کوازار چیست؟
کلمه Quasar یا اختروش ،مخفف اصطلاح “منبع رادیویی شبه ستاره ای” است. این نام به این دلیل انتخاب شده است که وقتی ستاره شناسان برای اولین بار در اواخر دهه 1950 و اوایل دهه 60 متوجه آنها شدند، چیزی شبیه به ستاره ها به نظر می آمدند. اما کوازارها ستاره نیستند. اکنون دانشمندان می دانند که آنها کهکشان های جوانی هستند که در فواصل بسیار زیادی از ما قرار دارند و تعداد آنها هر چه که از کهکشان ما دورتر می شویم و به سمت لبه جهان مرئی پیش می رویم، افزایش می یابد.اما این پدیده ها چطور می توانند اینقدر دوربوده و در عین حال هنوز قابل مشاهده باشند؟ یک پاسخ معقول و آزمایش شده این است که اختروش ها بسیار درخشان هستند، تا 1000 برابر روشن تر از کهکشان راه شیری ما. بنابراین، واضح است که آنها بسیار فعال هستند و مقادیر حیرت انگیزی از تابش را در سراسر طیف الکترومغناطیسی ساطع می کنند.از آنجا که آنها دور هستند، ما این اجرام را همانطور که در زمان جوانی کیهان بودند می بینیم. قدیمی ترین کوازار در حال حاضر J0313-1806 است. فاصله آن تقریباً 13.03 میلیارد سال نوری است و بنابراین ما آن را به صورتی می بینیم که تنها 670 میلیون سال پس از انفجار بزرگ بوده است.
حالا که این را فهمیدیم یک سوال مهم و اساسی دیگر پیش می آید:
در آن زمان، در جهان ما چه اتفاقی افتاده است تا اختروش ها به طور شگفت انگیزی درخشان شوند؟
ستاره شناسان اکنون بر این باورند که اختروش ها مراکز بسیار درخشان کهکشان ها در دوران کودکی خود هستند. پس از دهه‌ها مطالعه شدید، اصطلاح دیگری نیز برای برای این اجرام پیدا کرده ایم: اختروش ، نوعی هسته فعال کهکشانی ،AGN یا active galactic nucleus است. در واقع انواع مختلفی از AGN وجود دارند که هر کدام داستان خاص خود را برای گفتن دارند. از نظر تئوری، تشعشعات شدید منتشر شده توسط AGN به یک سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز آن نیرو می دهد. این تشعشعات از مواد موجود در دیسک برافزایشی که سیاهچاله را احاطه کرده است بوجود می آیند و زمانی پدید می آیند که در اثر اصطکاک شدید ایجاد شده توسط ذرات غبار، گاز و سایر مواد موجود در دیسک که بارها با یکدیگر برخورد می کنند، تا میلیون ها درجه ،فوق گرم شوند.
مارپیچ درونی ماده در قرص برافزایشی یک سیاهچاله عظیم – یعنی در مرکز یک اختروش – نتیجه برخورد و جهش ذرات به یکدیگر و از دست دادن تکانه آنهاست. این ماده از ابرهای عظیم گازی، عمدتاً متشکل از هیدروژن مولکولی، که جهان را در دوره کوتاهی پس از انفجار بزرگ پر کرده بود، حاصل می شود.بنابراین، اختروش‌ها در موقعیتی که در کیهان اولیه بودند، ذخایر عظیمی از ماده برای تغذیه داشتند.
با گرم شدن ماده موجود در دیسک برافزایشی “اختروش-سیاهچاله”، امواج رادیویی، اشعه های ایکس، فرابنفش و نور مرئی تولید می‌شوند. این اختروش ها آنقدر درخشان می شوند که می توانند از کل کهکشان ها پیشی بگیرند. اما به یاد داشته باشید که کوازارها بسیار بسیار از ما دور هستند. آنها آنقدر از ما دور هستند که ما فقط هسته فعال کهکشانی را که در آن ساکن هستند، مشاهده می کنیم. ما چیزی از کهکشان به جز مرکز درخشان آن نمی بینیم. مثل دیدن چراغ جلوی ماشینی دوردست در یک شب خیلی تاریک است: شما نمی دانید به کدام نوع ماشین نگاه می کنید، زیرا همه چیز غیر از چراغ جلو در تاریکی گم است.
از سوی دیگر، کهکشان هایی وجود دارند که به عنوان اختروش طبقه بندی نمی شوند، اما هنوز مراکز روشن و فعالی دارند که ما می توانیم بقیه کهکشان را به کمک آنها ببینیم. نمونه ای از این نوع AGN کهکشان سیفرت است که به افتخار ستاره شناس فقید کارل کینان سیفرت، که اولین کسی بود که آنها را شناسایی کرد، نامگذاری شده است.
کهکشان های سیفرت، شاید 10 درصد از کل کهکشان های جهان را تشکیل دهند. آنها به عنوان اختروش طبقه بندی نمی شوند زیرا بسیار جوان تر هستند و ساختارهای کاملاً مشخصی دارند، در مقایسه با کهکشان های حاوی کوازار، که جوان و بی شکل هستند.
اما فقط مقدار انرژی لازم برای روشن کردن یک جسم را در نظر بگیرید ،آنقدر که بتواند تا در طیف امواج رادیویی از دورترین نقاط جهان قابل مشاهده باشد…! درست مانند یک دریانورد که بتواند یک فانوس دریایی دوردست را در سراسر یک اقیانوس ببیند…! اختروش ها می توانند هزار برابر انرژی درخشندگی ترکیبی از 200 میلیارد ستاره در کهکشان راه شیری خودمان را ساطع کنند…!
یک اختروش معمولی 27 تریلیون بار روشن تر از خورشید ماست! خورشید را در آسمان با یک اختروش جایگزین کنید و خواهید دید که درخشندگی باورنکردنی آن فوراً شما را کور می‌کند. اگر بخواهید یک اختروش را در فاصله پلوتون قرار دهید، تمام اقیانوس‌های زمین را در یک پنجم ثانیه بخار می‌کند…!

اخترشناسان بر این باورند که بیشتر کهکشان‌های بزرگ، اگر نگوییم همه، در دوران جوانی خود، بلافاصله پس از شکل‌گیری، مرحله‌ای به اصطلاح “کوازار” را پشت سر گذاشتند. اگر چنین باشد، وقتی ماده ‌شان تمام شد، درخشندگی آن‌ها فروکش کرد تا دیسک برافزایشی که سیاهچاله‌های کلان پرجرمشان را احاطه کرده بود، تغذیه کنند. پس از این دوران، کهکشان‌ها در حالت سکون قرار گرفتند. یک سیاهچاله در مرکز یک کهکشان و در مقیاسی کیهانی می تواند برای مدت کوتاهی شعله ور بماند، با این حال، با عبور مواد به درون آن، امواج رادیویی و اشعه ایکس آزاد می کند. می توان تصور کرد که در همین مقیاس کوتاه کیهانی که در مقایسه با عمر ما میلیاردها سال محسوب می شود، یک سیاهچاله می تواند کل ستارگان یک کهکشان را پاره کند و آنها را در حین عبور از افق رویدادش، یعنی نقطه بی بازگشت، از بین ببرد.
با این حال، به خاطر داشته باشید که دانش ما از تکامل کهکشان – از اختروش جوان تا کهکشان میانسال ساکن – هنوز کامل نیست. کهکشان‌ها اغلب استثناهایی را در اختیار ما قرار می‌دهند که رازهای عمیقی از اتفاقهای کیهانی را برای ما فاش می کنند. به عنوان مثال، اکنون می دانیم که 3.5 میلیون سال پیش یک انفجار غول پیکر به نام سیفرت در مرکز کهکشان ما رخ داده است که همین اتفاق در طول این مدت موجب پیدایش یک فرگشت کیهانی و تغییرات تکاملی عمده ای در مقیاس ستاره ای و سیاره ای شده است و بی شک یکی از نتایج آن همین زمینی هست که من و شما روی آن راه میرویم و نفس می کشیم…!
ظاهراً این انفجار درمرکز کهکشان ما یعنی کمان ای( Sagittarius A)، سیاهچاله ابرکلان راه شیری بوده و دو لوب عظیم پلاسمای فوق گرم تولید کرده بود که حدود 25000 سال نوری از قطب شمال و جنوب کهکشان گسترش یافته بوده است. دانشمندان این لوب های بزرگ را حباب فرمی می نامند و امروزه در طول موج های گاما و اشعه ایکس (تابش های الکترومغناطیسی با فرکانس بسیار بالا) قابل مشاهده هستند. این اتفاقات به نحوی عجیب و پیچیده هستند که ما چیز خیلی زیادی از آن نمی دانیم و ستاره شناسان هنوز در حال یادگیری در مورد ویژگی های تکاملی این پدیده هستند.
تاریخچه کشف اختروش:
در واقع، مطالعه تاریخچه اختروش ها نشان می دهد که مسیر آسانی برای منجمان نبوده است. اولین اکتشافات در اواخر دهه 1950 توسط ستاره شناسان با استفاده از تلسکوپ های رادیویی انجام شد. آنها اجرام ستاره مانندی را دیدند که امواج رادیویی تابش می کردند (از این رو اجرام رادیویی شبه ستاره ای نام گذاری شدند) اما در طیف تلسکوپ های نوری قابل مشاهده نبودند. شباهت آنها به ستارگان، درخشندگی و اندازه زاویه ای کوچک آنها به طرز عجیبی باعث شد که ستاره شناسان آن زمان تصور کنند که به اجرامی در کهکشان ما نگاه می کنند. با این حال، بررسی طیف های رادیویی از این اشیاء نشان داد که آنها مرموزتر از آن چیزی هستند که هر کسی انتظار داشت.
بسیاری از مشاهدات اولیه اختروش ها، از جمله مشاهدات مربوط به 3C48 و 3C273، دو اختروش اولیه کشف شده، در اوایل دهه 1960 توسط ستاره شناس بریتانیایی-استرالیایی، جان بولتون انجام شد. او و همکارانش متوجه نشدند که اختروش ها در محدوده یا طیف تلسکوپ های نوری قابل مشاهده نیستند. آنها می‌خواستند به اصطلاح «همتایان نوری» اختروش‌ها را پیدا کنند، یعنی اختروشی که با چشمان آن‌ها در تلسکوپ قابل رویت باشد نه اینکه فقط با ابزارهای رادیویی قابل تشخیص باشد.ستاره‌شناسان در آن زمان نمی‌دانستند که اختروش‌ها بسیار دور هستند، آن‌قدر دور که همتایان نوری آن‌ها در آن زمان از زمین قابل مشاهده نیستند، علی‌رغم اینکه آنها، اجرامی ذاتاً درخشان بودند. سپس با استفاده از تلسکوپ 200 اینچی (5 متری) هیل، بولتون و تیمش ،اختروش 3 C273 را هنگام عبور از پشت ماه رصد کردند. این مشاهدات همچنین به آنها اجازه می داد تا طیف های مختلف نوری مرتبط با آنها را بدست آورند، اما همچنان این طیف ها بر اساس دانش آن زمان عجیب به نظر می رسید و خطوط انتشار غیرقابل تشخیصی را نشان می داد. این خطوط ، یعنی خطوط انتشار یا خطوط طیفی به ستاره شناسان می گوید که کدام عناصر شیمیایی در جسمی که در حال بررسی هستند وجود دارد. اما خطوط طیفی اختروش در آن زمان غیر قابل تفسیر و درک بودند و ظاهراً عناصری را نشان می دادند که نباید وجود می داشتند.
ستاره شناس مارتن اشمیت – پس از بررسی خطوط گسیل عجیب در طیف اختروش ها – پیشنهاد کرد که اخترشناسان خطوط گسیل طبیعی را توانستند ببینند که به شدت به سمت انتهای قرمز طیف الکترومغناطیسی جابجا شده بود !و بر همین اساس بود که آنها پاسخ خود را به نوعی پیدا کردند. انتقال به سرخ ،به دلیل فاصله زیاد کوازار ها از ما بود، یعنی نوری که با انبساط جهان در طول سفر طولانی خود از لبه کیهان مرئی به سمت ما کشیده می شود و بسیار قرمزتر از حالت معمول خود به نظر می رسد.

اما اگر واقعاً چنین ایده ای درست بود که اختروش ها به اندازه لبه جهان مرئی دور هستند، چگونه می توانستند چنین مقادیر زیادی انرژی تولید کنند؟ در سال 1964، حتی وجود سیاهچاله ها باعث بوجود آمدن بحثی فوق العاده داغ شد. بسیاری از دانشمندان آنها را چیزی بیش از “دمدمی مزاجی های ریاضیاتی” نمی دانستند، زیرا بر حسب دانسته های موجود، مطمئناً نمی توانستند در جهان واقعی وجود داشته باشند.
بنابراین بحث در مورد ماهیت اختروش ها تا دهه 1970 ادامه داشت، زمانی که نسل جدیدی از تلسکوپ های زمینی و فضایی بدون شک ثابت کردند که اختروش ها واقعاً در فواصل بسیار زیادی قرار دارند، این که ما تنها داریم به دوران جوانی آن ها نگاه می کنیم…!. و مرحله کوازار، یکی ازمراحل طبیعی رشد آنهاست. بعدتر، با جدی گرفتن مفهوم سیاه‌چاله‌ها، اخترشناسان بالاخره توانستند هویت این نیروگاه تقریباً غیرقابل درک پشت اختروش‌ها را مدل‌سازی کنند:
سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم که مقادیر حیرت‌انگیز گاز مصرف می‌کنند و در نتیجه مقادیر زیادی انرژی در سراسر طیف الکترومغناطیس تابش می‌کنند…!
این مدل توضیح می‌دهد که چرا اختروش‌ها به سمت لبه جهان مرئی در حرکتند و چرا ما آنها را نزدیک‌تر نمی‌بینیم: زیرا اختروش‌ها کهکشان‌های جوانی هستند که مدت کوتاهی پس از شکل‌گیریشان در کیهان اولیه دیده می‌شوند.
مطالعه اختروش‌ها، و به طور کلی هسته‌های فعال کهکشانی، بسیار پیشرفت کرده است، اما هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که ما نمی‌دانیم. با این حال، معتقدیم بخشی از عدم درک ما،مربوط به موضوع “شکست تخیل” است…! درک میزان انرژی تولید شده توسط موتورهای سیاهچاله در قلب اختروش ها، آن هیولاهای در تاریکی، عملا غیرممکن است و قدردانی از دور بودن آنها از ما، به همان اندازه سخت تر..! اما این به سختی تقصیر ماست، چرا که مغز بیچاره ما برای مقابله با چنین مفاهیم سنگینی اصلا مجهز آفریده نشده است، حد اقل این چیزی است که تا این لحظه می فهمیم…!
کوازارها تنها نمونه ای از حیوانات در باغ وحش کیهانی هستند که به جای تلاش برای درک آنها، باید فعلا آنها را همانطوری که هستند پذیرفت:
((یعنی اجرام بسیار روشن و بسیار دور که تصور می‌شود خروجی انرژی عظیم آنها به دلیل فعالیت در اطراف سیاهچاله مرکزی در کهکشان‌های جوان، در نزدیکی لبه جهان قابل مشاهده باشد..!.))