Содержание
Hubble сделал снимки чёрной дыры, которая формирует новые звезды
Как оказалось, чёрные дыры могут не только уничтожать звезды, но и рождать новые.
Черные дыры — это самые массивные объекты во Вселенной. Их гравитационное притяжение настолько сильно, что ничто не может от него ускользнуть — даже свет. Но согласно новому исследованию NASA, черные дыры могут играть более сложную роль в галактических «экосистемах». В частности, было обнаружено, что рядом с черной дырой происходит формирование новой звезды, и этот факт дает нам возможность узнать, как вообще образуются массивные черные дыры.
Около десяти лет назад Эми Рейнес, тогда еще магистрант, обнаружила черную дыру в галактике, расположенной на расстоянии около 30 миллионов световых лет от Земли, в южном созвездии Компаса (Pyxis). Она сразу поняла, что с этой чернотой что-то не так, но что именно — выяснилось лишь недавно благодаря последним наблюдениям «Хаббла»
Массивная чёрная дыра находится в самом центре карликовой галактики Henize 2-10 и всего в 30 миллионов световых лет от нас.
«Хаббл» смог очень четко зафиксировать как визуальные, так и спектроскопические свидетельства излучения черной дыры. Дополнительным сюрпризом стало то, что вместо того, чтобы препятствовать звездообразованию, излучение провоцирует рождение новых звезд», — сказал Закари Шутте, аспирант Рейнес и ведущий автор нового исследования.
Henize 2-10, является так называемой галактикой со вспышкой звездообразования — в ней звезды образуются с очень высокой скоростью, примерно в 1000 раз быстрее, чем обычно. По сравнению с другими галактикам она относительно мала и относится к типу карликовых галактик.
Image credits: Schutte и Reines (2022).
Исследователям уже было известно о необычном газовом образовании в этом районе, но «Хабблу» удалось также получить изображение выброса, связанного с центральной черной дырой. Хотя этот процесс до конца не изучен, астрономы считают, что черные дыры (или, по крайней мере, некоторые из них) действительно испускают потоки газа, несмотря на свою огромную гравитацию.
В Henize 2-10 этот выброс движется со скоростью около миллиона миль в час, врезаясь в газовый кокон, и, как оказалось, новорожденные звезды движутся по пути этого выброса.
В больших галактиках все происходит наоборот: материал, падающий к черной дыре, образует струи плазмы, которые не позволяют образовываться звездам. Но, по-видимому, в менее массивной галактике Henize 2-10 потоки излияния имеют именно те условия, при которых происходит образование новых звезд. Ранее исследования в основном фокусировались на крупных галактиках, по которым имеется больше данных. До недавнего времени карликовые галактики оставались малоизученными, и только теперь, благодаря «Хабблу», исследователи начинают их изучать.
«Благодаря высочайшему разрешению «Хаббла» в газовых потоках четко прослеживается штопорообразный рисунок, который мы можем увязать с моделью движущегося вихревого потока из черной дыры. У остатков сверхновой такой картины не было бы, и поэтому это фактически доказательство того, что это черная дыра», — сказал Рейнес.
Роль, которую играют черные дыры во Вселенной, является одной из самых больших загадок в астрономии, и чем больше информации мы получаем, тем больше убеждаемся, что с ними всё далеко не так просто, как казалось раньше.
Например, совсем недавно исследователи поняли, что большинство (если не все) галактик имеют в своем центре черную дыру. И чем массивнее галактика, тем массивнее её черная дыра. Или нет!? Наоборот?! Масса чёрной дыры влияет на размеры галактики!?
Однако пока мы не знаем, как образовались эти черные дыры в центрах галактик (их также называют сверхмассивными черными дырами). Некоторые исследователи предполагают, что они образовались как «обычные» черные дыры и каким-то образом накапливали все большую и большую массу; другие считают, что они могли образоваться только в особых условиях на ранних стадиях развития Вселенной; еще одна альтернативная теория утверждает, что «семена» этих черных дыр происходят из плотных звездных скоплений, которые разрушаются под действием гравитации.
Возможно, изучение черной дыры в Henize 2-10 может дать ключ к разгадке этих теорий.
В течение длительного времени черная дыра в этой галактике оставалась относительно небольшой и не накопила много вещества. Это позволяет предположить, что она относительно не изменилась с момента своего образования, по сути, открывая окно в ранние периоды существования Вселенной.
«Эпоха образования первых черных дыр — это не то время, которое мы можем увидеть, поэтому возникает большой вопрос: откуда они взялись? Карликовые галактики могут хранить некоторую информацию о сценарии зарождения черных дыр, которая считалась потерянной во времени и пространстве «, — подводит итог Рейнес.
рекомендации
Источники:
https://www.nature.com/articles/nature09724
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04215-6
Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.
Hubble нашел черную дыру, которая рождает звезды
Что мы знаем о черных дырах? В первую очередь то, что они представляют собой области пространства-времени, которые обладают невероятно мощным гравитационным полем.
Его сила настолько велика, что черная дыра притягивает даже свет. Собственно говоря, по этой причине эти космические объекты и стали называть “черными дырами”. Однако то, что зафиксировал телескоп Hubble в небольшой соседней галактике Henize 2-10 противоречит этому представлению. Вместо того, чтобы поглощать все, что находится вокруг нее, черная дыра, наоборот, “рождает” звезды. Более того, появляющиеся звезды связаны с черной дырой ”пуповиной”, которая состоит из газа и пыли. Ее протяжность составляет 500 световых лет. Правда, о такой способности черных дыр науке были известно и ранее, однако зафиксировать это явление на достаточно близком расстоянии удалось впервые.
Ученые обнаружили черную дыру, из которой возникают звезды
Как черная дыра создает звезды
Хаббл выявил сверхмассивную черную дыру, находящуюся в центре соседней карликовой галактики. От нас она расположена на расстоянии порядка 30 млн световых лет. Это сравнительно немного по космическим меркам. Поэтому телескоп получил как изображение, так и спектроскопические свидетельства того, что область образования звезд связана с черной дырой.
К слову, это далеко не самая близкая к нам черная дыра. Расстояние до ближайшей черной дыры составляет 1000 световых лет.
Ученые НАСА обнаружили, что область образования звезд связаны с черной дырой
Черная дыра извергает мощную струю ионизированного газа со скоростью более полутора миллионов километров в час. Как было сказано выше, она растянулась на 500 световых лет. Однако “звездный питомник” возник не на конце струи, а на расстоянии 230 световых лет от черной дыры. Благодаря газовым облакам, на которые наткнулась струя, здесь возникли идеальные условия для возникновения звезд. Об этом ученые НАСА сообщают в журнале Nature.
«Я был уверен, что в галактике Henize 2-10 происходит нечто особенное. Теперь Хаббл четко продемонстрировал связь черной дыры с расположенной рядом областью образования звезд” — говорит астрофизик, один из авторов исследования Эми Рейнс.
Как поясняют ученые, черные дыры образуют извергающиеся из них плазменные струи после того, как всасывают материю из ближайших звезд и газовых облаков.
Они движутся со скоростью, близкой к скорости света. Когда газовые облака, в которую врезается плазменная струя, нагреваются до определенной температуры, они становятся идеальным “питомником” для звезд.
Черные дыры извергают плазменные струи газа со скоростью, близкой к скорости света
По словам ученых, несколько миллионов лет назад струя врезалась в разогретое газовое облако и разлетелась. Примерно так же, как мощная струя воды, которая ударяется о твердую поверхность. Скопления новых звезд возникает перпендикулярно потоку. Таким образом можно проследить траекторию его распространения.
Однако не всегда подобные струи приводят к возникновению звезд. Иногда они нагревают газовые облака слишком сильно, в результате чего последние теряют способность снова остывать. В таких условиях звезды не могут образовываться. Как правило, такой “перегрев” газовых облаков возникает в крупных галактиках. Ранее даже считалось, что потоки плазмы, наоборот, препятствуют возникновению звезд.
К примеру, черная дыра в центре нашей галактики никаких звезд не производит, и вообще делает с ними нечто странное.
Снимок галактики Henize 2-10, полученный телескопом Хаббл
Поэтому возникновение звезд из газовой струи стало для ученых большим сюрпризом. Но почему же она не перегревает газовые облака? Как поясняют ученые, в черной дыре, которая была обнаружена в Henize 2-10, потоки струи были более “мягкие” и менее интенсивные, что создало идеальные условия для звездообразования.
Подписывайтесь на наш Яндекс.Дзен-канале, где вы найдете еще больше увлекательных материалов.
Эпоха черных дыр открыта
Черная дыра, о которой идет речь, вызывает интерес у ученых не только своей способностью создавать новые звезды. С течением времени она оставалась сравнительно небольшой. Ученые полагают, что подробное ее исследование поможет понять, как возникают более крупные сверхмассивные черные дыры во Вселенной. Ученые надеются обнаружить какие процессы заставили их увеличиться до гигантских размеров.
Кроме того, методы которые разработала команда для обнаружения тусклой сигнатуры черной дыры, помогут обнаружить, по их мнению, другие подобные черные дыры. Карликовые галактики, возможно, хранят в себе некоторую информацию о том, как возникла черная дыра и развивалась. Таким образом, возможно, в скором времени мы узнаем еще больше информации об этих загадочных космических объектах, которые, порой, действительно удивляют.
КосмосЧерные дыры
Для отправки комментария вы должны или
Хаббл обнаружил изолированную черную дыру, блуждающую по нашей галактике Млечный Путь
Научный колледж Эберли
Это иллюстрация крупного плана черной дыры, дрейфующей по нашей галактике Млечный Путь. Черная дыра искажает пространство вокруг себя, что искажает изображения фоновых звезд, выстроившихся почти прямо за ней. Этот эффект гравитационного «линзирования» является единственным красноречивым доказательством существования одиноких черных дыр, блуждающих по нашей галактике.
Космический телескоп Хаббл охотится за этими черными дырами, ища искажения в звездном свете, когда черные дыры дрейфуют перед фоновыми звездами. Кредит: ИЗОБРАЖЕНИЕ: FECYT, IAC. Все права защищены.
UNIVERSITY PARK, Pa. — Хотя, по прогнозам, около 100 миллионов черных дыр бродят среди звезд в нашей галактике Млечный Путь, астрономы так и не смогли окончательно идентифицировать изолированную черную дыру — до сих пор. Ранее черные дыры с массой вновь идентифицированной обнаруживались только в двойных системах, в которых черная дыра гравитационно связана с нормальной видимой звездой. Теперь, после шести лет тщательных наблюдений, космический телескоп НАСА «Хаббл» впервые предоставил убедительные доказательства существования одинокой черной дыры, дрейфующей в межзвездном пространстве.
Статья, описывающая открытие, подготовленная группой, в которую входит астроном штата Пенсильвания Говард Бонд, была принята к публикации в Astrophysical Journal.
«Недавно в новостях появились сообщения о черных дырах, поскольку несколько недель назад было опубликовано впечатляющее изображение черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь, — сказал Бонд, профессор практики астрономии и астрофизики в Пенсильванском университете.
«Эта черная дыра имеет массу в 4 миллиона раз больше массы нашего Солнца; это так называемая сверхмассивная черная дыра. Наш объект, напротив, имеет массу всего в 7,1 раза больше солнечной. Это черная дыра звездной массы. Очень вероятно, что в Млечном Пути много таких объектов, но их чрезвычайно трудно обнаружить, поскольку они не излучают свет. Наша — первая, которая была идентифицирована на основании того, что черная дыра отклоняет изображение фоновой звезды, перед которой она прошла близко».
Обнаруженная черная дыра находится примерно в 5000 световых лет от нас, в спиральном рукаве Киля-Стрельца нашей галактики. Для контекста: ближайшая к нашей Солнечной системе звезда, Проксима Центавра, находится на расстоянии чуть более 4 световых лет.
Черные дыры, блуждающие по нашей галактике, рождаются из редких чудовищных звезд (менее одной тысячной звездного населения галактики), которые по меньшей мере в 20 раз массивнее нашего Солнца. Эти звезды взрываются как сверхновые, а остатки ядра под действием гравитации сдавливаются в черную дыру.
Поскольку самодетонация не является идеально симметричной, черная дыра может получить толчок и полететь через нашу галактику, как взорванное пушечное ядро.
Телескопы не могут сфотографировать своенравную черную дыру, потому что она не излучает никакого света. Однако черная дыра искажает пространство, которое затем отклоняет и усиливает звездный свет от всего, что на мгновение выстраивается точно позади нее.
Наземные телескопы, которые наблюдают за яркостью миллионов звезд в богатых звездных полях в направлении центральной выпуклости нашего Млечного Пути, ищут такое предательское внезапное повышение яркости одной из них, когда массивный объект проходит между нами и звезда. Затем Хаббл следит за наиболее интересными такими событиями.
Кайлаш Саху из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд, вместе со своей командой сделал открытие в ходе исследования, предназначенного для поиска именно таких изолированных черных дыр. Деформация пространства из-за гравитации объекта переднего плана, проходящего перед звездой, находящейся далеко позади него, на короткое время искривляет и усиливает свет фоновой звезды, когда она проходит перед ней.
Явление, называемое гравитационным микролинзированием, используется для изучения звезд и экзопланет в примерно 20 000 событий, наблюдаемых до сих пор внутри нашей галактики.
Сигнатура черной дыры на переднем плане выделяется как уникальная среди других явлений микролинзирования. Очень сильная гравитация черной дыры растянет продолжительность события линзирования более чем на 200 дней.
Затем с помощью Хаббла была измерена степень отклонения изображения фоновой звезды черной дырой. Хаббл способен на исключительную точность, необходимую для таких измерений. Изображение звезды было смещено от обычного положения на две миллисекунды дуги. Это эквивалентно измерению диаметра 25-центовой монеты в Лос-Анджелесе, если смотреть из Нью-Йорка.
Этот метод астрометрического микролинзирования предоставил информацию о массе, расстоянии и скорости черной дыры. Величина отклонения из-за интенсивного искривления пространства черной дырой позволила команде оценить ее вес примерно в семь масс Солнца.
Изолированная черная дыра движется по галактике со скоростью 90 000 миль в час (достаточно быстро, чтобы добраться от Земли до Луны менее чем за три часа). Это быстрее, чем у большинства других соседних звезд в этом регионе нашей галактики.
«Астрометрическое микролинзирование концептуально просто, но с точки зрения наблюдений очень сложно», — сказал Саху. «Это единственный метод идентификации изолированных черных дыр».
О существовании черных дыр звездной массы известно с начала 1970-х годов, но все они — до сих пор — обнаруживаются в двойных звездных системах.
«Обнаружение изолированных черных дыр даст новое представление о популяции этих объектов в нашем Млечном Пути», — сказал Саху.
Будущий космический телескоп NASA Nancy Grace Roman обнаружит несколько тысяч событий микролинзирования, многие из которых, как ожидается, будут черными дырами, а отклонения будут измерены с очень высокой точностью.
Последнее обновление 20 июня 2022 г.
Черная дыра — одинокий «фантом» — обнаружен с помощью Хаббла
Художественная концепция одинокой черной дыры, дрейфующей в нашей галактике Млечный Путь.
Черная дыра — это раздробленный остаток массивной звезды, которая взорвалась как сверхновая. Уцелевшее ядро в несколько раз превышает массу нашего Солнца. Черная дыра улавливает свет из-за своего сильного гравитационного поля. Черная дыра искажает пространство вокруг себя, что искажает изображения фоновых звезд, выстроившихся почти прямо за ней. Изображение через HubbleSite.
Видел! Одинокая черная дыра бродит по галактике
По оценкам астрономов, среди 100 миллиардов звезд нашей галактики Млечный Путь насчитывается 100 миллионов «бродячих звездных трупов» — черных дыр, выброшенных в космос взрывами, которые их породили. И теперь ученые сделали снимки, на которых видно, что один из этих космических зомби пересекся с более далекой звездой.
Hubblesite.org, объявивший эту новость в пятницу, 10 июня 2022 г., сообщил:
После шести лет тщательных наблюдений космический телескоп Хаббла впервые предоставил прямые доказательства дрейфа одинокой черной дыры в межзвездном пространстве путем точного измерения массы фантомного объекта.
До сих пор все массы черных дыр определялись статистически или посредством взаимодействий в двойных системах или в ядрах галактик. Черные дыры звездной массы обычно встречаются со звездами-компаньонами, что делает этот случай необычным.
До сих пор все массы черных дыр определялись статистически или посредством взаимодействий в двойных системах или в ядрах галактик. Черные дыры звездной массы обычно встречаются со звездами-компаньонами, что делает этот случай необычным.Астрономы полагают, что этот объект является первым обнаруженным остатком темной звезды, блуждающим по нашей галактике без сопровождения другой звезды.
Как далеко находится черная дыра?
Астрономы точно не знают, как далеко может быть эта черная дыра. Объяснение их заявления:
Недавно обнаруженная блуждающая черная дыра находится примерно в 5000 световых лет от нас, в спиральном рукаве Киля-Стрельца нашей галактики. Однако ее открытие позволяет астрономам оценить, что ближайшая к Земле изолированная черная дыра звездной массы может находиться на расстоянии 80 световых лет от нас.
Для сравнения, ближайшая «живая» звезда — Проксима Центавра, удалена от Земли на 4 световых года.
Некоторые способы обнаружения черных дыр
Поскольку черные дыры не излучают собственного света, астрономы обычно ищут их влияние на видимую материю. Черные дыры звездной массы, обнаруженные в галактике до этой, заметны только потому, что они находятся в двойных системах. Черные дыры вытягивают материю из своих звезд-компаньонов, и поступающая материя образует диск вокруг черной дыры. Именно этот аккреционный диск астрономы обычно видят при изучении черных дыр звездной массы.
В последние годы астрономы с Телескопом горизонта событий (EHT) также начали получать изображения сверхмассивных черных дыр. Пока им удалось справиться с двумя. Первый, анонсированный в 2019 году, показывает сверхмассивную черную дыру в галактике M87, примерно в 55 миллионах световых лет от Земли. Затем, буквально в прошлом месяце (май 2022 г.), астрономы из EHT объявили о первом в истории прямом изображении сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь. Она находится на расстоянии около 28 000 световых лет.
Кстати, на изображениях EHT не видно самих черных дыр. Черные дыры по определению черные, потому что от них не может ускользнуть свет. Так что сами черные дыры невидимы. Вместо этого изображения EHT показывают то, что астрономы называют «тенью» черной дыры, яркое кольцо, сформированное, когда свет изгибается под действием сильной гравитации вокруг дыры.
Одинокая черная дыра обнаружена с помощью гравитационного линзирования
Но этой новой черной дыры нет в системе-компаньоне. И это не сверхмассивная черная дыра, а значит, недостаточно массивная, чтобы ее могла наблюдать команда EHT. Черная дыра, обнаруженная Хабблом, была вырвана с орбиты огромным взрывом, который ее создал, и ее «увидели», когда она прошла перед более далекой звездой. То есть ученые использовали гравитационное линзирование — искривление света удаленного объекта массивным объектом на переднем плане — чтобы зафиксировать свои доказательства. Ученые, совершившие обнаружение, сказали:
Свет звезды, находящейся далеко за черной дырой, на мгновение осветился и отклонился от черной дыры, проходящей перед ней.
Мощная гравитация черной дыры оставила уникальный отпечаток на отклонении звездного света, исключив других потенциальных кандидатов на гравитационное линзирование.
Это было долгое и кропотливое измерение, для которого идеально подходит исключительное разрешение космического телескопа Хаббл.Объектинг длился 200 дней
Ученые сказали, что продолжительность линзирования помогла им убедиться, что объект является черной дырой, а не чем-то другим:
Очень сильная гравитация черной дыры растянет продолжительность линзирования более чем на 200 дней. Кроме того, если бы промежуточный объект был звездой на переднем плане, это вызвало бы временное изменение цвета звездного света, измеренное, потому что свет от звезд переднего и заднего плана на мгновение смешался бы вместе. Но в случае с черной дырой не было замечено никакого изменения цвета.
Таким образом, «подпись» черной дыры на переднем плане выделяется как уникальная среди других событий микролинзирования.
Ученые также отметили, что космический телескоп Хаббл производит эти измерения очень точно — вплоть до диапазона миллисекунд дуги — что делает его чрезвычайно подходящим для этого конкретного наблюдения. Объявление от Hubblesite.org гласит:
Это эквивалентно измерению диаметра 25-центовой монеты в Лос-Анджелесе, если смотреть из Нью-Йорка.
Может быть, это нейтронная звезда?
Группа ученых из Калифорнийского университета в Беркли и Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд, открыла черную дыру. Объект, который они измерили, имеет массу в диапазоне от 4,4 до 1,6 массы Солнца.
Нижний предел этого диапазона означает, что объект может быть нейтронной звездой. В объявлении цитируется Джессика Лу из команды Калифорнийского университета в Беркли:
Как бы нам ни хотелось сказать, что это определенно черная дыра, мы должны сообщать обо всех допустимых решениях. Сюда входят как черные дыры с меньшей массой, так и, возможно, даже нейтронная звезда.
В любом случае, этот объект является первым «остатком темной звезды», обнаруженным в одиночку блуждающим по Млечному Пути. Грозное открытие!
Это изображение 2017 года, полученное космическим телескопом Хаббла, в центре которого находится объект, известный как MOA-11-191/OGLE-11-0462. Астрономы говорят, что этот объект является первой блуждающей черной дырой, когда-либо обнаруженной в нашей собственной галактике. Изображение предоставлено Саху и др./Phys.org.
Итог: впервые астрономы обнаружили изолированную черную дыру звездной массы, движущуюся подобно призраку или фантому среди звезд нашей галактики Млечный Путь.
Источник: изолированная черная дыра звездной массы, обнаруженная с помощью астрометрического микролинзирования
Источник: изолированная черная дыра с массовым интервалом или нейтронная звезда, обнаруженная с помощью астрометрического микролинзирования
Via HubbleSite
Удостоенный наград репортер и редактор Дэйв Адалиан любит космос во время давней летней школьной поездки в легендарную и почтенную обсерваторию Лик на вершине горы Гамильтон в Калифорнии, к востоку от Сан-Хосе, в туманном горном хребте Дьяблос и намного выше Монтерея.
Бухта на краю бескрайнего синего Тихого океана. Эта экскурсия продолжается и сегодня, поскольку Дейв все еще продолжает свои ночные приключения, сидя в темноте у окуляра своего телескопа или преследуя блуждающие звезды по ночным полям в качестве наблюдателя невооруженным глазом.
Пожизненный житель калифорнийского округа Туларе — сельскохозяйственного рая, где Великая долина Сан-Хоакин встречается с Сьерра-Невадой на бесконечных милях покрытых травой предгорий, — Дэйв вырос в пустыне, большей, чем Делавэр и Род-Айленд вместе взятые, задыхающейся от величайшего разнообразия. флоры и фауны в США, который проводит ночи под черным как смоль небом, возвышающимся над одними из самых высоких горных вершин и величайшими бездорожными районами на североамериканском континенте.
Дэйв изучал английский язык, американскую литературу и средства массовой информации в Колледже секвой и Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. Он работал репортером и редактором в ряде новостных изданий онлайн и офлайн в течение почти 30-летней карьеры.