Содержание
Астрономы нашли ближайшую к Земле черную дыру
Астрономы обнаружили самого близкого кандидата в черные дыры звездных масс, который входит в тройную систему звезд, видимую невооруженным глазом в южном полушарии Земли. Нижний предел массы этой черной дыры оценивается в 4,2 масс Солнца, а расстояние до системы — в одну тысячу световых лет. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics, кратко о работе рассказывается на сайте Европейской южной обсерватории.
Существование черных дыр, как области пространства-времени, которую из-за сильной гравитации не может покинуть даже фотон, было предсказано более ста лет назад в рамках Общей теории относительности. Долгое время астрономы имели только косвенные доказательства их существования, такие как сильное гравитационное влияние на другие тела, обнаружение релятивистских джетов в далеких галактиках или наблюдения за яркими аккреционными дисками в двойных системах. Лишь недавно, благодаря развитию методик наблюдений и обработки данных, ученые смогли получить прямое свидетельство реальности подобных тел во Вселенной в виде тени черной дыры в центре активной галактики M87, а также неоднократно регистрировали гравитационные волны от слияния черных дыр и впервые подтвердили предсказываемые теорией относительности особенности движения звезды в сильном гравитационном поле вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.
До недавнего времени самой близкой к Земле известной черной дырой считался один из компонентов рентгеновской двойной A0620-00, расположенной на расстоянии трех тысяч световых лет от нас в созвездии Единорога. Теперь группа астрономов во главе с Томасом Ривиниусом (Thomas Rivinius) из Европейской южной обсерватории сообщила об обнаружении еще более близкой черной дыры в тройной звездной системе HR 6819, которая удалена от Солнца на тысячу световых лет. Система видна невооруженным глазом в южном созвездии Телескопа в ясную безлунную ночь.
Открытие было сделано в ходе изучения системы при помощи спектрографа FEROS (Fibre Extended Range Optical Spectrograph), установленного на 2,2-метровом телескопе MPG в обсерватории Ла-Силья в Чили. HR 6819 состоит из Ве-звезды, которая находится на широкой орбите вокруг тесной пары из звезды типа B3 III и невидимого компаньона на круговой орбите. Период обращения тесной двойной составляет 40 земных дней. Полуамплитуда лучевой скорости внутренней звезды равна 61,3 километрам в секунду, что, вместе с оценкой ее минимальной массы в 6,3 массы Солнца, дает нижний порог массы невидимого тела в 4,2 массы Солнца.
Это означает, что перед нами черная дыра звездной массы, которая не поглощает в данный момент вещество.
Ученые считают, что это открытие послужит толчком для поиска других «тихих» черных дыр. Если учесть, что около двадцати процентов всех звезд раннего типа являются тройными системами, и одна сотая процента из них имеют структуру системы, аналогичную HR 6819, то расхождение между ожидаемым и наблюдаемым количеством черных дыр в галактике может уменьшиться на несколько порядков, если эти черные дыры будут найдены в таких системах. Кроме того, в системах с конфигурацией, похожей на HR 6819, могут происходить слияния двух черных дыр, что вызовет всплеск гравитационных волн, который можно зарегистрировать.
Увидеть «тень» черной дыры и заглянуть в недра квазаров астрономам помог метод радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой, одним из создателей которого является астрофизик Николай Семенович Кардашев, об открытиях которого можно узнать из нашего материала «Создатель «РадиоАстрона»».
Александр Войтюк
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Ученые определили безопасное расстояние до черной дыры
Каково минимальное безопасное расстояние до черных дыр, с которого человек мог бы наблюдать эти страшные объекты Вселенной, не рискуя жизнью и здоровьем.
Кирилл Панов
Stefan Keller / Pixabay
Горизонт событий черной дыры — это невидимая линия, после пересечения которой вы уже не сможете вернуться в исходную точку и будете затянуты в неизвестность, из которой не способен вырваться даже свет. То есть, за этой линией гравитация черной дыры непреодолима.
Но ничто не мешает находиться на орбите черной дыры: гравитация — это просто притяжение, а полет по орбите — это просто свободное падение. Действительно, множество объектов вращаются вокруг черных дыр.
Но, не имея двигателей, чтобы корректировать высоту орбиты, они просто путешествуют в бездну без шанса на возвращение.
Когда же вещество приближается к черной дыре на определенное расстояние, которое зависит от массы дыры, оно сжимается в тонкую как бритва полоску, образуя аккреционный диск. Этот диск быстро вращается и ярко светится в результате трения, а также действия магнитных и электрических сил.
У массивных черных дыр аккреционные диски светятся настолько интенсивно, что даже получили особое название — активные ядра галактик. Они способны затмить свет многих галактик в небе.
В аккреционном диске частицы материала соприкасаются, отбирая энергию вращения друг у друга, и сваливаясь из-за этого в зияющую пасть, за горизонт событий черной дыры. Но если бы не эти силы трения, материал мог бы очень долго вращаться вокруг черной дыры, так же, как планеты могут вращаться вокруг Солнца в течение миллиардов лет.
Однако, когда вы приближаетесь к черной дыре, рано или поздно (опять же, все зависит от массы дыры) вы достигаете определенной точки, где все надежды на стабильное движение разбиваются о камни гравитации.
Еще до достижения горизонта событий гравитационные силы оказываются настолько экстремальными, что устойчивые орбиты просто невозможны. Как только вы достигнете этого места, вы уже не сможете оставаться на спокойной стабильной орбите.
Далее есть два варианта: либо вы на ракете и способны отойти на более безопасное расстояние, где возможна стабильная орбита, либо вы обречены свободно падать в темный кошмар под вами.
Данная граница — ISCO, где возможно сохранение движения по устойчивой круговой орбите, объясняется общей теорией относительности Эйнштейна — той же самой теорией, которая предсказала существование самих черных дыр.
Несмотря на успех общей теории относительности в предсказании и объяснении явлений Вселенной, ученым еще ни разу не удалось проверить существование границы, на которой возможны стабильные орбиты. Но газ, который падает в черную дыру, может помочь исследователям в очередной раз проверить теорию.
Группа астрономов недавно опубликовала интересную статью в журнале Королевского астрономического общества. В ней рассказывается, как можно использовать свет аккреционного диска для изучения ISCO. Идея основывается на астрономической уловке, известной как картография реверберации: различные области вокруг черной дыры светятся по-разному.
Когда газ аккреционного диска проходит мимо ISCO и приближается к черной дыре, он становится настолько горячим, что испускает широкий спектр рентгеновского излучения высокой энергии. Этот свет распространяется во всех направлениях и освещает области, расположенные далеко за пределами аккреционного диска. А там уже находятся скопления холодного газа.
Холодный газ получает энергию от рентгеновских лучей и начинает излучать свой собственный свет. Этот процесс называется флуоресценцией. Обнаружить данное излучение можно, несмотря на рентгеновские вспышки, происходящие ближе к черной дыре.
Требуется время, чтобы рентгеновский свет вышел за пределы ISCO и достиг холодного газа. Если смотреть внимательно, то вначале появятся вспышки в центральных областях аккреционного диска, затем последует «реверберация» подсветки слоев за пределами ISCO.
Время прохождения и детали иллюминации отраженного света зависят от структуры аккреционного диска, которую используют также для оценки массы черных дыр.
В исследовании ученые использовали сложные компьютерные симуляции, чтобы увидеть, как движение газа внутри ISCO влияет на рентгеновские лучи как вблизи черной дыры, так и в облаках холодного газа.
Согласно прогнозам, рентгеновские телескопы следующего поколения смогут подтвердить существование границы ICSO и проверить, соответствует ли она существующим представлениям.
Ближайшей к Земле черной дыры больше нет — ее, по сути, никогда не существовало
Представление художника о HR 6819 со звездой-вампиром.
(Изображение предоставлено ESO/L. Calçada)
В 2020 году астрономы идентифицировали ближайшую звездную систему, которая, по-видимому, содержала нечто феноменальное: ближайшую к Земле черную дыру , находящуюся всего в 1000 световых лет от нас (это менее 1% ширины Млечного Пути ). . Теперь новое исследование некоторых из тех же самых астрономов предполагает, что они могли быть обмануты космической иллюзией.
В новом исследовании, опубликованном 2 марта в журнале Astronomy & Astrophysics , исследователи еще раз взглянули на эту звездную систему под названием HR 6819 с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (ESO). То, что в 2020 году казалось системой из трех массивных объектов — большой звезды, вращающейся вокруг черной дыры каждые 40 дней, и второй звезды, вращающейся намного дальше, — на самом деле не содержит черной дыры, пишут исследователи.
Вместо этого HR 6819 теперь выглядит как система всего из двух звезд, вращающихся очень близко друг к другу и имеющих очень сложные отношения.
Связанные: 15 незабываемых изображений звезд
«Наша лучшая интерпретация на данный момент заключается в том, что мы поймали эту двойную систему сразу после того, как одна из звезд высосала атмосферу из своей звезды-компаньона», автор Джулия Боденштайнер, научный сотрудник ESO в Мюнхене, Германия, , говорится в заявлении (открывается в новой вкладке). «Это обычное явление в тесных двойных системах, иногда называемое звездным вампиризмом».
В результате одна звезда потеряла огромную часть своей массы из-за другой звезды примерно в то время, когда астрономы наблюдали их в 2020 году, что создавало впечатление, что две звезды вращаются вокруг друг друга очень далеко друг от друга, хотя на самом деле одна звезда была просто намного больше, чем другие, говорят исследователи. Этот вампирический перенос массы также заставил бы звезду-реципиента вращаться быстрее, еще больше усилив иллюзию того, что она была намного ближе к Земле, чем ее меньшая звезда-компаньон.
Черная дыра не нужна.
Боденштайнер и ее коллеги первоначально предложили эту гипотезу о звезде-вампире в статье от июня 2020 года в Astronomy & Astrophysics — через месяц после публикации статьи, в которой утверждается, что HR 6819 содержит ближайшую черную дыру к Земле. . В новой статье Боденштайнер и авторы первоначального исследования HR 6819 объединили усилия, чтобы раз и навсегда выяснить, у кого из них была лучшая теория поведения странной звездной системы.
Используя несколько инструментов высокого разрешения Очень Большого Телескопа, исследователи обнаружили, что две звезды в HR 6819 на самом деле вращаются вокруг друг друга только на одной трети расстояния между Землей и Солнцем, то есть одна из них была намного больше и быстрее вращается, чем другой. Гипотеза звезды-вампира победила.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ
Таким образом, хотя ближайшую из известных черных дыр на Земле, возможно, только что отодвинули на несколько тысяч световых лет (следующая ближайшая находится на расстоянии около 3000 световых лет, Live Science ранее сообщала о ), HR 6819 остается интригующей целью исследования совершенно по другим причинам.
«Уловить такую фазу после [вампиризма] чрезвычайно сложно, поскольку она такая короткая», — говорится в заявлении ведущего автора исследования Эбигейл Фрост, научного сотрудника с докторской степенью в KU Leuven в Бельгии. «Это делает наши выводы для HR 6819 очень захватывающими, поскольку она представляет собой идеального кандидата для изучения того, как этот вампиризм влияет на эволюцию массивных звезд».
Тем временем поиск ближайших черных дыр неустрашимо продолжается. По словам авторов исследования, только в Млечном Пути скрываются от десятков миллионов до сотен миллионов черных дыр. Это только вопрос времени, когда астрономы наткнутся на еще одну на нашем космическом заднем дворе.
Первоначально опубликовано на Live Science.
Брэндон — редактор по космонавтике и физике в Live Science. Его статьи публиковались в The Washington Post, Reader’s Digest, CBS.com, на веб-сайте Фонда Ричарда Докинза и в других изданиях. Он имеет степень бакалавра творческого письма в Университете Аризоны, а также несовершеннолетние в области журналистики и медиа-искусства.
Больше всего ему нравится писать о космосе, науках о Земле и тайнах Вселенной.
Черная дыра ближе к Земле, чем думали
(Изображение предоставлено SRON)
Астрономы впервые точно измерили расстояние между Землей и конкретной черной дырой. И вау, это близко.
Исследователи установили, что черная дыра V404 Лебедя находится на расстоянии 7800 световых лет от Земли ? или чуть больше половины расстояния, которое предполагалось ранее.
Это означает, что он находится относительно близко к Земле, где расстояние до центра галактики составляет около 26 000 световых лет, а ближайшая звезда за Солнцем находится всего в 4,2 световых года от нас.
По словам ученых, более точное измерение расстояния позволит ученым нарисовать более точную картину эволюции черных дыр.
«Например, мы надеемся, что сможем ответить на вопрос, существует ли разница между черными дырами, которые развиваются непосредственно в результате коллапса звезды без сверхновой, и черными дырами, которые развиваются через сверхновую и временную промежуточную звезду», — говорится в исследовании.
член группы Питер Йонкер из Нидерландского института космических исследований SRON
«Мы ожидаем, что черные дыры в последней группе могут получить толчок. Черные дыры, образованные таким образом, смогут перемещаться в пространстве быстрее». умирающая звезда
Внешние слои звезды перекачиваются черной дырой. Закрученный газ образует горячий плазменный диск вокруг черной дыры, прежде чем она исчезнет, и этот процесс испускает большое количество рентгеновских лучей и радиоволн.
Используя международную систему радиотелескопов под названием High Sensitivity Array, команда измерила так называемый параллаксный сдвиг системы черных дыр. Этот метод включает в себя измерение годового движения по небу системы черных дыр как следствие обращения Земли вокруг Солнца.
Команда говорит, что предыдущая завышенная оценка расстояния до V404 Лебедя была связана с недооценкой поглощения и дифракции межзвездной пыли, что может дать погрешность около 50 процентов. Погрешность нового измерения составляет менее 6 процентов.