kể từ khi được phát hiện vào giữa thế kỷ trước.
Vào những năm 1930, Karl Jansky, một nhà vật lý tại Phòng thí nghiệm Điện thoại Bell, đã phát hiện ra “tiếng ồn của sao” có cường độ mạnh nhất ở phần trung tâm của Dải Ngân hà. Vào những năm 1950, các nhà thiên văn học sử dụng kính thiên văn vô tuyến đã có thể khám phá ra một loại vật thể mới trong Vũ trụ của chúng ta.
Vì vật thể này trông giống như một điểm nên các nhà thiên văn học gọi nó là “nguồn vô tuyến gần sao” hay chuẩn tinh. Tuy nhiên, định nghĩa này không hoàn toàn đúng, vì theo Đài quan sát Thiên văn Quốc gia Nhật Bản, chỉ có khoảng 10% chuẩn tinh phát ra sóng vô tuyến mạnh.
Phải mất nhiều năm nghiên cứu mới nhận ra rằng những đốm sáng xa xôi trông giống như những ngôi sao này được tạo ra bởi các hạt gia tốc đến tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng.
“Chuẩn tinh là một trong những thiên thể sáng nhất và xa nhất được biết đến. Chúng rất quan trọng để hiểu được sự tiến hóa của Vũ trụ sơ khai”, nhà thiên văn học Bram Venemans từ Viện Thiên văn học cho biết. Max Planck ở Đức.
Người ta cho rằng các chuẩn tinh hình thành ở những vùng của Vũ trụ trong đó mật độ vật chất tổng thể cao hơn nhiều so với mức trung bình.
Hầu hết các quasar đã được tìm thấy cách xa hàng tỷ năm ánh sáng. Bởi vì cần có thời gian để ánh sáng truyền đi khoảng cách này, việc nghiên cứu các quasar giống như một cỗ máy thời gian: chúng ta nhìn thấy vật thể như lúc ánh sáng rời khỏi nó, hàng tỷ năm trước. Hầu như tất cả trong số hơn 2.000 quasar được biết đến cho đến nay đều được tìm thấy trong các thiên hà trẻ. Dải Ngân hà của chúng ta, giống như các thiên hà tương tự khác, có lẽ đã vượt qua giai đoạn này.
Vào tháng 12 năm 2017, chuẩn tinh xa nhất đã được phát hiện, nó nằm cách Trái đất hơn 13 tỷ năm ánh sáng. Các nhà khoa học đã quan sát vật thể này, được gọi là J1342+0928, vì nó xuất hiện chỉ 690 triệu năm sau Vụ nổ lớn. Những loại quasar này có thể cung cấp thông tin về cách các thiên hà phát triển theo thời gian.
Chuẩn tinh sáng PSO J352.4034-15.3373 nằm ở khoảng cách 13 tỷ năm ánh sáng. Nhà cung cấp hình ảnh: Robin Điềnel/Viện Khoa học Carnegie. Chuẩn tinh phát ra hàng triệu, hàng tỷ và thậm chí có thể hàng nghìn tỷ electronvolt năng lượng. Năng lượng này vượt quá tổng lượng ánh sáng từ tất cả các ngôi sao trong thiên hà, do đó, các chuẩn tinh tỏa sáng sáng hơn 10-100 nghìn lần so với Dải Ngân hà chẳng hạn.
Nếu quasar 3C 273, một trong những vật thể sáng nhất trên bầu trời, cách Trái đất 30 năm ánh sáng, nó sẽ sáng như Mặt trời. Tuy nhiên, khoảng cách tới chuẩn tinh 3C 273 thực tế ít nhất là 2,5 tỷ năm ánh sáng.
Chuẩn tinh thuộc về một loại vật thể được gọi là hạt nhân thiên hà hoạt động (AGN). Điều này cũng bao gồm các thiên hà Seyfert và blazar. Tất cả những vật thể này đều cần có một lỗ đen siêu lớn để tồn tại.
Các thiên hà Seyfert là loại AGN yếu nhất, chỉ tạo ra khoảng 100 kiloelectronvolt năng lượng. Blazar, giống như các quasar anh em họ của chúng, giải phóng lượng năng lượng lớn hơn đáng kể.
Nhiều nhà khoa học tin rằng cả ba loại AGN về cơ bản đều là những vật thể giống nhau nhưng nằm ở các góc khác nhau đối với chúng ta.
Tuy nhiên, ngôi sao này, đáng kinh ngạc về mọi mặt, giống như một bóng đèn 10 watt so với những vật thể thực sự sáng nhất trong không gian, chẳng hạn như các chuẩn tinh giống nhau. Những vật thể này đang làm chói mắt lõi thiên hà, tỏa sáng mãnh liệt vì bản chất đói khát của chúng. Tại trung tâm của chúng có những lỗ đen siêu lớn nuốt chửng mọi vật chất xung quanh chúng. Gần đây hơn, các nhà khoa học đã phát hiện ra đại diện sáng giá nhất. Độ sáng của nó vượt quá độ sáng của mặt trời gần 600 nghìn tỷ lần.
Chuẩn tinh mà các nhà khoa học viết trong The Astrophysical Journal Letters và được đặt tên là J043947.08+163415.7, sáng hơn đáng kể so với chuẩn tinh giữ kỷ lục trước đó - nó phát sáng với cường độ bằng 420 nghìn tỷ mặt trời. Để so sánh, thiên hà sáng nhất từng được các nhà thiên văn học phát hiện có độ sáng “chỉ” bằng 350 nghìn tỷ ngôi sao.
Người đứng đầu nghiên cứu, Xiaohui Fan, nhận xét: “Chúng tôi không mong đợi tìm thấy một chuẩn tinh sáng hơn toàn bộ Vũ trụ quan sát được”.
Thật hợp lý khi đặt câu hỏi: làm thế nào mà các nhà thiên văn học lại bỏ lỡ một vật thể sáng như vậy và mãi đến bây giờ mới phát hiện ra nó? Lý do rất đơn giản. Chuẩn tinh này thực tế nằm ở phía bên kia của Vũ trụ, ở khoảng cách khoảng 12,8 tỷ năm ánh sáng. Nó chỉ được phát hiện nhờ một hiện tượng vật lý kỳ lạ gọi là thấu kính hấp dẫn.
Sơ đồ cho thấy hiệu ứng thấu kính hấp dẫn hoạt động như thế nào
Theo thuyết tương đối rộng của Einstein, các vật thể rất nặng trong không gian sử dụng lực hấp dẫn của chúng để bẻ cong hướng của sóng ánh sáng, theo đúng nghĩa đen là khiến chúng uốn cong xung quanh nguồn hấp dẫn. Trong trường hợp của chúng tôi, ánh sáng từ chuẩn tinh bị bóp méo bởi một thiên hà nằm gần giữa chúng ta và nguồn, điều này làm tăng độ sáng của nó lên gần 50 lần. Ngoài ra, trong trường hợp thấu kính hấp dẫn mạnh, có thể quan sát được một số hình ảnh của một vật thể nền cùng một lúc, vì ánh sáng từ nguồn đến chúng ta theo những cách khác nhau và do đó, sẽ đến người quan sát vào những thời điểm khác nhau.
Feige Wang, một tác giả khác của nghiên cứu cho biết: “Nếu không có độ phóng đại cao như vậy, chúng ta sẽ không bao giờ có thể nhìn thấy thiên hà chứa nó”.
“Nhờ hiệu ứng phóng đại này, chúng ta thậm chí có thể theo dõi chất khí xung quanh lỗ đen và tìm hiểu xem lỗ đen có ảnh hưởng gì đến thiên hà chủ của nó nói chung.”
Thấu kính hấp dẫn cho phép các nhà khoa học nhìn thấy một vật thể chi tiết hơn. Như vậy, người ta phát hiện ra rằng độ sáng chính của vật thể đến từ khí và bụi có nhiệt độ cao rơi vào lỗ đen siêu lớn ở trung tâm chuẩn tinh. Tuy nhiên, một phần độ sáng cũng được tăng thêm bởi một cụm sao khá dày đặc gần trung tâm thiên hà. Các nhà thiên văn học đã ước tính đại khái rằng thiên hà chứa quasar sáng nhất tạo ra khoảng 10.000 ngôi sao mới mỗi năm, khiến Dải Ngân hà của chúng ta thực sự trở thành một kẻ chậm chạp khi so sánh. Trong thiên hà của chúng ta, các nhà thiên văn học cho biết, trung bình chỉ có một ngôi sao được sinh ra mỗi năm.
Việc một chuẩn tinh sáng như vậy đến nay mới được phát hiện một lần nữa cho thấy khả năng phát hiện những vật thể này thực sự hạn chế của các nhà thiên văn học. Các nhà nghiên cứu cho biết do khoảng cách của chúng, hầu hết các chuẩn tinh được xác định bằng màu đỏ của chúng, nhưng nhiều chuẩn tinh có thể rơi vào "bóng" của các thiên hà nằm phía trước các vật thể này. Những thiên hà này làm cho hình ảnh của các chuẩn tinh mờ hơn và màu sắc của chúng chuyển sang dải màu xanh lam của quang phổ nhiều hơn.
“Chúng tôi nghĩ rằng có thể chúng tôi đã bỏ lỡ 10 đến 20 vật thể tương tự. Đơn giản là vì chúng có thể trông khác với các chuẩn tinh đối với chúng ta do độ dịch chuyển xanh của chúng,” Fan nói.
“Điều này có thể chỉ ra rằng cách tìm kiếm quasar truyền thống của chúng ta có thể không còn hiệu quả nữa và chúng ta cần tìm kiếm những phương pháp mới có khả năng tìm kiếm và quan sát những vật thể này. Có lẽ dựa vào việc phân tích các tập dữ liệu lớn.”
Chuẩn tinh sáng nhất đã được xác nhận bằng kính viễn vọng của Đài quan sát MMT (Arizona, Hoa Kỳ), sau khi dữ liệu về nó lóe lên trong quá trình nghiên cứu tia hồng ngoại trên bầu trời của các chuyên gia Anh (Khảo sát bán cầu bằng kính viễn vọng hồng ngoại Vương quốc Anh), quan sát của kính thiên văn Pan-STARRS1, như cũng như dữ liệu hồng ngoại lưu trữ của kính viễn vọng không gian WISE của NASA. Sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble, các nhà khoa học có thể xác nhận rằng họ nhìn thấy chuẩn tinh nhờ hiệu ứng thấu kính hấp dẫn.