ליקום יש תמיד יכולת להפתיע אותנו. רק לעתים נדירות חזו האסטרונומים תופעות מדהימות שבהן פגשו במהלך תצפיותיהם ביקום; לעתים קרובות יותר הם נותרו משתהים מחידות שהטבע סיפק להם. ראוי לזכור כי מדע האסטרונומיה עוסק בתצפיות אנושיות, ומונע מגילויים של תופעות חדשות. גילוי הקוואזרים הוא דוגמה אחת מבין דוגמאות רבות באסטרונומיה לחידות שהטבע מספק.
באדיבות NASA
במהלך שנות החמישים הלכה והשתפרה מידת הדיוק רדיו טלסקופים בהם השתמש אסטרונומים כדי למפות מקורות רדיו. רבים ממקורות אלו זוהו כגלקסיות רחוקות, ובחלק מהתצפיות לא נמצא שום גוף בתחום הנראה. חלק מן הקושי בזיהוי גוף מתאים נבע מהערכות לא מדויקות של מיקום מקורות הרדיו, כלומר הזווית שבה מופה מקור גלי הרדיו לא הייתה מדויקת דייה. כתוצאה מכך, היו גופים רבים בתחום האופטי שניתן היה לשייך למקור רדיו "הלא מדויק", ולא נמצא דרך להחליט איזה גוף מבין המועמדים הוא המקור הנכון. רדיו אסטרונומים המציא שיטות חכמות כדי לשפר את מיקום מקורות הרדיו. אחת הדרכים הייתה להסתייע במעבר הירח על פני מקור הרדיו. כשהירח עובר על פני מקור הרדיו, הוא מחליש את קליטת אותות הרדיו, מאחר שמיקום הירח ידוע ברמת דיוק גבוהה, הוא מאפשר שיפור במיקום מקור הרדיו. עד 1960, אסטרונומים זיהו את מיקומם של כמה מקורות רדיו חזקים המפורטים בקטלוג השלישי של קמברידג' (או קטלוג C3) בשיטה זו.
לאחר מדידות מדויקות של מיקום מספר מקורות רדיו חזקים, עבר מוקד ההתרחשות למוסד הטכנולוגי של קליפורניה. האסטרונומים שם החלו למקד את תשומת לבם בשני מקורות רדיו חזקים, 3C 48 ו- 3C 273, שנראה כי הם תואמים את מיקום של כוכבים כחלחלים. הם נקראו קוואזרים, קיצור של הביטוי "מקור רדיו דמוי כוכב" ("quasi-stellar radio source"). באותו זמן, לא נמצאו כוכבים רגילים שפלטו גלי רדיו, למעט השמש, אשר פלטה קרינת רדיו חלשה מאוד, וניתן היה לאתרה רק משום שהשמש קרובה מאד לכדור הארץ. אסטרונומים בכירים קבלו את הספקטרום של כוכבים אלה באמצעות טלסקופ גדול בקוטר 5 מטרים בהר פלומר. להפתעתם, הספקטרום הכיל קווי פליטה רחבים שלא ניתן היה לזהותם עם הקווים של אטומים או מולקולות מוכרים. האם קווים אלה מעידים על אטום חדש? האם המקורות היו מסוג חדש של כוכבי רדיו? אסטרונומים היו מופתעים.
באדיבות NASA
פתרון חידת הקוואזרים נפל בחלקו של חוקר הולנדי צעיר. בשנת 1963, מארתן שמידט הבחין כי בין ארבעה קווים בולטים בספקטרום של 3C 273 קיים ריווח יחסי הזהה לסדרה ידועה של קווי מימן. עם זאת, קווי הפליטה היו באורכי גל יוצאי דופן בספקטרום, כי הם הוזזו לתחום האדום במידה חסרת תקדים, לערך 16 אחוזים. אם שינוי זה היה בהשפעת אפקט דופלר, פרוש הדבר שהמטרה מתרחקת מאתנו במהירות של 45,000 ק"מ/שניה, או כמעט 160 מיליון קמ"ש! אותם קווים בספקטרום של 3C 48 הוזזו עוד יותר לתחום האדום, משמעות תזוזה זו שהגוף מתרחק מאתנו במהירות כפולה ממהירותו של 3C 273. האסטרונומים נדהמו. איך יכולים כוכבים להתרחק מאתנו במהירות של מאות מיליוני קילומטרים לשעה?
עבודה נוספת, מדוייקת יותר, של שמידט ועמיתיו זיהתה כי 3C 48 ו- 3C 273, אינן באמת נקודות האור. כל כוכב שכזה היה מוקף בהילה, פלומה, או בערפול. הפלומה הזאת רמזה על האפשרות שמדובר בגלקסיה רחוקה מאוד. לפי האבל היחס בין המרחק לבין מהירות ההתפשטות של גלקסיות קרובות, הרי שגופים מסתוריים האלה חייבים להיות במרחק של אלפי מגה-פארסק, ואורם חייב לנוע במשך מיליארדי שנים עד הגיעו אלינו.
שמידט הראה שקוואזרים אינם כוכבי-רדיו אלא מבנים מרוחקים ביקום. כדי שאורם יהיה בהיר בעוצמה שבה הוא נקלט לאחר שעבר מרחק של מיליארדי שנות אור, הקוואזרים חייבים להיות בעלי עוצמת הארה אדירה. אם מקור אור זעיר מייצג אור מגלקסיה מרוחקת, הרי שהליבה הקוואזרית הבהירה חייבת לייצג כמות גדולה עוד יותר של אור. מהי התופעה החדשה שבמרכז הגלקסיה שיכולה לייצר קרינה הגדולה פי מאות פעמים מכל אור שיוצרת הגלקסיה ולפלוט כמויות עצומות של גלי רדיו? אסטרונומים פתרו חידה אחת רק כדי לפגוש תעלומה עמוקה עוד יותר.
Author: Chris Impey