¿Por qué todos los cuásares están tan lejos?

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Si el universo es homogéneo, podríamos esperar tener una distribución homogénea de los cuásares, pero todo parece estar muy lejos de la Tierra. ¿Porqué es eso?

quasars

— Carlos
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La discusión del Principio Cosmológico anterior es muy relevante, pero es posible que también lo sea una aplicación (débil) del principio antrópico; en otras palabras, si estuviéramos en una región de fenómenos físicos extremadamente energéticos, como los cuásares, estaríamos es poco probable que exista, ya que la evidencia sugiere que el desarrollo de la vida inteligente lleva un tiempo considerable y es probable que los eventos altamente enérgicos interrumpan eso.

— adrianmcmenamin
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Usted sugiere que nuestra región del espacio casualmente tiene menos quásares y, por lo tanto, es más hospitalaria para la vida. Eso implicaría que otras regiones del espacio tendrán más quásares que nuestra región local cuando se observen en la misma época cosmológica . Una idea interesante, pero aún no verificable, dado que asumiendo que el Big Bang fue hace 13.8 mil millones de años, simplemente no podemos ver regiones del espacio que tengan más de 12.8 mil millones de años a menos que estén dentro de mil millones de años luz.

— Keith Thompson

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Pero las observaciones de las distribuciones del cuásar podrían ser esclarecedoras. Si los cuásares cercanos son raros porque los viejos cuásares son raros, la región de rareza debería ser aproximadamente una esfera centrada en nosotros; si es aleatorio, es más probable que tenga otra forma, y bien podría haber otras regiones con pocos cuásares.

— Keith Thompson

Tienes razón. No debería haber usado la palabra "probable" sino "posible" y la editaré para reflejar eso.

— adrianmcmenamin

0.1 < z < 0.5

$0.1<z<0.5$

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Por cierto, no quiere estar en la misma galaxia como un cuásar, pero no son que peligroso. Si Andrómeda fuera quásar estaríamos bien. (La magnitud absoluta de un cuásar es de aproximadamente -26, lo que significa que sería tan brillante como el Sol a una distancia de 10 pc, por lo que a 1,000,000 pc (típica galaxia cercana) sería 10 ** 10 dimmer o -1 mag. Solo una estrella brillante. Sin problemas. Los cuásares simplemente no esterilizan un volumen de espacio lo suficientemente grande como para que este argumento sea válido.

— Mark Olson

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Hay esencialmente dos razones.

Primero, los cuásares son objetos raros, por lo que, aunque están distribuidos homogéneamente a grandes escalas, la distancia promedio es grande. Además, los cuásares más brillantes son aún más raros, pero visibles a grandes distancias, por lo que su distancia promedio es aún mayor.

$z\sim2$ $z\sim2$

Finalmente, hay un sesgo en el sentido de que los astrónomos buscan los objetos más distantes (y por lo tanto más antiguos), porque son más interesantes que los objetos cercanos cuando se trata de aprender sobre la historia de la formación del universo.

— Walter
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Soy escéptico de que haya un sesgo de distancia. Los cuásares cercanos serían muy interesantes. En cuanto a la actividad del cuásar que se desencadena por las fusiones galácticas, ¿es probable que la futura colisión de nuestra galaxia con Andrómeda pueda crear un cuásar?

— Keith Thompson

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z \sim 1 - 4

$z\sim1-4$

100

$~100$

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La masa del agujero negro es solo un parámetro importante. Más importante es cuánto y qué tan rápido puede alimentarlo con gas. Tanto Andrómeda como la Vía Láctea tendrán menos gas en 4 mil millones de años que ahora.

— Rob Jeffries

Todavía hay más que suficiente gas para hacer un buen cuásar. La pregunta crítica es cuánto de eso se canaliza lo suficientemente cerca del binario del agujero negro (que se formará) y luego cuánto se acumulará realmente en uno de los agujeros (en lugar de ser expulsado a través de una honda gravitacional).

— Walter

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Te has topado con una observación profunda y casi has comprendido una de sus consecuencias más importantes.

Hay dos formas del llamado principio cosmológico. Existe el principio cosmológico más limitado , que parafraseando, dice que el universo se verá igual en todas las direcciones a cualquier observador en cualquier parte del universo al mismo tiempo (es decir, en la misma época cosmológica). También hay un Principio Cosmológico Perfecto , que dice que el universo es homogéneo e isotrópico tanto en el espacio como en el tiempo.

El principio cosmológico perfecto fue la base de la teoría del estado estacionario del universo. Sin embargo, una de las más obvias objeciones a esto fue que nosotros podemos ver que el universo ha evolucionado en el tiempo. Una de las primeras realizaciones de esto fue la observación de que los cuásares eran más comunes a grandes distancias y, por lo tanto, más comunes en el pasado.

Así, esta observación nos dice que las características del universo están cambiando con el tiempo y, por lo tanto, que el principio cosmológico perfecto es incorrecto.

Mientras tanto, el Principio cosmológico más limitado permanece. Solo afirma que todo debería verse igual para todos los observadores en una época cosmológica dada; no requiere que el universo se vea igual en todo momento y, por lo tanto, no requiere que la densidad de tipos particulares de objetos astronómicos sea constante con la distancia.

La actividad del cuásar alcanzó su punto máximo en los desplazamientos al rojo moderados debido a los procesos de alimentación requeridos de los núcleos galácticos activos y la competencia entre la actividad de fusión de las galaxias ricas en gas y el enfriamiento causado por la formación masiva de estrellas y la retroalimentación negativa de los propios AGN. Parece que el "punto óptimo" para las fases comparativamente de corta duración de la "actividad cuásar" se encuentra en desplazamientos al rojo de 2-3 donde hubo una importante actividad de fusión y el transporte de gas a las regiones centrales de las galaxias, pero que no había sido suficiente Es hora de agotar completamente el gas en galaxias con agujeros negros centrales.

— Rob Jeffries
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Creo que la paradoja de Olber es la objeción más obvia al principio cosmológico perfecto. Solo se puede resolver si el universo es finito, ya sea en el espacio o en el tiempo (o ambos o alguna física extraña como la luz agotadora).

— Walter

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La teoría del estado estacionario, por supuesto, surgió mucho después de que se identificara la paradoja de Olber. Los defensores del estado estacionario simplemente argumentaron que la expansión del universo simplemente desplazó hacia el rojo la luz de los objetos distantes. El principio cosmológico perfecto no se contradice con una simple expansión. La paradoja de Olber no puede explicarse por un universo estático que es infinito en espacio y tiempo.

— Rob Jeffries

De acuerdo, pero la teoría del estado steade requiere una física extraña (en el sentido de mi comentario anterior), es decir, generación de materia de la nada a medida que el universo sigue expandiéndose. De hecho, la teoría del estado de Steade es tan basura que me pregunto cómo podría atraer tanta atención como lo hizo.

— Walter

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La teoría del estado estacionario, por supuesto, está en contradicción con muchas cosas, incluido el tema de mi respuesta. Sin embargo, la creación de materia a partir de la nada difícilmente puede considerarse un obstáculo importante si la alternativa es la creación de todo de una sola vez. De hecho, el origen del término "big-bang" es para ridiculizar la noción de que todo se puede crear en un instante a partir de la nada. La física requerida por el Big Bang es mucho más "extraña" (o ciertamente no menos extraña) que la requerida por la teoría del estado estacionario.

— Rob Jeffries

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Tenga en cuenta que el término "Big Bang" fue inventado por Fred Hoyle, el principal defensor de la teoría del estado estacionario para burlarse del Big Bang. (No funcionó ...)

— Mark Olson

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Había más gas alrededor para ser acumulado temprano en la historia del universo. En aquel entonces, la mayoría del gas aún no se había colapsado para formar estrellas, por lo que había más combustible disponible tanto para alimentar los agujeros negros como para formar nuevas estrellas. Gran parte de ese combustible se consumió posteriormente en la formación de estrellas durante los primeros miles de millones de años después del Big Bang.

— comprensible
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¿Puede agregar una fuente para este gráfico (tanto para atribuirlo como para proporcionar a las personas una fuente de más información) si lo encontró en otro lugar, o hacer una nota, si lo construyó por su cuenta? Gracias.

— HDE 226868

gráfico de aquí courses.lumenlearning.com/astronomy/chapter/... encontró de nuevo mediante la búsqueda "número relativo cuásares gráfico de tiempo"

— com.prehensible

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"Far away" = "muy antiguo" en cosmología.

Todos los cuásares están lejos porque todos son viejos. Estos son objetos que ocurrieron cuando nuestra burbuja del Universo era joven. Entonces, cuando nuestros telescopios miran hacia el espacio, miran hacia atrás en el tiempo y luego ven muchos cuásares.

Son en su mayoría agujeros negros gigantes que devoran gas, polvo y basura cósmica, de los cuales había muchos en ese entonces cerca de estos agujeros negros. Después de aspirar su entorno, se calman y los cuásares se apagan.

Esencialmente no se están formando cuásares en nuestro tiempo. Por lo tanto, no hay quásares visibles cerca.

— Florin Andrei
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Exactamente. Lo que ves es lo que era antes. Y "antes" significa que estaba en un lugar diferente. Cuando la ola está atrapada en la pared, se refleja. Igual que con Universe como piscina de agua cerrada, cuando las olas se reflejan, las ves una y otra vez. Pero estas son realmente olas "viejas". Imagínese la piscina de agua, pero elimine las paredes (sin límites, pero no indefinidos).

— sanaris