Содержание
Ученые получили самые детальные изображения галактик. По ним можно наблюдать за деятельностью черных дыр
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, R. Timmerman/LOFAR
Подпись к фото,
Сверхмассивная черная дыра в центре галактики, которая слабо видна в центре изображения, выбрасывает струи вещества в космос
Астрономы опубликовали самые подробные из когда-либо виденных изображений галактик за пределами нашей собственной.
Изображения были созданы на основе данных, собранных радиотелескопом Low-Frequency Array (LOFAR, низкочастотная антенная решетка) после почти десятилетней работы.
- Таинственные радиоимпульсы из глубин космоса – что это?
LOFAR представляет собой сеть из более чем 70 тысяч небольших антенн, расположенных в девяти европейских странах, с центром в голландском городке Эксло.
Обычно комбинируются только сигналы антенн, расположенных в Нидерландах: таким образом получается радиотелескоп с собирающей «линзой» диаметром примерно 120 км.
Используя сигналы всех европейских антенн, ученые увеличили диаметр этой «линзы» почти до 2000 км, что обеспечивает 20-кратное увеличение разрешающей способности. Для сравнения, самый крупный из обычных радиотелескопов, российский РАТАН-600, начавший работать в 1974 году, имеет антенну диаметром «всего» около 600 метров.
- Гигантский радиотелескоп смотрит на звезды с горного плато в Чили
Новые изображения имеют очень высокое разрешение и раскрывают внутреннее устройство галактик с беспрецедентной детализацией.
Многие изображения могут дать представление о роли черных дыр в формировании звезд и планет. Исследователи считают, что эти изображения изменят наше представление об эволюции галактик.
Радиоастрономия
На изображениях — радиоволны, излучаемые галактиками.
Астрономам часто приходится изучать радиоволны от астрономических объектов, а не видимый свет, который они излучают: он слишком легко рассеивается в межзвездном пространстве в пути от источника до объектива телескопа.
Многие области космоса, в видимом спектре кажущиеся абсолютно пустыми и черными, активно излучают в других диапазонах: радио, ультрафиолетовом, инфракрасном, рентгеновском или излучают высокоэнергичные гамма-частицы.
- Опубликован самый подробный рентген-снимок неба. Что на нем за пятна?
Радиотелескопы астрономы используют еще с 30-х годов прошлого века. Однако свести воедино сигналы с 70 тысяч антенн удалось впервые. Это позволило существенно улучшить разрешение снимков.
Автор фото, BBC News
Подпись к фото,
Радиосигналы принимают 70 тысяч антенн метровой высоты в девяти европейских странах
Сведение воедино сигналов от такого количества антенн — непростой процесс.
Команда под руководством доктора Лии Морабито из Университета Дарема в Великобритании потратила шесть лет на разработку совершенно нового способа приема сигнала от каждой антенны, его оцифровки, передачи на центральный процессор, а затем объединения всех данных в изображения, которые не только представляют огромный научный интерес, но выглядят фантастически.
Для создания одного изображения необходимо оцифровать, передать в центральный процессор и затем объединить более 13 терабит необработанных данных в секунду. Обрабатывать такие огромные объемы данных приходится суперкомпьютерами. С их помощью всего за пару дней терабайты информации от этих антенн удается преобразовать в несколько гигабайт готовых к использованию данных.
Галактический джет
Изображение вверху страницы сделал один из членов команды доктора Морабито. На нем изображена едва видимая галактика, расположившаяся в центре струй вещества (астрономы называют их джетами) оранжевого цвета, испускаемых с обеих сторон, каждая из которых намного больше самой галактики.
- В центре Млечного Пути найдены десятки черных дыр
Джеты образуются за счет взаимодействия вещества со сверхмассивной черной дырой в центре галактики. Из самой черной дыры назад хода нет ни веществу, ни излучению, однако в ее окрестностях за счет ее вращения возникают силы, выбрасывающие вещество в космос, иногда с огромными, околосветовыми скоростями.
Астрономы наблюдают джеты не в первый раз, но у этих есть одна особенность: темные полосы на джете справа, которые ранее не наблюдались. По мнению астрономов, эти полосы соответствуют периодам сравнительно низкой активности черной дыры, когда она «выплевывает» меньше вещества. Таким образом, изображение дает исследователям представление о «суточном ритме» черной дыры.
Автор фото, N. Ramirez-Olivencia/LOFAR
На фотографии выше изображены две сталкивающиеся галактики. Яркое пятно в левой — это взрывающиеся сверхновые, выбрасывающие в пространство перегретый газ и космическую пыль.
Автор фото, F. Sweijen/LOFA
Галактика на этом изображении испустила свет, когда Вселенной было всего 2,6 миллиарда лет. Выше и ниже — струи вещества, выброшенные черной дырой в ее центре. Обычно такие ранние галактики невозможно детально изучить. Но теперь астрономы впервые смогли рассмотреть структуру одной из них в радиодиапазоне, что позволяет лучше понять, как черные дыры взаимодействуют с окружающей средой.
«Фабрика на топливе из черных дыр»
Из этих изображений следует, что галактики — это не просто набор звезд. По словам доктора Нила Джексона из Манчестерского университета, это динамичные фабрики по производству солнца и планет, работающие на топливе из черных дыр.
«Стало ясно, что для того, чтобы понять эволюцию галактик, нам нужно понять природу черной дыры в их центре, потому что она, похоже, фундаментально влияет на их эволюцию, — говорит доктор Джексон. — Изображения с таким высоким разрешением позволяют нам увеличивать масштаб, чтобы увидеть, что на самом деле происходит, когда сверхмассивные черные дыры отбрасывают эти струи вещества в космос».
Автор фото, L. K. Morabito/L.K. Williams
Подпись к фото,
На фотографии слева изображена галактика, наблюдаемая в видимом свете. В середине — она же в радиодиапазоне, а справа — изображение с высоким разрешением
Доктор Морабито говорит, что подобные изображения помогают астрономам узнать, как на самом деле идут процессы, в результате которых родились звезды и планеты, в том числе и наша Солнечная система.
«Мы начинаем понимать, как эволюционируют галактики. И черные дыры — огромная часть этой эволюции, потому что джеты могут уносить с собой топливо, предназначенное для звездообразования. Двигаясь от центра галактики, они могут нарушать ее структуру. Они могут даже запускать процессы формирования звезд или наоборот, препятствовать им, уменьшая количество новых звезд «, — говорит она.
- Лучшие фото звезд. Что нужно, чтобы так снять
По итогам первого набора результатов исследования опубликовано уже девять научных работ по динамике черных дыр в галактиках.
Но это только начало. В течение следующих нескольких лет ученые собираются отсканировать миллионы галактик.
«Я думаю, нас определенно ждут сюрпризы. Когда вы начинаете делать что-то новое в астрономии, вы всегда обнаруживаете то, чего никогда не ожидали, и именно этого я жду с нетерпением». — говорит доктор Морабито.
- Хотите быть в курсе последних событий? Подписывайтесь на наш Telegram-канал
Как выглядит черная дыра вблизи — астрономы опубликовали новое фото
https://ru.sputnik.kz/20200409/chernaya-dyra-vblizi-astronomy-novoe-foto-13627785.html
Как выглядит черная дыра вблизи — астрономы опубликовали новое фото
Как выглядит черная дыра вблизи — астрономы опубликовали новое фото
Астрономам удалось запечатлеть момент, когда материя падает в черную дыру и часть вещества ускоряется почти до скорости света 09.04.2020, Sputnik Казахстан
2020-04-09T22:35+0600
2020-04-09T22:35+0600
2022-02-01T14:05+0600
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://sputnik.
kz/img/1005/81/10058152_0:121:1200:799_1920x0_80_0_0_fa8a755e783fc8502eb1de8ba2b00174.jpg
Sputnik Казахстан
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
2020
Sputnik Казахстан
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
Новости
ru_KK
Sputnik Казахстан
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
1920
1080
true
1920
1440
true
https://sputnik.kz/img/1005/81/10058152_0:83:1200:837_1920x0_80_0_0_63dd4ee61135c95d403169d00cc07457.jpg
1920
1920
true
Sputnik Казахстан
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
Sputnik Казахстан
космос
космос
НУР-СУЛТАН, 9 апр — Sputnik. Новый подробный снимок черной дыры, которая находится в пяти миллиардах световых лет от Земли, опубликован на сайте Event Horizon Telescope.
На кадрах, которых удалось сделать астрономам, можно рассмотреть выбросы сверхмассивной черной дыры с извергаемой из нее мощной релятивистской струей. Такое явление происходит, когда материя падает в черную дыру и часть вещества ускоряется почти до скорости света.
Зарождение черной дыры удалось запечатлеть ученым — уникальные кадры
Как следует из снимка, ученым удалось также запечатлеть вращение аккреционного диска и измельчение любого материала, который оказывался в черной дыре.
Черная дыра, за которой наблюдали ученые, расположена в центральной области квазара 3C 279. Он находится в пяти миллиардах световых лет от Земли и считается чрезвычайно ярким.
Какие тайны хранят черные дыры Вселенной
Отмечается, что той же команде астрономов удалось получить беспрецедентное, первое в истории изображение тени другой черной дыры, располагающейся в галактике M87.
Черная дыра — это область в пространстве, которая возникает в результате полного гравитационного коллапса (сжатия) вещества. Черные дыры обладают настолько сильным гравитационным притяжением, что ни вещество, ни свет, ни другие носители информации не могут ее покинуть.
Последний страх Стивена Хокинга – чего боялся ученый
Черные дыры: все, что вам нужно знать
Черные дыры — одни из самых удивительных объектов в космосе.
(Изображение предоставлено: solarseven через Getty Images)
Черные дыры — одни из самых странных и увлекательных объектов в космосе. Они чрезвычайно плотные, с таким сильным гравитационным притяжением, что даже свет не может ускользнуть от их хватки.
Млечный Путь может содержать более 100 миллионов черных дыр, хотя обнаружить этих прожорливых зверей очень сложно. В центре Млечного Пути находится сверхмассивная черная дыра — Стрелец А*. Колоссальное сооружение примерно в 4 миллиона раз больше массы Солнца и расположено примерно в 26 000 световых лет на расстоянии от Земли , согласно заявлению НАСА (открывается в новой вкладке).
Первое изображение черной дыры было получено в 2019 году коллаборацией Event Horizon Telescope (EHT). Поразительное фото черной дыры в центре галактики M87 в 55 миллионах световых лет от Земли взволновало ученых всего мира.
Связанный: Белые дыры: что мы знаем о забытых близнецах черных дыр
Открытие черной дыры
Альберт Эйнштейн впервые предсказал существование черных дыр в 1916 году в своей общей теории относительности. Термин «черная дыра» был придуман много лет спустя, в 1967 году, американским астрономом Джоном Уилером. После десятилетий черные дыры были известны только как теоретические объекты.
Первой обнаруженной черной дырой была Лебедь X-1, расположенная в Млечном Пути в созвездии Лебедя. По данным НАСА, астрономы увидели первые признаки черной дыры в 1964 году, когда зондирующая ракета обнаружила небесные источники рентгеновского излучения . В 1971 астрономы определили, что рентгеновские лучи исходят от ярко-голубой звезды, вращающейся вокруг странного темного объекта.
Было высказано предположение, что обнаруженные рентгеновские лучи были результатом того, что звездный материал отрывался от яркой звезды и «поглощался» темным объектом — всепоглощающей черной дырой.
Сколько существует черных дыр?
В центре Млечного Пути находится сверхмассивная черная дыра Стрелец A* (Sgr A*). (Изображение предоставлено: NASA/UMass/D.Wang et al., IR: NASA/STScI)
По данным Научного института космического телескопа (STScI), примерно одна из каждой тысячи звезд имеет достаточную массу, чтобы стать черной дырой. Поскольку Млечный Путь содержит более 100 миллиардов характеристик, в нашей родной галактике должно быть около 100 миллионов черных дыр.
Хотя обнаружение черных дыр — сложная задача, по оценкам НАСА , в Млечном Пути может быть от 10 миллионов до миллиарда звездных черных дыр.
Ближайшая к Земле черная дыра называется «Единорог» и находится примерно в 1500 световых годах от нас. Прозвище имеет двойное значение.
Мало того, что кандидат в черные дыры находится в созвездии Единорога («единорог»), его невероятно малая масса — примерно в три раза больше массы Солнца — делает его почти единственным в своем роде.
Связанный: Сколько черных дыр во Вселенной?
Изображения черной дыры
Телескоп горизонта событий, массив планетарного масштаба из восьми наземных радиотелескопов, созданный в результате международного сотрудничества, сделал это изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87 и ее тени. (Изображение предоставлено коллаборацией EHT)
В 2019 году коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) опубликовала первое в истории изображение черной дыры. EHT увидел черную дыру в центре галактики M87, в то время как телескоп изучал горизонт событий или область, за которую ничто не может уйти от черной дыры. Изображение отображает внезапную потерю фотонов (частиц света). Это также открывает совершенно новую область исследований черных дыр, теперь, когда астрономы знают, как выглядит черная дыра.
В 2021 году астрономы показали новый вид гигантской черной дыры в центре M87, показывающий, как выглядит колоссальная структура в поляризованном свете. Поскольку поляризованные световые волны имеют другую ориентацию и яркость по сравнению с неполяризованным светом, новое изображение показывает черную дыру еще более подробно. Поляризация — это признак магнитных полей, и изображение ясно показывает, что кольцо черной дыры намагничено.
После публикации первого изображения черной дыры в 2019 году, астрономы получили новый поляризованный вид черной дыры. (Изображение предоставлено коллаборацией EHT)
(открывается в новой вкладке)
Как выглядят черные дыры?
Черные дыры имеют три «слоя»: внешний и внутренний горизонт событий и сингулярность.
Горизонт событий черной дыры — это граница вокруг устья черной дыры, за которую свет не может выйти. Как только частица пересекает горизонт событий, она не может покинуть его.
Гравитация постоянна на горизонте событий.
Внутренняя область черной дыры, где находится масса объекта, известна как ее сингулярность, единственная точка в пространстве-времени, где сосредоточена масса черной дыры.
Ученые не могут видеть черные дыры так же, как звезды и другие объекты в космосе. Вместо этого астрономы должны полагаться на обнаружение радиации, испускаемой черными дырами, когда пыль и газ втягиваются в плотные существа. Но сверхмассивные черные дыры, лежащие в центре галактики, могут быть окутаны густым слоем пыли и газа вокруг них, что может блокировать контрольные выбросы.
Истории по теме:
Иногда, когда материя притягивается к черной дыре, она рикошетом отлетает от горизонта событий и выбрасывается наружу, а не затягивается в пасть. Создаются яркие струи вещества, движущиеся с почти релятивистскими скоростями. Хотя черная дыра остается невидимой, эти мощные струи можно наблюдать с больших расстояний.
Изображение черной дыры в M87, сделанное EHT (опубликовано в 2019 году), потребовало невероятных усилий, потребовавших двух лет исследований даже после того, как изображения были сделаны.
Это потому, что сотрудничество телескопов, которое охватывает множество обсерваторий по всему миру, дает поразительное количество данных, которые слишком велики для передачи через Интернет.
Со временем исследователи рассчитывают получить изображения других черных дыр и создать хранилище того, как выглядят эти объекты. Следующей целью, вероятно, будет Стрелец A*, черная дыра в центре нашей собственной галактики Млечный Путь. Стрелец А* интригует, потому что он тише, чем ожидалось, что может быть связано с магнитными полями, подавляющими его активность, сообщается в исследовании 2019 года. Другое исследование того же года показало, что Стрелец А* окружен холодным газовым ореолом, что дает беспрецедентное представление о том, как выглядит среда вокруг черной дыры.
Схема анатомии черной дыры ESO показывает, как выглядит черная дыра, и помечает различные компоненты. (Изображение предоставлено ESO)
Типы черных дыр
На данный момент астрономы определили три типа черных дыр: звездные черные дыры, сверхмассивные черные дыры и промежуточные черные дыры.
Звездные черные дыры — маленькие, но смертоносные
Когда звезда сгорает до конца своего топлива, объект может разрушиться или упасть сам на себя. Для меньших звезд (тех, которые примерно в три раза Солнца с массой ), новое ядро станет нейтронной звездой или белым карликом. Но когда более крупная звезда коллапсирует, она продолжает сжиматься и создает звездную черную дыру.
Черные дыры, образовавшиеся в результате коллапса отдельных звезд, относительно малы, но невероятно плотны. Один из этих объектов упаковывает массу, более чем в три раза превышающую массу Солнца, в диаметре города. Это приводит к безумной гравитационной силе, притягивающей объекты вокруг объекта. Затем звездные черные дыры поглощают пыль и газ из окружающих их галактик, что заставляет их расти в размерах.
Сверхмассивные черные дыры — рождение гигантов
Маленькие черные дыры населяют Вселенную, но преобладают их родственники, сверхмассивные черные дыры. Эти огромные черные дыры в миллионы или даже миллиарды раз массивнее Солнца, но имеют примерно такой же размер в диаметре.
Считается, что такие черные дыры находятся в центре почти каждой галактики, включая Млечный Путь.
Ученые не уверены, как появляются такие большие черные дыры. После того, как эти гиганты сформировались, они собирают массу из пыли и газа вокруг них, материала, которого много в центре галактик, что позволяет им расти до еще более огромных размеров.
Сверхмассивные черные дыры могут быть результатом слияния сотен или тысяч крошечных черных дыр. Большие газовые облака также могут быть ответственны за схлопывание и быстрое накопление массы. Третий вариант — это коллапс звездного скопления, когда группа звезд падает вместе. В-четвертых, сверхмассивные черные дыры могут возникать из больших скоплений темной материи. Это вещество, которое мы можем наблюдать по его гравитационному воздействию на другие объекты; однако мы не знаем, из чего состоит темная материя, потому что она не излучает свет и не может наблюдаться напрямую.
Промежуточные черные дыры
Когда-то ученые думали, что черные дыры бывают только малых и больших размеров, но исследования показали возможность существования средних или промежуточных черных дыр (ЧДЧД).
Такие тела могут образовываться, когда звезды в скоплении сталкиваются в результате цепной реакции. Несколько таких IMBH, сформировавшихся в одном и том же регионе, могут в конечном итоге собраться вместе в центре галактики и создать сверхмассивную черную дыру.
В 2014 году астрономы обнаружили черную дыру промежуточной массы в рукаве спиральная галактика . А в 2021 году астрономы воспользовались древним гамма-всплеском, чтобы обнаружить его.
«Астрономы очень усердно искали эти черные дыры среднего размера», — говорится в заявлении соавтора исследования Тима Робертса из Университета Дарема в Соединенном Королевстве . «Были намеки на то, что они существуют, но IMBH вели себя как давно потерянный родственник, который не заинтересован в том, чтобы его нашли».
Исследование, проведенное в 2018 году, показало, что эти IMBH могут существовать в центре карликовых галактик (или очень маленьких галактик). Наблюдения за 10 такими галактиками (пять из которых ранее были неизвестны науке до этого последнего обзора) выявили рентгеновскую активность, характерную для черных дыр, что свидетельствует о наличии черных дыр с массой от 36 000 до 316 000 солнечных.
Информация поступила из Слоановского цифрового обзора неба, который исследует около 1 миллиона галактик и может обнаруживать вид света, который часто наблюдается от черных дыр, собирающих близлежащие обломки.
Двойные черные дыры: двойная проблема
Художественная иллюстрация сверхмассивной черной дыры с черной дырой-компаньоном, вращающейся вокруг нее. (Изображение предоставлено: Caltech-IPAC)
В 2015 году астрономы с помощью Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) обнаружили гравитационные волны от слияния звездных черных дыр.
«У нас есть еще одно подтверждение существования черных дыр звездной массы, которые больше 20 масс Солнца — это объекты, о существовании которых мы не знали до того, как их обнаружил LIGO», — Дэвид Шумейкер, представитель научного сотрудничества LIGO ( LSC), говорится в заявлении (откроется в новой вкладке). Наблюдения LIGO также дают представление о направлении вращения черной дыры.
Когда две черные дыры вращаются вокруг друг друга, они могут вращаться в одном и том же направлении или в противоположном направлении.
Существует две теории образования бинарных черных дыр. Первая предполагает, что две черные дыры в бинарной системе сформировались примерно в одно и то же время из двух звезд, которые родились вместе и умерли взрывом примерно в одно и то же время. Звезды-компаньоны имели бы такую же ориентацию вращения, как и две оставшиеся черные дыры.
Согласно второй модели, черные дыры в звездном скоплении опускаются к центру скопления и образуют пары. По данным LIGO Scientific Collaboration, эти компаньоны будут иметь случайную ориентацию вращения по сравнению друг с другом. Наблюдения LIGO за черными дырами-компаньонами с различной ориентацией спина дают более убедительные доказательства этой теории формирования.
«Мы начинаем собирать реальную статистику о двойных системах черных дыр», — сказал ученый LIGO Кейта Кавабе из Калифорнийского технологического института, работающий в Хэнфордской обсерватории LIGO./s3/tark/NH/201210/17/1642296.jpg)
«Это интересно, потому что некоторые модели формирования двойных черных дыр даже сейчас несколько предпочтительнее других, и в будущем мы можем еще больше сузить круг».
Факты о черных дырах
- Теория давно предполагает, что если вы упадете в черную дыру, гравитация растянет вас, как спагетти, хотя ваша смерть наступит до того, как вы достигнете сингулярности. Но исследование 2012 года, опубликованное в журнале Nature , предполагает, что квантовые эффекты заставят горизонт событий действовать подобно стене огня, которая мгновенно сожжет вас до смерти.
- Черные дыры не отстой. Всасывание вызвано втягиванием чего-то в вакуум, чем массивная черная дыра определенно не является. Вместо этого объекты падают в них точно так же, как они падают на все, что обладает гравитацией, например на Землю.
- Первым объектом, считающимся черной дырой, является Лебедь X-1. Лебедь X-1 был предметом дружеского пари 1974 года между Стивеном Хокингом и коллегой-физиком Кипом Торном, причем Хокинг сделал ставку на то, что источником не была черная дыра.
В 1990 году Хокинг признал поражение. - Миниатюрные черные дыры могли образоваться сразу после Большого взрыва. Быстро расширяющееся пространство могло сжать некоторые регионы в крошечные плотные черные дыры, менее массивные, чем Солнце.
- Если звезда проходит слишком близко к черной дыре, звезда может быть разорвана на части (откроется в новой вкладке).
- По оценкам астрономов, в Млечном Пути насчитывается от 10 миллионов до 1 миллиарда звездных черных дыр с массой примерно в три раза больше солнечной.
- Черные дыры остаются прекрасным материалом для научно-фантастических книг и фильмов. Посмотрите фильм «Интерстеллар», в котором Торн в значительной степени полагался на науку. Работа Торна с командой спецэффектов фильма привела к лучшему пониманию учеными того, как могут выглядеть далекие звезды, если их увидеть вблизи быстро вращающейся черной дыры.
В 1990 году Хокинг признал поражение.Дополнительные ресурсы
Погрузитесь глубже в тайну черных дыр (открывается в новой вкладке) вместе с NASA Science.
Посмотрите видео и узнайте больше о черных дырах (откроется в новой вкладке) на сайте NASA Hubble. Узнайте больше о черных дырах (откроется в новой вкладке) вместе с Национальным научным фондом.
Библиография
Сайт Хаббла: Черные дыры: Беспощадное притяжение гравитации, интерактивный (открывается в новой вкладке): Энциклопедия. ГНИЦ Главная. Проверено 6 мая 2022 г.
НАСА. Представьте вселенную! (откроется в новой вкладке) НАСА. Проверено 6 мая 2022 г.
Боэн, Б. ( 2013 г., 29 августа (открывается в новой вкладке)). Сверхмассивная черная дыра Стрелец A*. НАСА. Проверено 6 мая 2022 года .
Чандра НАСА находит интригующего члена генеалогического древа черной дыры. (открывается в новой вкладке) Рентгеновская обсерватория Чандра. (2015, 25 февраля). Проверено 6 мая 2022 г.
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space.
com.
Нола Тейлор Тиллман — автор статей для Space.com. Она любит все, что связано с космосом и астрономией, и наслаждается возможностью узнать больше. Она имеет степень бакалавра английского языка и астрофизики в колледже Агнес Скотт и проходила стажировку в журнале Sky & Telescope. В свободное время она обучает своих четверых детей дома. Подпишитесь на нее в Twitter на @NolaTRedd
.
черных дыр | Управление научной миссии
Не позволяйте названию ввести вас в заблуждение: черная дыра — это что угодно, только не пустое пространство. Скорее, это большое количество материи, упакованное на очень маленьком участке — представьте себе звезду, в десять раз более массивную, чем Солнце, сжатую в сферу диаметром примерно с Нью-Йорк. В результате гравитационное поле настолько сильное, что ничто, даже свет, не может ускользнуть. В последние годы инструменты НАСА нарисовали новую картину этих странных объектов, которые для многих являются самыми интересными объектами в космосе.
Интенсивные рентгеновские вспышки, предположительно вызванные тем, что черная дыра поглотила звезду. (Видео)
Посмотреть видео
Идея существования объекта в космосе настолько массивного и плотного, что свет не может его покинуть, существовала веками. Наиболее известно, что черные дыры были предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна, которая показала, что когда массивная звезда умирает, она оставляет после себя небольшой плотный остаток ядра. Уравнения показали, что если масса ядра более чем в три раза превышает массу Солнца, сила гравитации подавляет все другие силы и создает черную дыру.
Видео о черных дырах.
Посмотреть видео
Ученые не могут напрямую наблюдать за черными дырами с помощью телескопов, которые обнаруживают рентгеновские лучи, свет или другие формы электромагнитного излучения. Однако мы можем сделать вывод о наличии черных дыр и изучить их, обнаружив их влияние на другую материю поблизости.
Например, если черная дыра проходит через облако межзвездной материи, она будет втягивать материю внутрь в процессе, известном как аккреция. Аналогичный процесс может происходить, если обычная звезда проходит вблизи черной дыры. В этом случае черная дыра может разорвать звезду на части, притягивая ее к себе. Когда притянутое вещество ускоряется и нагревается, оно испускает рентгеновские лучи, которые излучаются в космос. Недавние открытия предлагают дразнящие доказательства того, что черные дыры оказывают драматическое влияние на окрестности вокруг них, испуская мощные гамма-всплески, пожирая близлежащие звезды и стимулируя рост новых звезд в одних областях и останавливая его в других.
Конец одной звезды — это начало черной дыры
Большинство черных дыр образуются из остатков большой звезды, погибшей в результате взрыва сверхновой. (Меньшие звезды становятся плотными нейтронными звездами, которые недостаточно массивны, чтобы улавливать свет.) Если общая масса звезды достаточно велика (примерно в три раза больше массы Солнца), теоретически можно доказать, что никакая сила не может удерживать звезда от коллапса под действием силы тяжести.
Однако, когда звезда схлопывается, происходит странная вещь. Когда поверхность звезды приближается к воображаемой поверхности, называемой «горизонтом событий», время на звезде замедляется по сравнению со временем, которое наблюдатели удерживают далеко. Когда поверхность достигает горизонта событий, время останавливается, и звезда больше не может коллапсировать — это замороженный коллапсирующий объект.
Астрономы определили кандидата на роль самой маленькой из известных черных дыр. (Видео)
Посмотреть видео
В результате столкновений звезд могут образоваться черные дыры еще большего размера. Вскоре после своего запуска в декабре 2004 года телескоп NASA Swift наблюдал мощные мимолетные вспышки света, известные как гамма-всплески. Чандра и космический телескоп Хаббла НАСА позже собрали данные о «послесвечении» события, и вместе наблюдения привели астрономов к выводу, что мощные взрывы могут возникнуть, когда черная дыра и нейтронная звезда сталкиваются, образуя еще одну черную дыру.
Младенцы и гиганты
Хотя основной процесс формирования понятен, одна извечная загадка в науке о черных дырах заключается в том, что они, по-видимому, существуют в двух радикально разных масштабах. На одном конце есть бесчисленные черные дыры, которые являются остатками массивных звезд. Эти черные дыры «звездной массы», разбросанные по всей Вселенной, обычно в 10–24 раза массивнее Солнца. Астрономы замечают их, когда другая звезда приближается достаточно близко, чтобы часть материи, окружающей ее, попала в ловушку гравитации черной дыры, испуская при этом рентгеновские лучи. Однако большинство звездных черных дыр очень трудно обнаружить. Однако, судя по количеству звезд, достаточно больших для образования таких черных дыр, ученые подсчитали, что только в Млечном Пути насчитывается от десяти миллионов до миллиарда таких черных дыр.
На другом конце спектра размеров находятся гиганты, известные как «сверхмассивные» черные дыры, которые в миллионы, если не в миллиарды раз массивнее Солнца.
Астрономы считают, что сверхмассивные черные дыры находятся в центре практически всех крупных галактик, даже нашего Млечного Пути. Астрономы могут обнаружить их, наблюдая за их воздействием на близлежащие звезды и газ.
На этой диаграмме показаны относительные массы сверхплотных космических объектов.
Читать статью полностью
Исторически астрономы долгое время считали, что черных дыр среднего размера не существует. Однако недавние данные от Chandra, XMM-Newton и Hubble подтверждают существование черных дыр среднего размера. Один из возможных механизмов образования сверхмассивных черных дыр включает цепную реакцию столкновений звезд в компактных звездных скоплениях, которая приводит к накоплению чрезвычайно массивных звезд, которые затем коллапсируют, образуя черные дыры промежуточной массы. Затем звездные скопления опускаются к центру галактики, где черные дыры промежуточной массы сливаются, образуя сверхмассивную черную дыру.
Последние открытия
| Дата | Открытие |
|---|---|
13 октября 2022 г. | Миссии Swift и Fermi обнаруживают исключительный космический взрыв |
| 18 августа 2022 г. | Телескопы НАСА засняли службу доставки звезд для черной дыры (NGC 4424) |
| 30 июня 2022 г. | Chandra показывает, что гигантская черная дыра вращается медленнее, чем ее аналоги (h2821+243) |
| 10 июня 2022 г. | Хаббл определил массу изолированной черной дыры, блуждающей по нашей галактике Млечный Путь |
| 12 мая 2022 г. | Телескопы NASA поддерживают телескоп Event Horizon в изучении черной дыры Млечного Пути (Стрелец A*) |
| 5 мая 2022 г. | Swift отслеживает потенциальный магнитный переворот чудовищной черной дыры |
| 4 мая 2022 г. | Новые озвучивания NASA Black Hole с ремиксом |
| 20 апреля 2022 г. | . Черные дыры уничтожают тысячи звезд, стимулируя их рост |
| 13 апреля 2022 г. | Хаббл проливает свет на происхождение сверхмассивных черных дыр |
7 апреля 2022 г.
|