เควซาร์และเบลซาร์

เควซาร์เป็นนิวเคลียสดาราจักรมีพลัง (active galactic nuclei) ที่สว่างที่สุด ซึ่งสามารถมองเห็นได้ทั่วทั้งเอกภพ ในขณะที่เบลซาร์คือนิวเคลียสดาราจักรมีพลังที่มีลำอนุภาคสัมพัทธภาพ (relativistic jets) พุ่งตรงมายังโลกเกือบจะโดยตรง

Definition

เควซาร์เป็นนิวเคลียสดาราจักรมีพลังที่สว่างมาก ซึ่งลักษณะที่ดูคล้ายจุดทำให้ได้ชื่อว่าวัตถุคล้ายดาว (quasi-stellar object) ส่วนเบลซาร์เป็นประเภทย่อยที่ลำอนุภาคสัมพัทธภาพพุ่งเข้าใกล้แนวสายตา ทำให้เกิดความแปรปรวนอย่างรวดเร็วและการปล่อยพลังงานที่ขยายและพุ่งลำแสงอย่างรุนแรง

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการค้นพบและลักษณะของเควซาร์ในฐานะนิวเคลียสที่อยู่ห่างไกลและขับเคลื่อนด้วยการพอกพูนมวล (accretion-powered nuclei) การก่อตัวของลำอนุภาคสัมพัทธภาพ ความแปรปรวนอย่างรุนแรงและการพุ่งลำแสง (beaming) ของเบลซาร์ ความแตกต่างระหว่างเควซาร์ที่มีคลื่นวิทยุแรง (radio-loud) และเควซาร์ที่มีคลื่นวิทยุเบา (radio-quiet) และการใช้เควซาร์เป็นเครื่องมือสำรวจจักรวาลวิทยา

Core questions

• เควซาร์ถูกค้นพบและแสดงให้เห็นว่าอยู่ในระยะทางทางจักรวาลวิทยาได้อย่างไร?
• อะไรเป็นสาเหตุให้เกิดลำอนุภาคสัมพัทธภาพที่พบในเควซาร์ที่มีคลื่นวิทยุแรง?
• เหตุใดเบลซาร์จึงมีความแปรปรวนอย่างรวดเร็วและปรากฏสว่างมาก?
• เควซาร์ถูกนำมาใช้สำรวจเอกภพที่ห่างไกลได้อย่างไร?

Key theories

เควซาร์ในฐานะนิวเคลียสที่พอกพูนมวลที่อยู่ห่างไกล

การระบุการเลื่อนแดงขนาดใหญ่ในวัตถุคล้ายดาว 3C 273 โดย Schmidt เผยให้เห็นว่าเควซาร์เป็นนิวเคลียสดาราจักรที่อยู่ห่างไกลและสว่างมาก ซึ่งขับเคลื่อนด้วยการพอกพูนมวล

การพุ่งลำแสงสัมพัทธภาพในเบลซาร์

เมื่อลำอนุภาคสัมพัทธภาพพุ่งเข้าใกล้ผู้สังเกต การเพิ่มความสว่างแบบดอปเปลอร์ (Doppler boosting) จะขยายการปล่อยพลังงานและลดระยะเวลาความแปรปรวนที่ปรากฏ ซึ่งอธิบายคุณสมบัติที่รุนแรงของเบลซาร์

การรวมกันของ AGN ที่มีคลื่นวิทยุแรงโดยอิงตามทิศทาง

Urry และ Padovani แสดงให้เห็นว่าดาราจักรวิทยุ (radio galaxies) และเบลซาร์สามารถรวมกันเป็นแหล่งกำเนิดที่มีลำอนุภาคเดียวกันที่มองเห็นได้จากมุมที่แตกต่างกัน โดยลักษณะที่ปรากฏขึ้นอยู่กับทิศทาง

Clinical relevance

เควซาร์สามารถมองเห็นได้จนถึงขอบของเอกภพที่สังเกตได้ และทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงพื้นหลังสำหรับการศึกษาแก๊สที่อยู่ระหว่างกลาง เป็นเครื่องหมายของการเติบโตของหลุมดำในยุคแรกเริ่ม และเป็นห้องปฏิบัติการทางฟิสิกส์ที่รุนแรงที่สุดบางแห่งที่รู้จักกัน เบลซาร์เป็นตัวเลือกชั้นนำสำหรับแหล่งกำเนิดอนุภาคคอสมิกพลังงานสูง

History

แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุ 3C 273 ที่น่าฉงนได้รับการระบุโดย Schmidt ในปี 1963 ว่าเป็นวัตถุคล้ายดาวที่มีการเลื่อนแดงสูง (large redshift) ซึ่งเป็นการนิยามเควซาร์ แบบจำลองของลำอนุภาคสัมพัทธภาพและการพุ่งลำแสงแบบดอปเปลอร์ (Doppler beaming) ในทศวรรษ 1970 ได้อธิบายเบลซาร์ และการสำรวจขนาดใหญ่ในภายหลังได้จัดทำรายการเควซาร์หลายแสนแห่งตลอดช่วงเวลาของจักรวาล

Key figures

• Maarten Schmidt
• Roger Blandford
• Martin Rees
• Megan Urry

Seminal works

• schmidt1963
• urry1995
• blandford1978

Frequently asked questions

ทำไมเควซาร์ถึงดูเหมือนดาว?

เควซาร์อยู่ห่างไกลมากจนดาราจักรแม่ของพวกมันยากที่จะมองเห็น เหลือเพียงจุดแสงที่สว่างจ้าและไม่สามารถแยกแยะได้จากนิวเคลียส ลักษณะคล้ายดาวนี้เป็นเหตุผลที่พวกมันถูกตั้งชื่อเดิมว่าวัตถุคล้ายดาว (quasi-stellar objects)

เควซาร์กับเบลซาร์ต่างกันอย่างไร?

ทั้งสองเป็นนิวเคลียสมีพลังที่สว่างและมีลำอนุภาคสัมพัทธภาพ เบลซาร์เป็นกรณีพิเศษที่ลำอนุภาคพุ่งตรงมายังโลกเกือบจะโดยตรง ดังนั้นการปล่อยพลังงานของมันจึงถูกพุ่งลำแสงมายังโลก ทำให้มันปรากฏสว่างเป็นพิเศษและมีความแปรปรวนอย่างรวดเร็ว