Dois buracos negros próximos em uma galáxia a 4,2 bilhões de anos-luz da Terra irradiam jatos ondulados, enquanto um terceiro buraco negro um pouco mais distante emite jatos retos. O estudo mostra que esse tipo de sistema é mais comum do que se pensava.

Cientistas descobriram uma galáxia distante com não um, mas três buracos negros supermassivos em seu núcleo. A nova descoberta sugere que aglomerados próximos desses buracos negros gigantes são muito mais comuns do que se pensava anteriormente, potencialmente abrindo uma nova maneira de detectá-los facilmente, dizem os pesquisadores.

Acredita-se que buracos negros supermassivos, cuja massa pode ser igual à de milhões e até bilhões de sóis, se escondem no coração de praticamente todas as grandes galáxias do universo. A maioria das galáxias tem apenas um buraco negro supermassivo no centro. No entanto, as galáxias evoluem por fusão e, às vezes, as galáxias mescladas podem ter múltiplos buracos negros supermassivos.

Astrônomos observaram uma galáxia com um nome complicado SDSS J150243.09+111557.3, que eles pensaram que poderia conter dois buracos negros gigantes. Fica a 4,2 bilhões de anos-luz da Terra, "cerca de um terço do universo", disse o principal autor do estudo, Roger Deane, um radioastrônomo da Universidade da Cidade do Cabo, na África do Sul. Para estudar esta galáxia, os cientistas combinaram sinais de grandes antenas de rádio com até 10.000 km de distância e usaram uma técnica chamada interferometria de rádio de linha de base muito longa (VLBI). Com a ajuda da rede europeia VLBI, os pesquisadores conseguiram ver detalhes 50 vezes mais precisos em comparação com as capacidades do Telescópio Espacial Hubble.

Os astrônomos descobriram inesperadamente que a galáxia abriga não dois buracos negros gigantes, mas três ao mesmo tempo. Dois deles estão muito próximos um do outro, o que dá a impressão de que são um todo único.

Roger Deane

A massa de cada um dos três buracos negros é de aproximadamente 100 milhões de sóis.

Antes disso, os cientistas estavam familiarizados com os quatro sistemas triplos de buracos negros. No entanto, existem cerca de 7.825 anos-luz entre os dois objetos do par mais próximo. No novo trio de buracos negros supermassivos, a distância mais próxima entre eles é de apenas 455 anos-luz, o segundo par mais próximo de buracos negros.

Os pesquisadores descobriram esse par de buracos negros depois de estudar apenas seis galáxias. Isso sugere que pares densos de buracos negros supermassivos “são muito mais comuns do que as observações anteriores sugeriram”. Sabendo com que frequência os buracos negros supermassivos se fundem, pode-se entender como isso afeta suas galáxias, observaram os pesquisadores.

Os buracos negros supermassivos podem contribuir para a evolução das galáxias com explosões de energia liberada pela matéria turbulenta que é engolida pelo buraco negro. Embora seja possível que pares próximos de buracos negros supermassivos tenham sido difíceis de separar, os pesquisadores descobriram que o novo par deixa para trás um rastro espiral de ondas de rádio emitidas por ele. Isso sugere que esses jatos giratórios podem se tornar uma marca registrada de casais próximos. Nesse caso, não há necessidade de usar observações telescópicas de alta resolução, como a rede europeia VLBI.

Roger Deane radioastrônomo, Universidade da Cidade do Cabo, África do Sul

Jatos de rádio em espiral, característicos de pares próximos, podem ser uma maneira muito eficaz de identificar esses sistemas, que estão ainda mais próximos uns dos outros.

Acredita-se que os buracos negros em rotação próxima gerem ondulações no tecido do espaço e do tempo, conhecidas como ondas gravitacionais, que teoricamente podem ser detectadas em todo o universo. Ao encontrar pares mais próximos de buracos negros, os cientistas podem estimar melhor quanta radiação gravitacional esses pares geram, disse Dean.

Roger Deane radioastrônomo, Universidade da Cidade do Cabo, África do Sul

O objetivo final é uma compreensão autoconsistente de como dois buracos negros separados de duas galáxias em interação se movem lentamente um em direção ao outro, afetam suas galáxias, emitem ondas gravitacionais e gradualmente se fundem em um, o que é previsto para ser um evento assustador.

Buracos negros são gêmeos.

Este é um dos principais mistérios da cosmologia e do desenvolvimento estelar. Como os buracos negros supermassivos ficaram tão supermassivos no início do universo? Afinal, eles não tiveram tempo suficiente para acumular sua massa apenas por meio de processos de crescimento constante.

Dois buracos negros nascentes se formaram como resultado da morte de uma única estrela supergigante. Representação artística.

Primeiro você precisa "comer" as substâncias de um bilhão de sóis, mesmo com um apetite saudável e a presença de uma boa força gravitacional, isso leva longe de algumas centenas de anos. Mas ainda são, esses buracos negros gigantes que se originaram em galáxias distantes, onde já mostravam seu tamanho quando o universo comemorou seu milionésimo aniversário.

Pesquisas recentes no Instituto de Tecnologia da Califórnia mostraram que esses buracos negros supermassivos foram formados pela morte de certos tipos de estrelas originalmente gigantes, dinossauros estelares exóticos que morreram jovens. Durante sua destruição, não um, mas dois buracos negros são formados ao mesmo tempo, cada um ganhando sua própria massa, então eles se fundem em um monstro supermassivo.

Para entender a origem dos jovens buracos negros supermassivos, Christian Reisswig, pós-doutorando em astrofísica no Instituto de Tecnologia da Califórnia, e Christian Ott, professor assistente de astrofísica teórica, recorreram a um modelo que usa estrelas supermassivas. Acredita-se que essas estrelas gigantes e relativamente exóticas tenham existido por um curto período de tempo no início do universo.

Ao contrário das estrelas comuns, as estrelas supermassivas se estabilizam contra a gravidade, principalmente devido à sua própria radiação de fótons.

Em uma estrela muito massiva, a radiação de fótons (o fluxo externo de fótons devido às temperaturas internas muito altas da estrela) empurra o gás para longe da estrela e a força gravitacional, ao contrário, o direciona para ela.

A estrela supermassiva está esfriando lentamente devido à perda de energia da emissão de radiação de fótons. À medida que a temperatura diminui, ele se torna mais compacto e sua densidade no centro aumenta gradualmente. Este processo dura vários milhões de anos, até que a estrela se torna gravitacionalmente instável devido à sua compacidade, então começa a entrar em colapso.

Pesquisas anteriores mostraram que, quando estrelas supermassivas entram em colapso, elas se tornam esféricas, que ficam borradas devido à rotação rápida. Esta forma é chamada de configuração axissimétrica.

Dado o fato de que as estrelas que giram muito rapidamente são propensas a distúrbios mínimos, Reisswig e seus colegas pensaram que esses distúrbios poderiam fazer com que a estrela se desviasse para uma forma não axissimétrica durante sua morte. Pequenas flutuações começaram a crescer muito rapidamente, como resultado, o gás da estrela formou fragmentos de alta densidade.

Christian Reisswig pós-doutorado no Caltech

O crescimento de buracos negros em escalas supermassivas em um universo jovem parece bem possível se a massa da “semente” for grande o suficiente

Imagens do Chandra e do Hubble mostrando buracos negros supermassivos no início do universo.

Esses fragmentos giravam em torno do centro da estrela e, à medida que acumulavam matéria, tornavam-se cada vez mais densos e quentes.

Então "algo muito interessante" acontece.

Em temperaturas suficientemente altas, é gerada energia que permite que os elétrons e suas antipartículas, os pósitrons, criem pares elétron-pósitron. A criação desses vapores causava uma perda de pressão, acelerando o processo de destruição. Como resultado, os dois fragmentos orbitais tornaram-se tão densos que formaram dois buracos negros. Além disso, continuando a crescer, eles se fundiram em um grande buraco negro.

Um buraco negro é uma passagem só de ida. De acordo com a relatividade geral, qualquer coisa que cruze sua fronteira, o horizonte de eventos, nunca mais voltará. Para as partículas, o buraco negro será o futuro. Nunca poderemos ver o que acontece com as partículas que entram no funil. A luz que a partícula emite (e esta é a única forma de observar seus últimos passos) vai se alongando, tornando-se mais tênue, até desaparecer.

Na verdade, a história é muito mais estranha. Se observarmos uma partícula cair, talvez nunca vivamos para vê-la cruzar o horizonte de eventos. A extrema gravidade do buraco negro "consome" o tempo, portanto, para um observador externo, o tempo ao seu redor passará muito mais devagar. Parece-nos que a partícula se move em direção ao horizonte de eventos indefinidamente. Do ponto de vista da partícula, isso acontecerá imperceptivelmente, sem nenhum fenômeno incomum no tempo e no espaço.

Se um buraco negro é uma porta para lugar nenhum, seria lógico perguntar: existe uma saída?

A relatividade geral, que tem sido a teoria padrão da gravidade por 100 anos, não faz distinção entre passado e futuro, tempo indo para frente e tempo indo para trás. A física newtoniana também é simétrica em relação ao tempo. Assim, a ideia da existência de "buracos brancos" como reflexos de buracos negros tem seu próprio significado teórico. Um buraco branco também tem seu próprio horizonte de eventos, que não pode ser atravessado na direção oposta. No entanto, seu horizonte está no passado. As partículas que aparecem nele ganharão energia e amplificarão sua luz. Se a partícula de alguma forma aparecer no horizonte de eventos, mas for "empurrada" para fora.

Basicamente, um buraco branco é um buraco negro ao contrário. Uma teoria geral é relativamente capaz de prever tais objetos e descrevê-los matematicamente.

Mas existem buracos brancos? E se sim, o que isso diz sobre a simetria do tempo?

nada e alguma coisa

Os buracos negros são uma visão comum no espaço, e no centro de quase todas as grandes galáxias há um buraco enorme, para não mencionar os pequenos. No entanto, os astrônomos não encontraram um único buraco branco. No entanto, isso não significa que eles não existam, talvez apenas precisem ser procurados. Se eles repelem partículas, há uma pequena chance de serem invisíveis.

Outra pergunta: como se formam os buracos brancos? Os buracos negros são o resultado do colapso gravitacional. Quando uma estrela com pelo menos 8 a 20 vezes o tamanho do Sol fica sem combustível nuclear, ela não pode mais produzir energia suficiente para manter a força interna da gravidade em equilíbrio. O núcleo explode, a densidade aumenta e a gravidade se torna tão forte que nem mesmo a luz pode escapar dela. O resultado é um buraco negro comparável a uma grande estrela.

Buracos negros supermassivos, que são milhões ou bilhões de vezes mais pesados, se formam de alguma forma desconhecida. Em todo caso, eles também são o resultado do colapso gravitacional, seja uma enorme superestrela que apareceu nos primórdios do universo, uma enorme nuvem de gás no coração de uma galáxia primitiva ou algum outro fenômeno.

A formação de um buraco branco também implica algo semelhante a uma explosão gravitacional, mas ainda não está claro como exatamente eles ocorrem. Uma opção é que os buracos brancos possam ser "colados" aos pretos. Deste ponto de vista, os buracos preto e branco são dois lados do mesmo objeto, conectados buraco de minhoca(como em muitas histórias de ficção científica). Infelizmente, esta opção não resolve um problema: segundo a teoria, se a matéria entrar no buraco de minhoca, isso levará ao seu colapso, com o que a passagem entre os buracos preto e branco será fechada. (Tecnicamente, é possível criar um buraco de minhoca estável se houver uma "substância exótica" com energia negativa, mas essa substância ainda não foi encontrada).

é uma questão de tempo

Então, chegamos à conclusão de que em nosso Universo existem muitos buracos negros, mas nenhum branco. No entanto, isso não significa que o tempo seja assimétrico. A relatividade geral ainda funciona, mas a natureza do colapso gravitacional é tal que o tempo flui apenas em uma direção. Isso corresponde à situação do espaço como um todo.

Era uma vez um Big Bang, como resultado do qual uma rápida expansão começou, aparentemente de um ponto. Ao mesmo tempo, tudo fala contra a possível existência da Grande Compressão, a restauração de tudo o que existe em um único ponto em algum momento no futuro distante. Se as tendências atuais continuarem (por exemplo, se a energia escura não mudar drasticamente suas propriedades), o Universo continuará a se expandir em um ritmo acelerado. Neste caso, a simetria do universo está claramente ausente.

De certa forma, o Big Bang é semelhante a um buraco branco. Para todos os observadores, está no passado e as partículas vão para fora. No entanto, não tinha um horizonte de eventos (o que significa que estamos lidando com uma "singularidade nua", o que soa muito mais estranho do que realmente é). Apesar disso, ainda se assemelha a um colapso gravitacional na direção oposta. Só porque as equações da relatividade geral prevêem buracos brancos, grandes colapsos e buracos de minhoca não significa que eles realmente existam. A assimetria do tempo de gravidade não é inerente, mas decorre do comportamento da matéria e da energia. Os físicos ainda não descobriram.

fonte

http://www.qwrt.ru/news/2274

http://www.qwrt.ru/news/1029

http://www.qwrt.ru/news/2024

http://www.qwrt.ru/news/1462

http://www.qwrt.ru/news/757

Em geral, já falamos em detalhes sobre. aqui também está . Aqui está outro olhar para O artigo original está no site InfoGlaz.rf Link para o artigo do qual esta cópia é feita -

Se você fizer algo como uma “classificação de solidão” de objetos celestes, e não apenas de objetos celestes, as estrelas estarão em primeiro lugar por uma ampla margem. Com tamanhos típicos de cerca de um milhão de quilômetros, eles estão localizados a distâncias características de trilhões e dezenas de trilhões de quilômetros. Se as estrelas fossem do tamanho humano, em escala, esses heróis viveriam a distâncias de milhares e dezenas de milhares de quilômetros uns dos outros, e apenas alguns luminares caberiam em toda a nossa Terra.

Tente comparar as pessoas aos planetas do sistema solar, e elas estarão separadas por apenas quilômetros e dezenas de quilômetros. Não é exatamente uma comunidade desenvolvida, mas algo como a densidade populacional média na Sibéria russa acima do paralelo 55 ou na Austrália longe da populosa costa leste do continente.

Mas a maioria das galáxias do universo vive em franca aglomeração.

A distância média entre as galáxias é apenas uma ou duas ordens de grandeza maior que seus próprios tamanhos. Esta é a densidade das cidades. Por exemplo, em Moscou, a pessoa média tem apenas 100 metros quadrados de área - não residencial, mas comum, junto com fábricas, escritórios, zonas industriais, estradas e parques verdes; é claro que, nesses casos, não há como escapar de arranha-céus.

Crescimento através de fusões

Nessa densidade, as galáxias devem colidir continuamente no espaço, e os astrônomos observam muitas dessas colisões. É verdade que, na realidade, apenas o gás interestelar galáctico é atingido - nuvens que se sentem perfeitamente devido aos campos magnéticos que as mantêm. As estrelas quase não colidem (elas são extremamente raramente espalhadas no espaço), e a matéria escura não colide - suas partículas, Talvez e não notam um ao outro.

No entanto, a atração mútua das galáxias faz com que, após a primeira aproximação, voltem e caiam umas nas outras. Via de regra, depois de dezenas e centenas de milhões de anos, após vários desses "vôos" mútuos, surge um novo estado de equilíbrio e, em vez de duas galáxias, vemos um sistema estelar maior.

Agora os cientistas acreditam que foi assim que a maioria das grandes galáxias cresceu, com um esclarecimento - como regra, há um jogador dominante na fusão que absorve o jogador subdominante. Mas há exceções - por exemplo, em alguns bilhões de anos, nossa própria Via Láctea deve se fundir com a Nebulosa de Andrômeda. Essas duas galáxias são gigantes que comandam o espetáculo no Grupo Local, e aqui fica difícil escolher a principal.

Mas o que acontece quando você se funde com buracos negros supermassivos, localizados no centro de todas as grandes galáxias que se preze?

Segundo a teoria, eles deveriam afundar em um único centro da galáxia emergente e, com o tempo, também se fundir. Além disso, eles crescem em tamanhos gigantescos não apenas devorando estrelas e gás do espaço circundante, mas também se fundindo (a contribuição relativa dos dois processos permanece uma questão controversa). Aqui estão apenas buracos supermassivos duplos, prontos para se fundir em um futuro previsível pelos padrões astronômicos, quase não vemos.

pares de furos

Os pares de buracos negros supermassivos conhecidos pelos astrônomos geralmente podem ser contados nos dedos de uma mão, mesmo que você perca um deles na produção. Este núcleo ativo binário visível em raios X das galáxias NGC6240 e 3C75, o blazar OJ 287 (o principal componente deste par, possivelmente é o mais massivo buracos negros conhecidos), bem como o quasar SDSS J0927+2943.

Todos esses objetos são núcleos galácticos ativos que brilham intensamente aquecendo o gás que cai em um buraco negro supermassivo a temperaturas enormes. Então os buracos negros estão definitivamente lá. No entanto, se no relativamente próximo (400 milhões de anos-luz) NGC6240 vemos diretamente dois núcleos, então as conclusões sobre a binariedade no muito mais distante blazar OJ287 e no quasar SDSS J0927+2943 são feitas a partir de efeitos bastante sutis. Portanto, é improvável que mesmo os próprios autores dêem pelo menos um dedo para cortar tal interpretação.

Agora você pode dobrar com segurança o quinto dedo - para o quasar SDSS J1537 + 0441.

De acordo com Todd Boroson e Tod Lauer do US National Optical Astronomical Observatory, este par de buracos negros é muito mais próximo, mais confiável e mais interessante. SDSS J1537+0441 está a 4,1 bilhões de anos-luz de distância (z=0,38) na direção da constelação de Serpens. Um quasar consiste em dois buracos negros orbitando a uma distância não superior a 1 ano-luz. Os cientistas correspondentes publicaram na última edição da Nature.

Boroson e Lauer desenvolveram sua própria técnica para procurar objetos "suspeitos", que identificam automaticamente quasares com espectros diferentes dos de todos os outros membros da amostra. Os astrônomos aplicaram o método a um conjunto de 17.500 espectros de alta qualidade obtidos de objetos relativamente próximos, não mais do que a meio caminho da borda do universo visível (6,3 bilhões de anos-luz, z=0,7). Os cálculos mostraram apenas dois objetos que diferem nitidamente de todos os outros.

Depois disso, os astrônomos estudaram em detalhes o espectro desse objeto e descobriram o que o diferenciava tanto de todos os outros.

Uma vez estreita, duas vezes larga

Os quasares têm dois tipos de linhas espectrais - estreitas e largas. Os estreitos aparecem longe do buraco negro, a distâncias de vários anos-luz devido ao aquecimento do gás circundante pela poderosa radiação do quasar. Os largos são formados muito mais perto do buraco, a distâncias de centésimos de ano-luz. As temperaturas aqui são ainda mais altas e as partículas se movem ainda mais rápido, o que expande as linhas devido à efeito Doppler (cada átomo emite e absorve em seu próprio comprimento de onda ligeiramente deslocado, de modo que a linha como um todo é manchada).

Quasar SDSS J1537+0441 tem dois sistemas de linhas largas, deslocadas uma em relação à outra no espectro por uma distância que corresponde a uma velocidade relativa de 3600 km/s. Mas o sistema de linhas estreitas é um. Tudo parece que no centro da galáxia, dentro de uma única área de linhas estreitas de vários anos-luz de tamanho, dois buracos negros se movem em torno de um centro de massa comum, cada um com sua própria área de linhas largas. O SDSS J0927+2943 tinha dois sistemas de linhas estreitas deslocadas um do outro, então os componentes deste binário estão muito mais distantes do que no SDSS J1537+0441.

Como o efeito Doppler não pode medir a velocidade total, mas apenas sua componente ao longo da linha de visão, 3600 km/s é apenas o limite inferior da velocidade espacial total real. O valor mais provável deste último é de cerca de 6 mil km/s, embora possa ser ainda mais. Os cientistas estimaram as massas dos dois buracos negros pelo tamanho da linha larga H β; descobriu-se 800 milhões e 20 milhões de massas solares.

Conhecendo as massas dos buracos negros e a velocidade total, é possível determinar todos os outros parâmetros do sistema - a distância entre os componentes e o período de revolução do sistema. Como a velocidade diminui com a distância, a velocidade mínima (observada pelo efeito Doppler) corresponde à distância máxima possível.

Acontece algo em torno de 1 ano-luz - quatro vezes mais perto do que do Sol até a estrela mais próxima (e 4 vezes mais que a distância entre os componentes do OJ287, de acordo com aquele interpretações blazar flares, como proposto por Mauri Valtonen). Para uma velocidade de 6.000 km / s, já são 0,3 anos-luz. E talvez ainda menos se a órbita binária estiver mais próxima do plano de imagem.

Isso significa que o período orbital de dois buracos negros é de cerca de 100 anos. Talvez menos, mas certamente não mais de 500 anos. De qualquer forma

já nos próximos anos, os astrônomos devem notar o movimento relativo das linhas no espectro devido a uma mudança no vetor velocidade durante a rotação orbital do sistema.

Este será um teste muito rigoroso da interpretação dos dados propostos por Boroson e Lauer e, se confirmado, permitirá estabelecer com muita precisão os parâmetros do sistema binário. Até agora, uma interpretação alternativa ainda é possível: por exemplo, os autores estimam as chances de sobreposição dos espectros de dois quasares que estão na mesma linha de visão em 1:300 (em toda a amostra). Não é exatamente um evento impossível, embora a ausência de um segundo sistema de linhas estreitas neste caso exija explicações adicionais.

na zona morta

O sistema binário SDSS J1537+0441 será de particular interesse para os astrônomos, pois se encontra em um estágio muito interessante de seu desenvolvimento - em uma espécie de "zona morta" de evolução orbital. Esses buracos negros já estão próximos o suficiente um do outro para que não haja estrelas suficientes ao seu redor para garantir uma maior convergência devido à atrito dinâmico. Ao mesmo tempo, eles ainda estão muito longe para perder uma quantidade significativa de energia e se aproximar devido à emissão de ondas gravitacionais.

Como os buracos negros podem se aproximar e se fundir ainda mais? É possível que o gás que cai nos dois orifícios desempenhe um papel importante. É possível que a energia do movimento orbital esteja sendo levada por estrelas binárias que se aproximam demais, que, dependendo da configuração inicial, um par de buracos negros pode não só capturar e engolir, mas também ejetar com grande velocidade. Um exame do SDSS J1537+0441 deve ajudar a esclarecer esse problema.

E de uma boa maneira de entender a evolução dos buracos negros, descobrir com que frequência eles se fundem e o que acontece quando isso acontece, provavelmente seremos capazes, provavelmente, não antes que o observatório a laser LISA entre em órbita para observar ondas gravitacionais . Seus buracos negros binários devem emitir ativamente em todos os estágios da evolução - incluindo fusões diretas. Parece, no entanto, que veremos o LISA em órbita não antes de 15 a 20 anos. E esse número se torna tão constante quanto 8 anos - período após o qual prometemos registrar ondas gravitacionais na Terra. Por alguma razão, não diminui de ano para ano.

Por muito tempo, os astrônomos presumiram que o cataclismo que ocorre quando dois buracos negros colidem é acompanhado pela liberação de energia colossal, que gera ondas gravitacionais. E só recentemente essa teoria recebeu a primeira confirmação prática. Segundo os cálculos, a energia de colisão é igual à energia liberada no espaço por 10^23 estrelas, equivalente em todos os parâmetros ao Sol. Imagine - a energia de 100.000.000.000.000.000.000.000 de estrelas! E o mais importante nisso é que toda essa massa de energia é liberada durante um período muito curto de tempo, durante as últimas voltas uns dos outros de buracos negros em colisão, que como resultado se fundem e formam um grande buraco negro em rotação.

Assim, sistemas de dois buracos negros são verdadeiras bombas-relógio cósmicas. O cronômetro dessa bomba depende de muitos parâmetros, do tamanho e massa dos buracos negros, da velocidade e tamanho das órbitas iniciais de seu movimento. E quando esse cronômetro dispara, ocorre uma poderosa explosão gravitacional, cujo eco se espalha por todo o Universo, informando a todos que conseguem "ouvir" ondas gravitacionais sobre esse evento.

Sistemas binários (duplos) de buracos negros podem se formar de duas maneiras diferentes. A primeira forma é o nascimento de duas estrelas supermassivas próximas uma da outra. Essas estrelas binárias são bastante comuns, respondendo por um terço a metade do número total de estrelas no universo. Sabe-se que essas estrelas massivas também têm vida extremamente curta, rapidamente "queimam" sua vida turbulenta, explodem e morrem com a idade de um milhão de anos, "jovens" para as estrelas, deixando para trás um par de buracos negros.

A segunda forma para a formação de pares de buracos negros é o encontro de dois buracos negros, nascidos separadamente em diferentes partes do espaço. Isso geralmente se deve ao processo de perda por um buraco negro de sua energia potencial original, que é gasta na aceleração de estrelas próximas devido ao efeito de um estilingue "gravitacional", na atração de matéria do espaço circundante e outros processos semelhantes. Como resultado da perda de energia, o buraco negro começa a se mover em direção ao centro da galáxia ou aglomerado de galáxias, onde se encontra com o buraco negro, que já está lá.

Dois buracos negros conectados são mais ativos no espaço do que um buraco negro. Na maioria dos casos, esses buracos negros têm uma massa de 20 a 100 vezes a massa do sol. No entanto, eles são muito eficazes em limpar o espaço circundante das estrelas, absorvendo sua matéria ou "jogando-as" ainda mais no espaço com suas perturbações gravitacionais. Devido à alta atividade, os sistemas binários evoluem rapidamente, seus buracos negros ganham massa, o que leva a mudanças nas velocidades e trajetórias de seus movimentos.

Cada passo na evolução dos sistemas binários de buracos negros leva à perda de sua energia cinética e potencial, o que faz com que os buracos negros se aproximem cada vez mais uns dos outros. E com isso, esse processo se torna cada vez mais rápido, o que leva a uma colisão inevitável. O processo de convergência pode ser bastante acelerado quando um dos companheiros do buraco negro recebe um "chute" gravitacional adicional de uma estrela ou outro aglomerado de matéria que se move no espaço próximo.

A rotação de dois buracos negros, independentemente dos motivos da formação de um par, já por si cria pequenas ondas gravitacionais. E bilhões desses pares criam um fundo constante de ondas gravitacionais no Universo, cujo sinal é completamente aleatório. No entanto, a fusão final de dois buracos negros gera essas ondas gravitacionais, que, no contexto geral, são comparáveis ​​às ondas do tsunami em relação às ondas do mar comuns.

Atualmente, apenas sistemas binários de buracos negros e as ondas gravitacionais geradas por eles são de interesse para os cientistas. Eles são como uma espécie de "cápsula do tempo" cósmica cujas explosões gravitacionais carregam muitas informações úteis sobre o passado, que podem ser decifradas e que podem lançar luz sobre alguns dos mistérios fundamentais do universo. E só recentemente a humanidade passou a ter à sua disposição um instrumento, o observatório gravitacional LIGO, que permite

Suas perguntas tocam em fundamentos físicos profundos. Você não pode respondê-las em poucas palavras, haverá muito incompreensível. Mas tentarei responder popularmente, pelo que entendi. Esta não é uma explicação comumente aceita. Vou explicar o porquê.

1. A ciência considera a velocidade da luz a máxima possível. Sim, é significativo, tanto quanto trezentos mil quilômetros por segundo, mas insignificante para escalas cósmicas. Por exemplo, um quantum de luz da superfície do Sol voa até nós por oito minutos inteiros. Mas somos o terceiro planeta a partir do Sol, e os planetas gigantes, que estão muito mais longe? Acontece que a luz pode atingir os planetas em minutos e horas. Durante esse tempo, os planetas, correndo a uma velocidade de dezenas e centenas de quilômetros por segundo, têm tempo para mudar significativamente em órbita. Isso não é muito comparado à distância da estrela, mas o suficiente para afetar a força da gravidade, que deveria viajar na mesma velocidade da luz. Portanto, se fosse esse o caso, o sistema solar teria se desintegrado sem existir nem mesmo por centenas de anos. Há um debate sobre isso desde a época de Newton. Afinal, sua lei da gravidade sugere que as forças da gravidade agem instantaneamente, e não na velocidade da luz! Esta é a primeira contradição entre teoria e prática.

2. A segunda contradição reside na natureza do buraco negro. Sim, os buracos negros não são ficção, isso é confirmado pela dinâmica do movimento das estrelas em Sagitário *. Aqui as estrelas (no centro da Via Láctea - nossa galáxia) se movem em grandes velocidades ao redor do centro invisível, que é considerado um buraco negro. O centro, o núcleo de cada galáxia é um buraco negro. Mas como um buraco negro pode ter a força da gravidade se nenhuma energia, incluindo a gravidade, pode escapar dos limites desse objeto?

Por essas e outras razões semelhantes (e há muitas outras), temos que buscar uma abordagem diferente, uma “compreensão diferente” da gravidade. E acontece que a gravidade é consequência de outras causas que nada têm a ver com as massas dos corpos. Pelo contrário, as massas dos corpos (incluindo os buracos negros) são o resultado de tais causas. Resumindo, o que é a gravidade é a pressão do fluxo do meio para um ponto no espaço, que pode ser chamado de singularidade. A singularidade é uma "curvatura" tão significativa do espaço e do tempo que a transformam em um abismo sem fundo para o qual o médium se precipita devido à diferença de sua densidade fora da singularidade e dentro da singularidade. Portanto, um buraco negro é uma singularidade para a qual o ambiente é direcionado, puxando tudo em seu caminho. Isso é o que é percebido como a força da gravidade.

Um buraco negro é formado devido à rarefação local da densidade do meio. Não vou entrar nos motivos, direi apenas que esse fenômeno não é raro. Já que o ambiente é um vácuo físico que preenche todo o espaço. Ao mesmo tempo, é muito inquieto devido a flutuações e aniquilação de partículas virtuais e antipartículas nele. Vivemos neste ambiente, ele nos permeia, mas não sentimos tudo isso, pois tudo acontece no nível microscópico das partículas elementares. Mas os buracos negros são pessoas deste mundo que cresceram em dimensões cósmicas.

Aqui está uma resposta "curta" para perguntas sobre a gravidade. Eu respondi aqui neste site muitas vezes. Você pode procurar outro material se estiver interessado.
PS Esta é a resposta para as perguntas zeta. coloquei no post errado, desculpa...

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Santa Cruz (UCSC) acreditam que nuvens de poeira, em vez de buracos negros binários, podem explicar as características encontradas em núcleos galácticos ativos (AGNs). Eles publicaram os resultados de seu trabalho nos Registros Mensais da Royal Astronomical Society.

Muitas galáxias grandes têm um AGN, uma pequena região central brilhante alimentada por matéria girando em um buraco negro supermassivo. Quando esses buracos negros engolem matéria vigorosamente, eles são cercados por gás quente e veloz, conhecido como "região da linha larga" (assim chamada porque as linhas espectrais dessa região são expandidas pelo movimento rápido do gás).

A ejeção desse gás é uma das melhores fontes de informação sobre a massa do buraco negro central e como ele cresce. No entanto, a natureza desse gás ainda é pouco compreendida. A compilação de modelos bastante simples levou alguns astrofísicos à ideia de que muitos AGNs podem ter não um, mas dois buracos negros.

O novo estudo foi liderado por Martin Gaskell, pesquisador em astronomia e astrofísica da UCSC. Em vez de se referir a dois buracos negros, ele explicou muito da aparente complexidade e variabilidade das emissões de banda larga como resultado de pequenas nuvens de poeira que podem obscurecer parcialmente as regiões profundas do AGN.

“Mostramos que muitas das propriedades misteriosas dos núcleos galácticos ativos podem ser explicadas por essas pequenas nuvens de poeira, que mudam significativamente a imagem do que vemos”, disse Gaskell.

O co-autor do estudo, Peter Harrington, um estudante de pós-graduação da UCSC que começou a trabalhar no projeto como bacharel, explicou que o gás girando em direção ao buraco negro central de uma galáxia forma um "disco de acreção" plano e o gás superaquecido no disco de acreção, por sua vez, emite calor intenso, radiação. Parte dessa luz é "reciclada" (radiação absorvida e alterada) pelo hidrogênio e outros gases que circulam acima do disco de acreção na região da linha larga. Acima e além está uma área de poeira.

“Uma vez que a poeira cruza um certo limite, ela é exposta a forte radiação do disco de acreção”, disse Harrington.

Os cientistas acreditam que essa radiação é tão intensa que remove a poeira do disco, o que leva a um fluxo compulsivo de nuvens de poeira a partir da borda externa da região de banda larga.

O efeito das nuvens de poeira na luz emitida é fazer com que a luz que vem de trás delas pareça mais fraca e vermelha, assim como a atmosfera da Terra faz com que o Sol pareça mais suave e vermelho ao pôr do sol. Gaskell e Harrington desenvolveram um código de computador para simular os efeitos dessas nuvens de poeira para observar a região de banda larga.

Ambos os cientistas também apontam que, ao incluir nuvens de poeira em seu modelo, é possível reproduzir muitas das características da radiação da região de banda larga que há muito preocupam os astrofísicos. Em vez de o gás ter uma distribuição assimétrica variável que é difícil de explicar, o gás está simplesmente em um disco uniforme, simétrico e turbulento ao redor do buraco negro. As aparentes assimetrias e mudanças se devem ao fato de que as nuvens de poeira passam na frente da linha larga e fazem com que as regiões atrás delas pareçam mais fracas e avermelhadas.

“Achamos que esta é uma explicação muito mais natural para as assimetrias e mudanças do que outras teorias mais exóticas, como buracos negros binários, que os cientistas explicaram esses fenômenos no passado”, resumiu Gaskell. "Nossa explicação nos permite manter a simplicidade do modelo AGN padrão de matéria orbitando um único buraco negro."

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