Două găuri negre strâns distanțate dintr-o galaxie la 4,2 miliarde de ani-lumină de Pământ radiază jeturi ondulate, în timp ce o a treia gaură neagră puțin mai departe emite jeturi drepte. Studiul arată că acest tip de sistem este mai comun decât se credea anterior.

Oamenii de știință au descoperit o galaxie îndepărtată cu nu una, ci trei găuri negre supermasive în miez. Noua descoperire sugerează că grupurile apropiate de astfel de găuri negre uriașe sunt mult mai comune decât se credea anterior, deschizând potențial o nouă modalitate de a le detecta cu ușurință, spun cercetătorii.

Găurile negre supermasive, a căror masă ar putea fi egală cu cea a milioane și chiar miliarde de sori, se crede că pândesc în inimile aproape tuturor galaxiilor mari din univers. Majoritatea galaxiilor au o singură gaură neagră supermasivă în centru. Cu toate acestea, galaxiile evoluează prin fuziune, iar galaxiile unite pot avea uneori mai multe găuri negre supermasive.

Astronomii au observat o galaxie cu un nume complicat SDSS J150243.09+111557.3, despre care credeau că ar putea conține două găuri negre uriașe. Se află la 4,2 miliarde de ani-lumină de Pământ, „aproximativ o treime din drumul Universului”, a declarat autorul principal al studiului, Roger Deane, un radioastronom la Universitatea din Cape Town din Africa de Sud. Pentru a studia această galaxie, oamenii de știință au combinat semnale de la antene radio mari, aflate la distanță de până la 10.000 km una de cealaltă și au folosit o tehnică numită interferometrie radio de bază foarte lungă (VLBI). Cu ajutorul rețelei europene VLBI, cercetătorii au putut vedea detalii de 50 de ori mai fine în comparație cu capacitățile telescopului spațial Hubble.

Astronomii au descoperit în mod neașteptat că galaxia găzduiește nu două găuri negre uriașe, ci trei deodată. Două dintre ele sunt foarte aproape una de alta, ceea ce a făcut să pară că sunt un singur întreg.

Roger Deane

Masa fiecăreia dintre cele trei găuri negre este de aproximativ 100 de milioane de sori.

Înainte de asta, oamenii de știință erau familiarizați cu cele patru sisteme triple de găuri negre. Cu toate acestea, există aproximativ 7.825 de ani lumină între cele două obiecte ale celei mai apropiate perechi. În noul trio de găuri negre supermasive, cea mai apropiată distanță dintre ele este de doar aproximativ 455 de ani lumină, a doua pereche cea mai apropiată de găuri negre.

Cercetătorii au descoperit această pereche de găuri negre după ce au studiat doar șase galaxii. Acest lucru sugerează că perechile dense de găuri negre supermasive „sunt mult mai frecvente decât au sugerat observațiile anterioare”. Știind cât de des se îmbină găurile negre supermasive, se poate înțelege cum le afectează acest lucru galaxiile, au observat cercetătorii.

Găurile negre supermasive ar putea contribui la evoluția galaxiilor cu explozii de energie eliberată de materia turbulentă care este înghițită de gaura neagră. Deși este posibil ca perechile apropiate de găuri negre supermasive să fi fost anterior dificil de separat, cercetătorii au descoperit că noua pereche lasă în urmă o dâră în formă de spirală de unde radio emise de ea. Acest lucru sugerează că aceste jeturi învolburate ar putea deveni un semn distinctiv al cuplurilor apropiate. În acest caz, nu este nevoie să folosiți observații telescopice de înaltă rezoluție, cum ar fi rețeaua europeană VLBI.

Roger Deane radioastronom, Universitatea din Cape Town, Africa de Sud

Jeturile radio spirale, caracteristice perechilor apropiate, pot fi o modalitate foarte eficientă de a identifica aceste sisteme, care sunt și mai apropiate unele de altele.

Se crede că găurile negre care se rotesc îndeaproape generează ondulații în țesătura spațiului și timpului, cunoscute sub numele de unde gravitaționale, care teoretic pot fi detectate în tot universul. Găsind perechi mai apropiate de găuri negre, oamenii de știință pot estima mai bine cât de multă radiație gravitațională generează aceste perechi, a spus Dean.

Roger Deane radioastronom, Universitatea din Cape Town, Africa de Sud

Scopul final este o înțelegere auto-consecventă a modului în care două găuri negre separate din două galaxii care interacționează se mișcă încet una spre cealaltă, își afectează galaxiile, emit unde gravitaționale și se contopesc treptat într-una, ceea ce se preconizează a fi un eveniment înfricoșător.

Găurile negre sunt gemene.

Acesta este unul dintre principalele mistere ale cosmologiei și dezvoltării stelare. Cum au devenit găurile negre supermasive atât de supermasive în universul timpuriu? La urma urmei, ei nu au avut suficient timp pentru a-și acumula masa numai prin procese de creștere constantă.

Două găuri negre în curs de dezvoltare, formate ca urmare a morții unei singure stele supergigant. Reprezentare artistică.

Mai întâi trebuie să „mâncăm” substanțele unui miliard de sori, chiar și cu un apetit sănătos și prezența unei forțe gravitaționale bune, acest lucru durează departe de câteva sute de ani. Dar încă sunt, aceste găuri negre uriașe care au avut originea în galaxii îndepărtate, unde și-au arătat deja dimensiunea când universul și-a sărbătorit milionul de ani de naștere.

Cercetări recente de la Institutul de Tehnologie din California au arătat că aceste găuri negre supermasive s-au format din moartea anumitor tipuri de stele inițial gigantice, dinozauri stelare exotice care au murit tineri. În timpul distrugerii lor, nu se formează una, ci două găuri negre simultan, fiecare câștigând propria sa masă, apoi se contopesc într-un singur monstru supermasiv.

Pentru a înțelege originea tinerilor găuri negre supermasive, Christian Reisswig, un post-doctorat în astrofizică la Institutul de Tehnologie din California, și Christian Ott, profesor asistent de astrofizică teoretică, au apelat la un model care utilizează stele supermasive. Se crede că aceste stele gigantice, relativ exotice, au existat pentru o perioadă scurtă de timp în universul timpuriu.

Spre deosebire de stelele obișnuite, stelele supermasive se stabilizează împotriva gravitației, în principal datorită propriei radiații fotonice.

Într-o stea foarte masivă, radiația fotonică (fluxul de fotoni în exterior datorită temperaturilor interne foarte ridicate ale stelei) împinge gazul departe de stea, iar forța gravitațională, dimpotrivă, îl direcționează spre ea.

Steaua supermasivă se răcește lent din cauza pierderii de energie din emisia de radiații fotonice. Pe măsură ce temperatura scade, aceasta devine mai compactă, iar densitatea sa în centru crește treptat. Acest proces durează câteva milioane de ani, până când steaua devine instabilă gravitațional datorită compactității sale, apoi începe să se prăbușească.

Cercetările anterioare au arătat că atunci când stelele supermasive se prăbușesc, ele devin de formă sferică, care devine neclară din cauza rotației rapide. Această formă se numește configurație axisimetrică.

Dat fiind faptul că stelele care se rotesc foarte rapid sunt predispuse la perturbări minime, Reisswig și colegii săi au crezut că aceste perturbări ar putea face ca steaua să devieze într-o formă neaxisimetrice în timpul morții sale. Micile fluctuații au început să crească foarte rapid, drept urmare, gazul stelei a format fragmente de înaltă densitate.

Christian Reisswig bursier postdoctoral la Caltech

Creșterea găurilor negre la solzi supermasive într-un univers tânăr pare destul de posibilă dacă masa „sămânței” ar fi suficient de mare.

Imagini de la Chandra și Hubble care arată găuri negre supermasive din universul timpuriu.

Aceste fragmente se învârteau în jurul centrului stelei și, pe măsură ce colectau materie, au devenit din ce în ce mai dense și mai fierbinți.

Apoi se întâmplă „ceva foarte interesant”.

La temperaturi suficient de ridicate, se generează energie care permite electronilor și antiparticulelor lor, pozitronii, să creeze perechi electron-pozitron. Crearea acestor vapori a provocat o pierdere de presiune, accelerând procesul de distrugere. Ca urmare, cele două fragmente orbitale au devenit atât de dense încât au format două găuri negre. Mai departe, continuând să crească, s-au contopit într-o gaură neagră mare.

O gaură neagră este un bilet unic. Conform relativității generale, orice își trece granița, orizontul evenimentelor, nu se va întoarce niciodată. Pentru particule, gaura neagră va fi viitorul. Nu vom putea niciodată să vedem ce se întâmplă cu particulele care intră în pâlnie. Lumina pe care o emite particula (și singura modalitate de a-i observa ultimii pași) se va întinde, devenind mai slabă, până când va dispărea.

De fapt, povestea este mult mai ciudată. Dacă privim o particulă căzând, s-ar putea să nu trăim niciodată ca să o vedem traversând orizontul evenimentelor. Gravitația extremă a găurii negre „mâncă” timpul, așa că pentru un observator din exterior, timpul în jurul acesteia va merge mult mai încet. Ni se va părea că particula se deplasează spre orizontul evenimentelor la nesfârșit. Din punctul de vedere al particulei, acest lucru se va întâmpla imperceptibil, fără fenomene neobișnuite în timp și spațiu.

Dacă o gaură neagră este o ușă către nicăieri, atunci ar fi logic să ne întrebăm dacă există o cale de ieșire?

Relativitatea generală, care a fost teoria standard a gravitației timp de 100 de ani, nu face nicio distincție între trecut și viitor, timpul mergând înainte și timpul înapoi. Fizica newtoniană este, de asemenea, simetrică în raport cu timpul. Astfel, ideea existenței „găurilor albe” ca reflexii ale găurilor negre are propriul său sens teoretic. O gaură albă are și propriul orizont de evenimente, care nu poate fi traversat în direcția opusă. Orizontul său se află însă în trecut. Particulele care apar în el vor câștiga energie și își vor amplifica lumina. Dacă particula apare cumva pe orizontul evenimentelor, dar este „împinsă” afară.

Practic, o gaură albă este o gaură neagră în sens invers. O teorie generală este relativ bine capabilă să prezică astfel de obiecte și să le descrie matematic.

Dar există găuri albe? Și dacă da, ce spune asta despre simetria timpului?

Nimic și ceva

Găurile negre sunt o vedere obișnuită în spațiu, iar în centrul aproape fiecarei galaxii mari există o gaură uriașă, ca să nu mai vorbim de cele mici. Cu toate acestea, astronomii nu au găsit o singură gaură albă. Totuși, asta nu înseamnă că nu există, poate că trebuie doar căutate. Dacă resping particulele, există o mică șansă ca acestea să fie invizibile.

O altă întrebare: cum se formează găurile albe? Găurile negre sunt rezultatul colapsului gravitațional. Când o stea care are de cel puțin 8 până la 20 de ori dimensiunea Soarelui rămâne fără combustibil nuclear, ea nu mai poate produce suficientă energie pentru a menține forța internă a gravitației în echilibru. Miezul explodează, densitatea crește, iar gravitația devine atât de puternică încât nici măcar lumina nu poate scăpa de el. Rezultatul este o gaură neagră comparabilă cu o stea mare.

Găurile negre supermasive, care sunt de milioane sau miliarde de ori mai grele, se formează într-un mod necunoscut. În orice caz, și ele sunt rezultatul colapsului gravitațional, fie că este vorba despre un uriaș superstar care a apărut în primele zile ale universului, un nor imens de gaz în inima unei galaxii primitive sau un alt fenomen.

Formarea unei găuri albe implică, de asemenea, ceva asemănător cu o explozie gravitațională, dar nu este încă clar cum au loc exact. O opțiune este aceea că găurile albe pot fi „lipite” de cele negre. Din acest punct de vedere, găurile albe și negre sunt două laturi ale aceluiași obiect, conectate gaura de vierme(ca în multe povești științifico-fantastice). Din păcate, această opțiune nu rezolvă o problemă: conform teoriei, dacă materia pătrunde în gaura de vierme, aceasta va duce la prăbușirea acesteia, în urma căreia trecerea dintre găurile albe și negre va fi închisă. (Din punct de vedere tehnic, este posibil să se creeze o gaură de vierme stabilă dacă există o „substanță exotică” cu energie negativă, dar această substanță nu a fost încă găsită).

Este o chestiune de timp

Așadar, am ajuns la concluzia că în Universul nostru există multe găuri negre, dar nu albe. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că timpul este asimetric. Relativitatea generală încă funcționează, dar natura colapsului gravitațional este de așa natură încât timpul curge doar într-o singură direcție. Aceasta corespunde situației cu spațiul în ansamblu.

A fost odată un Big Bang, în urma căruia a început o expansiune rapidă, aparent dintr-un punct. În același timp, totul vorbește împotriva posibilei existențe a Marii Compresiuni, a restaurării a tot ceea ce există într-un singur punct cândva în viitorul îndepărtat. Dacă tendințele actuale continuă (de exemplu, dacă energia întunecată nu își schimbă în mod dramatic proprietățile), Universul va continua să se extindă într-un ritm accelerat. În acest caz, simetria universului este clar absentă.

În unele privințe, Big Bang-ul este similar cu o gaură albă. Pentru toți observatorii, este în trecut, iar particulele ies în exterior. Cu toate acestea, nu a avut un orizont de evenimente (ceea ce înseamnă că avem de-a face cu o „singularitate goală”, care sună mult mai ciudat decât este de fapt). În ciuda acestui fapt, încă seamănă cu un colaps gravitațional în direcția opusă. Doar pentru că ecuațiile relativității generale prezic găuri albe, prăbușiri mari și găuri de vierme nu înseamnă că ele există de fapt. Asimetria timpului gravitațional nu este inerentă, dar apare din comportamentul materiei și energiei. Fizicienii încă nu au aflat.

sursă

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

În general, am vorbit deja în detaliu despre. Aici este, de asemenea . Iată o altă privire la Articolul original este pe site InfoGlaz.rf Link către articolul din care este făcută această copie -

Dacă inventați ceva de genul „evaluării de singurătate” a obiectelor cerești și nu numai a obiectelor cerești, stelele vor fi pe primul loc cu o marjă largă. Cu dimensiuni tipice de aproximativ un milion de kilometri, ele sunt situate la distanțe caracteristice de trilioane și zeci de trilioane de kilometri. Dacă stelele ar fi de mărimea umană, la scară, acești eroi ar trăi la distanțe de mii și zeci de mii de kilometri unul de celălalt și doar câteva luminari ar încăpea pe întregul nostru Pământ.

Încercați să asemuiți oamenii cu planetele sistemului solar și vor fi despărțiți doar de kilometri și zeci de kilometri. Nu tocmai o comunitate dezvoltată, ci ceva asemănător cu densitatea medie a populației în Siberia rusă, deasupra paralelei 55 sau în Australia, departe de coasta de est populată a continentului.

Dar majoritatea galaxiilor din univers trăiesc în aglomerație sinceră.

Distanța medie dintre galaxii este doar cu un ordin de mărime sau două mai mare decât propriile lor dimensiuni. Aceasta este densitatea orașelor. De exemplu, la Moscova, omul mediu are doar 100 de metri pătrați de suprafață - nu rezidențială, ci comună, împreună cu fabrici, birouri, zone industriale, drumuri și parcuri verzi; este clar că în astfel de cazuri nu există nicio scăpare din locuințele înalte.

Creștere prin fuziuni

La această densitate, galaxiile trebuie să se ciocnească continuu în spațiu, iar astronomii observă o mulțime de astfel de coliziuni. Adevărat, în realitate, doar gazul interstelar galactic este lovit - nori care se simt perfect unul pe altul datorită câmpurilor magnetice care îi rețin. Stelele aproape nu se ciocnesc (sunt extrem de rar împrăștiate în spațiu), iar materia întunecată nu se ciocnește - particulele sale, Poateși nu vă observați deloc unul pe celălalt.

Cu toate acestea, atracția reciprocă a galaxiilor le face, după prima apropiere, să se întoarcă din nou și să cadă una prin alta. De regulă, după zeci și sute de milioane de ani, după mai multe astfel de „zboruri” reciproce, apare o nouă stare de echilibru și, în loc de două galaxii, vedem un sistem stelar mai mare.

Acum, oamenii de știință cred că așa au crescut majoritatea galaxiilor mari, cu o clarificare - de regulă, există un jucător dominant în fuziune care absoarbe jucătorul subdominant. Dar există și excepții - de exemplu, în câteva miliarde de ani, propria noastră Cale Lactee ar trebui să fuzioneze cu Nebuloasa Andromeda. Ambele aceste galaxii sunt giganți care conduc spectacolul în Grupul Local și este dificil să o alegem pe cea principală aici.

Dar ce se întâmplă când te îmbini cu găurile negre supermasive, care sunt situate în centrul fiecărei galaxii mari care se respectă?

Potrivit teoriei, ele ar trebui să se scufunde într-un singur centru al galaxiei emergente și, în timp, să fuzioneze. Mai mult decât atât, ele cresc până la dimensiunea lor gigantică nu numai prin devorarea stelelor și a gazelor din spațiul înconjurător, ci și prin fuziune (contribuția relativă a celor două procese rămâne un subiect de dispută). Aici sunt doar găuri duble supermasive, gata să se contopească în viitorul apropiat după standarde astronomice, aproape că nu vedem.

perechi de găuri

Perechile de găuri negre supermasive cunoscute de astronomi pot fi, în general, numărate pe degetele unei mâini, chiar dacă ați pierdut una dintre ele în producție. Acest nucleu activ binar vizibil cu raze X al galaxiilor NGC6240 și 3C75, blazarul OJ 287 (componenta principală a acestei perechi, posibil este cel mai masiv găuri negre cunoscute), precum și quasarul SDSS J0927+2943.

Toate aceste obiecte sunt nuclee galactice active care strălucesc puternic prin încălzirea gazului care cade într-o gaură neagră supermasivă la temperaturi enorme. Deci, găurile negre sunt cu siguranță acolo. Totuși, dacă în NGC6240 relativ apropiat (400 de milioane de ani lumină) vedem direct două nuclee, atunci concluziile despre binaritate în blazarul mult mai îndepărtat OJ287 și quasarul SDSS J0927+2943 sunt făcute din efecte destul de subtile. Deci, chiar și autorii înșiși este puțin probabil să dea măcar un deget pentru tăierea pentru o astfel de interpretare.

Acum puteți îndoi în siguranță al cincilea deget - pentru quasarul SDSS J1537 + 0441.

Potrivit lui Todd Boroson și Tod Lauer de la National Optical Astronomical Observatory din SUA, această pereche de găuri negre este mult mai apropiată, mai fiabilă și mai interesantă. SDSS J1537+0441 se află la 4,1 miliarde de ani lumină distanță (z=0,38) către constelația Serpens. Un quasar este format din două găuri negre care orbitează la cel mult 1 an lumină una dintre ele. Oamenii de știință corespunzători au publicat în ultimul număr al revistei Nature.

Boroson și Lauer și-au dezvoltat propria tehnică de căutare a obiectelor „suspecte”, care identifică automat quasarii cu spectre care sunt diferite de cele ale tuturor celorlalți membri ai eșantionului. Astronomii au aplicat metoda la un set de 17.500 de spectre de înaltă calitate luate de la obiecte relativ apropiate nu mai mult de jumătatea drumului până la marginea universului vizibil (6,3 miliarde de ani lumină, z=0,7). Calculele au arătat doar două obiecte care diferă puternic de toate celelalte.

După aceea, astronomii au studiat în detaliu spectrul acestui obiect și au descoperit ce l-a făcut să iasă atât de clar de toate celelalte.

Odată îngust, de două ori lat

Quasarii au două tipuri de linii spectrale - înguste și largi. Cele înguste apar departe de gaura neagră, la distanțe de câțiva ani lumină datorită încălzirii gazului din jur de radiația puternică a quasarului. Cele late se formează mult mai aproape de gaură, la distanțe de sutimi de an lumină. Temperaturile aici sunt și mai mari, iar particulele se mișcă și mai repede, ceea ce extinde liniile din cauza efect Doppler (fiecare atom emite și absoarbe la propria lungime de undă, ușor deplasată, astfel încât linia în ansamblu este mânjită).

Quasar SDSS J1537+0441 are două sisteme de linii largi, deplasate unul față de celălalt în spectru cu o distanță care corespunde unei viteze relative de 3600 km/s. Dar sistemul de linii înguste este unul singur. Totul arată ca și cum în centrul galaxiei, într-o singură zonă de linii înguste de câțiva ani lumină, două găuri negre se mișcă în jurul unui centru de masă comun, fiecare cu propria sa zonă de linii largi. SDSS J0927+2943 a avut două sisteme de linii înguste decalate unul de celălalt, astfel încât componentele acestui binar sunt mult mai îndepărtate decât în ​​SDSS J1537+0441.

Deoarece efectul Doppler poate măsura nu viteza totală, ci doar componenta sa de-a lungul liniei de vedere, 3600 km/s este doar limita inferioară a vitezei spațiale totale reale. Cea mai probabilă valoare a acestuia din urmă este de aproximativ 6 mii km/s, deși poate fi chiar mai mult. Oamenii de știință au estimat masele celor două găuri negre după mărimea liniei late H β ; s-a dovedit 800 de milioane și 20 de milioane de mase solare.

Cunoscând masele găurilor negre și viteza totală, este posibil să se determine toți ceilalți parametri ai sistemului - distanța dintre componente și perioada de revoluție a sistemului. Deoarece viteza scade cu distanta, viteza minima (observata prin efectul Doppler) corespunde distantei maxime posibile.

Se dovedește ceva la aproximativ 1 an lumină - de patru ori mai aproape decât de la Soare la cea mai apropiată stea (și de 4 ori mai mult decât distanța dintre componentele lui OJ287, conform căreia interpretări blazar flares, așa cum a propus Mauri Valtonen). Pentru o viteză de 6000 km/s, se dovedește deja 0,3 ani lumină. Și poate chiar mai puțin dacă orbita binară este mai aproape de planul imaginii.

Aceasta înseamnă că perioada orbitală a două găuri negre este de aproximativ 100 de ani. Poate mai puțin, dar cu siguranță nu mai mult de 500 de ani. Oricum

deja în următorii ani, astronomii ar trebui să observe mișcarea relativă a liniilor în spectru din cauza unei modificări a vectorului viteză în timpul rotației orbitale a sistemului.

Acesta va fi un test foarte riguros al interpretării datelor propuse de Boroson și Lauer și, dacă va fi confirmat, va face posibilă stabilirea foarte precisă a parametrilor sistemului binar. Până acum, o interpretare alternativă este încă posibilă: de exemplu, autorii estimează șansele de suprapunere a spectrelor a doi quasari care se întâmplă să fie pe aceeași linie de vedere ca 1:300 (în întregul eșantion). Nu este chiar un eveniment imposibil, deși absența unui al doilea sistem de linii înguste în acest caz va necesita o explicație suplimentară.

În zona moartă

Sistemul binar SDSS J1537+0441 va prezenta un interes deosebit pentru astronomi, deoarece se află într-un stadiu foarte interesant în dezvoltarea sa – într-un fel de „zonă moartă” a evoluției orbitale. Aceste găuri negre sunt deja suficient de aproape una de cealaltă încât nu există suficiente stele în jurul lor pentru a asigura o convergență ulterioară datorită frecare dinamică. În același timp, sunt încă prea departe pentru a pierde o cantitate semnificativă de energie și pentru a se apropia din cauza emisiei undelor gravitaționale.

Cum pot găurile negre să se apropie și să fuzioneze mai departe? Este posibil ca gazul care cade pe cele două orificii să joace un rol important. Este posibil ca energia mișcării orbitale să fie dusă de stele binare care se apropie prea mult, pe care, în funcție de configurația inițială, o pereche de găuri negre nu numai că le poate capta și înghiți, ci și ejecta cu mare viteză. O examinare a SDSS J1537+0441 ar trebui să ajute la clarificarea acestei probleme.

Și într-un mod bun pentru a înțelege evoluția găurilor negre, pentru a afla cât de des se unesc ele și ce se întâmplă atunci când se întâmplă acest lucru, probabil că vom putea să o facem nu mai devreme de când observatorul laser LISA va intra pe orbită pentru a observa undele gravitaționale. Găurile lor negre binare ar trebui să emită în mod activ în toate etapele evoluției - inclusiv fuziunile directe. Se pare, totuși, că vom vedea LISA pe orbită nu mai devreme de peste 15-20 de ani. Și acest număr devine constant ca 8 ani - perioada după care ni se promite să înregistrăm unde gravitaționale pe Pământ. Din anumite motive, nu scade de la an la an.

Multă vreme, astronomii au presupus că cataclismul care are loc atunci când două găuri negre se ciocnesc este însoțit de eliberarea de energie colosală, care generează unde gravitaționale. Și abia recent această teorie a primit prima confirmare practică. Conform calculelor, energia de coliziune este egală cu energia eliberată în spațiu de 10^23 de stele, echivalentă în toți parametrii cu Soarele. Imaginează-ți doar energia a 100.000.000.000.000.000.000.000 de stele! Și cel mai important lucru în acest sens este că toată această masă de energie este eliberată într-o perioadă foarte scurtă de timp, în timpul ultimelor câteva întoarceri una în jurul celeilalte ale găurilor negre care se ciocnesc, care, ca urmare, se îmbină și formează o gaură neagră mare rotativă.

Astfel, sistemele a două găuri negre sunt adevărate bombe cosmice cu ceas. Cronometrul acestei bombe depinde de mulți parametri, de dimensiunea și masa găurilor negre, de viteza și dimensiunea orbitelor inițiale ale mișcării lor. Și când acest temporizator se stinge, are loc o explozie gravitațională puternică, al cărei ecou se răspândește în tot Universul, informând pe toți cei care sunt capabili să „aude” undele gravitaționale despre acest eveniment.

Sistemele binare (duble) de găuri negre se pot forma în două moduri diferite. Prima cale este nașterea a două stele supermasive în imediata apropiere una de cealaltă. Astfel de stele binare sunt destul de comune, reprezentând o treime până la jumătate din numărul total de stele din univers. Se știe că astfel de stele masive sunt, de asemenea, extrem de scurte, își „ard” rapid viața turbulentă, explodează și mor la vârsta de un milion de ani, „tinere” pentru stele, lăsând în urmă o pereche de găuri negre.

A doua modalitate de formare a perechilor de găuri negre este întâlnirea a două găuri negre, născute separat în diferite părți ale spațiului. Acest lucru se datorează de obicei procesului de pierdere de către o gaură neagră a energiei sale potențiale originale, care este cheltuită pentru accelerarea stelelor din apropiere datorită efectului unei praștii „gravitaționale”, asupra atragerii materiei din spațiul înconjurător și a altor procese similare. Ca urmare a pierderii de energie, gaura neagră începe să se deplaseze spre centrul galaxiei sau al clusterului de galaxii, unde se întâlnește cu gaura neagră, care este deja acolo.

Două găuri negre conectate sunt mai active în spațiu decât o gaură neagră. În cele mai multe cazuri, astfel de găuri negre au o masă de 20 până la 100 de ori masa soarelui. Cu toate acestea, ele sunt foarte eficiente în curățarea spațiului înconjurător de stele fie prin absorbția materiei lor, fie „aruncându-le” mai departe în spațiu cu perturbațiile lor gravitaționale. Datorită activității mari, sistemele binare evoluează rapid, găurile lor negre câștigă masă, ceea ce duce la modificări ale vitezelor și traiectoriilor lor.

Fiecare pas în evoluția sistemelor binare de găuri negre duce la pierderea energiei lor cinetice și potențiale, ceea ce face ca găurile negre să se apropie din ce în ce mai mult unele de altele. Și, ca urmare, acest proces devine din ce în ce mai rapid, ceea ce duce la o coliziune inevitabilă. Procesul de convergență poate fi foarte accelerat atunci când unul dintre însoțitorii găurii negre primește o „lovitură” gravitațională suplimentară de la o stea sau alt grup de materie care se mișcă în spațiul din apropiere.

Rotația a două găuri negre, indiferent de motivele formării unei perechi, deja în sine creează mici unde gravitaționale. Și miliarde de astfel de perechi creează un fundal constant de unde gravitaționale în Univers, al căror semnal este complet aleatoriu. Cu toate acestea, fuziunea finală a două găuri negre generează astfel de unde gravitaționale, care, pe fondul general, sunt comparabile cu valurile de tsunami în raport cu valurile obișnuite ale mării.

În prezent, doar sistemele binare de găuri negre și undele gravitaționale generate de acestea sunt de interes pentru oamenii de știință. Sunt ca un fel de „capsulă a timpului” cosmică ale cărei explozii gravitaționale poartă o mulțime de informații utile despre trecut care pot fi descifrate și care pot arunca lumină asupra unora dintre misterele fundamentale ale universului. Și abia recent, omenirea a primit la dispoziție un instrument, observatorul gravitațional LIGO, care permite

Întrebările tale se referă la fundamente fizice profunde. Nu le poți răspunde pe scurt, vor fi multe lucruri de neînțeles. Dar voi încerca să răspund popular, așa cum am înțeles. Aceasta nu este o explicație general acceptată. O să explic de ce.

1. Știința consideră că viteza luminii este maximă posibilă. Da, este semnificativ, până la trei sute de mii de kilometri pe secundă, dar neglijabil pentru scara cosmică. De exemplu, o cantitate de lumină de la suprafața Soarelui zboară până la noi timp de opt minute întregi. Dar suntem a treia planetă de la Soare și cum rămâne cu planetele gigantice, care sunt mult mai departe? Deci, se dovedește că lumina poate ajunge la planete în minute și ore. În acest timp, planetele, care se grăbesc cu o viteză de zeci și sute de kilometri pe secundă, au timp să se schimbe semnificativ pe orbită. Acest lucru nu este mult în comparație cu distanța de la stea, dar suficient pentru a afecta forța gravitațională, care ar trebui să călătorească cu aceeași viteză ca și lumina. Deci, dacă acesta ar fi fost cazul, atunci sistemul solar s-ar fi dezintegrat fără să fi existat nici măcar de sute de ani. Au existat dezbateri despre asta încă de pe vremea lui Newton. La urma urmei, legea sa a gravitației sugerează că forțele gravitației acționează instantaneu și nu cu viteza luminii! Aceasta este prima contradicție între teorie și practică.

2. A doua contradicție constă în natura găurii negre. Da, găurile negre nu sunt ficțiune, acest lucru este confirmat de dinamica mișcării stelelor în Săgetător *. Aici stelele (în centrul Căii Lactee - galaxia noastră) se deplasează cu viteze mari în jurul centrului invizibil, care este considerat a fi o gaură neagră. Centrul, nucleul fiecărei galaxii este o gaură neagră. Dar cum poate o gaură neagră să aibă forța gravitației dacă nicio energie, inclusiv gravitația, nu poate scăpa de la limitele acestui obiect?

Din aceste motive și din alte motive similare (și sunt multe altele), trebuie să căutăm o abordare diferită, o „înțelegere diferită” a gravitației. Și se dovedește că gravitația este o consecință a altor cauze care nu au nicio legătură cu masele corpurilor. Dimpotrivă, masele de corpuri (inclusiv găurile negre) sunt rezultatul unor astfel de cauze. Pe scurt, ceea ce este gravitația este presiunea fluxului de mediu către un punct din spațiu, ceea ce poate fi numit o singularitate. Singularitatea este o „curbură” atât de semnificativă a spațiului și a timpului, încât o transformă într-un abis fără fund în care mediul se repezi din cauza diferenței sale de densitate în afara singularității și în interiorul singularității. Deci, o gaură neagră este o singularitate în care este îndreptat mediul, trăgând totul în cale. Aceasta este ceea ce este perceput ca forță gravitațională.

O gaură neagră se formează din cauza rarefării locale a densității mediului. Nu voi intra în motive, voi spune doar că acest fenomen nu este rar. Întrucât mediul înconjurător este un vid fizic care umple tot spațiul. În același timp, este foarte agitat din cauza fluctuațiilor și anihilării particulelor virtuale și antiparticulelor din el. Trăim în acest mediu, ne pătrunde, dar nu simțim toate acestea, deoarece totul se întâmplă la nivelul microscopic al particulelor elementare. Dar găurile negre sunt oameni din această lume care au crescut la dimensiuni cosmice.

Iată un răspuns atât de „scurt” la întrebările despre gravitație. Am răspuns aici pe acest site de multe ori. Puteți căuta și alte materiale dacă sunteți interesat.
P.S. Acesta este răspunsul la întrebările zeta. Am pus-o într-o postare greșită, scuze...

Cercetătorii de la Universitatea din California, Santa Cruz (UCSC) cred că norii de praf, mai degrabă decât găurile negre binare, pot explica caracteristicile găsite în nucleele galactice active (AGN). Ei au publicat rezultatele muncii lor în Monthly Records of the Royal Astronomical Society.

Multe galaxii mari au un AGN, o mică regiune centrală strălucitoare alimentată de materie care se învârtește într-o gaură neagră supermasivă. Când aceste găuri negre absorb viguros materia, ele sunt înconjurate de gaz fierbinte, cu mișcare rapidă, cunoscut sub numele de „regiunea liniei largi” (numită așa deoarece liniile spectrale din această regiune sunt extinse prin mișcarea rapidă a gazului).

Ejecta din acest gaz este una dintre cele mai bune surse de informații despre masa găurii negre centrale și despre cum crește. Cu toate acestea, natura acestui gaz este încă puțin înțeleasă. Compilarea de modele destul de simple a condus unii astrofizicieni la ideea că multe AGN-uri pot avea nu una, ci două găuri negre.

Noul studiu a fost condus de Martin Gaskell, cercetător în astronomie și astrofizică la UCSC. În loc să se refere la două găuri negre, el a explicat o mare parte din complexitatea și variabilitatea aparentă a emisiilor de bandă largă ca rezultat al unor mici nori de praf care pot ascunde parțial regiunile adânci ale AGN.

„Am arătat că multe dintre proprietățile misterioase ale nucleelor ​​galactice active pot fi explicate prin acești nori mici de praf, care schimbă semnificativ imaginea a ceea ce vedem”, a spus Gaskell.

Coautorul studiului, Peter Harrington, un student absolvent al UCSC, care a început să lucreze la proiect ca licență, a explicat că gazul care se învârte spre gaura neagră centrală a unei galaxii formează un „disc de acreție” plat, iar gazul supraîncălzit din discul de acreție emite la rândul său. căldură intensă.radiaţii. O parte din această lumină este „reciclată” (radiație absorbită și modificată) de hidrogen și alte gaze care circulă deasupra discului de acumulare în regiunea liniei late. Deasupra și dincolo este o zonă de praf.

„Odată ce praful depășește un anumit prag, este expus la radiații puternice de pe discul de acreție”, a spus Harrington.

Oamenii de știință cred că această radiație este atât de intensă încât elimină praful de pe disc, ceea ce duce la o ieșire compulsivă de nori de praf pornind de la marginea exterioară a regiunii de bandă largă.

Efectul norilor de praf asupra luminii emise este de a face lumina care vine din spatele lor să pară mai slabă și mai roșie, la fel cum atmosfera Pământului face ca Soarele să pară mai neted și mai roșu la apus. Gaskell și Harrington au dezvoltat un cod de computer pentru a simula efectele acestor nori de praf pentru a observa regiunea de bandă largă.

Ambii oameni de știință subliniază, de asemenea, că prin includerea norilor de praf în modelul lor, este posibil să se reproducă multe dintre caracteristicile de emisie din regiunea de bandă largă care i-au îngrijorat de multă vreme pe astrofizicieni. În loc să aibă o distribuție asimetrică variabilă, care este greu de explicat, gazul se află pur și simplu într-un disc uniform, simetric și turbulent în jurul găurii negre. Asimetriile și modificările aparente se datorează faptului că norii de praf trec prin fața liniei late și fac regiunile din spatele lor să pară mai slabe și mai roșii.

„Credem că aceasta este o explicație mult mai naturală pentru asimetriile și schimbările decât alte teorii mai exotice, cum ar fi găurile negre binare, pe care oamenii de știință le-au explicat aceste fenomene în trecut”, a rezumat Gaskell. „Explicația noastră ne permite să menținem simplitatea modelului standard AGN al materiei care orbitează o singură gaură neagră”.

Ca( 0 ) Nu imi place( 0 )