Две близкорасположенные черные дыры в галактике, находящейся в 4,2 млрд световых лет от Земли, излучают волнистые струи, а третья черная дыра, находящаяся чуть поодаль, испускает прямые струи. Исследование показывает, что этот вид систем встречается чаще, чем считалось ранее.

Ученые обнаружили далекую галактику не с одной, а сразу тремя сверхмассивными черными дырами в ее ядре. Новое открытие позволяет предположить, что тесные группы таких гигантских черных дыр гораздо более распространены, чем считалось ранее, что потенциально открывает новый способ их легкого обнаружения, говорят исследователи.

Сверхмассивные черные дыры, чья масса может быть равна массе миллионов и даже миллиардов Солнц, как полагают, скрываются в сердцах практически каждой большой галактики во Вселенной. У большинства галактик в центре только одна сверхмассивная черная дыра. Однако галактики эволюционируют путем слияния, а у слившихся галактик иногда может быть несколько сверхмассивных черных дыр.

Астрономы наблюдали за галактикой со сложным именем SDSS J150243.09+111557.3 , в которой, как они думали, может быть две гигантских черных дыры. Она находится на расстоянии 4,2 млрд световых лет от Земли, «около трети пути через Вселенную», сказал ведущий автор исследования Роджер Дин (Roger Deane), радиоастроном из Университета Кейптауна в Южной Африке. Для исследования этой галактики ученые объединили сигналы с больших радиоантенн, находящихся на расстоянии до 10 000 км друг от друга, и использовали технику под названием радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (РСДБ). С помощью европейской РСДБ-сети исследователи смогли увидеть в 50 раз более мелкие детали по сравнению с возможностями космического телескопа Hubble.

Астрономы неожиданно для себя обнаружили, что галактика является домом не для двух гигантских черных дыр, а сразу трех. Две из них находятся очень близко друг к другу, отчего казалось, что они единое целое.

Роджер Дин (Roger Deane)

Масса каждой из трех черных дыр равна приблизительно 100 млн Солнц.

До этого ученые были знакомы с четырьмя тройными системами черных дыр. Однако между двумя объектами самой близкой пары около 7 825 световых лет. В новом трио сверхмассивных черных дыр самое маленькое расстояние между ними составляет всего около 455 световых лет, это вторая самая близкая пара черных дыр.

Исследователи обнаружили эту пару черных дыр после того, как изучили всего шесть галактик. Это говорит о том, что плотные пары сверхмассивных черных дыр «встречаются гораздо чаще, чем предполагали предыдущие наблюдения». Зная, как часто сливаются сверхмассивные черные дыры, можно понять, как это влияет на их галактики, отметили исследователи.

Сверхмассивные черные дыры могут способствовать эволюции галактик с взрывами энергии, выделяемой турбулентной материей, которую проглатывает черная дыра. Хотя есть вероятность, что близкие пары сверхмассивных черных дыр ранее было трудно разделить, исследователи обнаружили, что новая пара оставляет за собой спиралеподобный след из испускаемых ею радиоволн. Это говорит о том, что эти завитые струи могут стать отличительным знаком близких пар. В этом случае нет необходимости использовать телескопические наблюдения высокого разрешения, например, европейскую РСДБ-сеть.

Роджер Дин (Roger Deane) радиоастроном, Университет Кейптауна, Южная Африка

Спиральные радиоструи, свойственные близким парам, могут стать очень эффективным способом идентификации этих систем, которые находятся даже еще ближе друг к другу.

Близко вращающиеся черные дыры, как полагают, генерируют рябь в ткани пространства и времени, известную как гравитационные волны, которые теоретически можно обнаружить во всей Вселенной. Найдя более тесные пары черных дыр, ученые смогут точнее оценить, сколько гравитационного излучения генерируют эти пары, сказал Дин.

Роджер Дин (Roger Deane) радиоастроном, Университет Кейптауна, Южная Африка

Конечной целью является самосогласованное понимание того, как две отдельные черные дыры из двух взаимодействующих галактик медленно движутся друг к другу, влияют на свои галактики, испускают гравитационные волны и постепенно сливаются в одну, что, по прогнозам, является страшным событием.

Черные дыры близнецы.

Это одна из главных загадок космологии и звездного развития. Как в ранней Вселенной супермассивные черные дыры становились… такими супермассивными? Ведь у них не было достаточно времени, чтобы накопить свою массу посредством одних только устойчивых процессов прироста.

Две зарождающиеся черные дыры, сформировавшиеся в результате гибели одной супергигантской звезды. Художественное представление.

Сперва надо «съесть» вещества на миллиард солнц, даже при здоровом аппетите и наличии хорошей гравитационной силы на это уходит далеко не пара сотен лет. Но все же они есть, эти гигантские черные дыры, возникшие в отдаленных галактиках, где они уже хвастались своими размерами, когда Вселенная праздновала свой миллионный день рождения.

Недавние исследования, проведенные в Калифорнийском технологическом институте, показали, что эти супермассивные черные дыры были сформированы в результате гибели определенных типов изначально гигантских звезд, экзотических звездных динозавров, которые умерли молодыми. Во время их разрушения образуется не одна, а сразу две черных дыры, каждая набирает свою собственную массу, затем они сливаются в одного супермассивного монстра.

Чтобы понять происхождение молодых супермассивных черных дыр, Кристиан Рейссвиг (Christian Reisswig), постдоктор астрофизики в Калифорнийском технологическом институте, и Кристиан Отт (Christian Ott), доцент теоретической астрофизики, обратились к модели, использующей супермассивные звезды. Эти гигантские, относительно экзотические звезды, как полагают, существовали в течение недолгого времени в ранней Вселенной.

В отличие от обычных звезд, супермассивные звезды стабилизируются вопреки силе тяжести, главным образом, за счет собственного фотонного излучения.

У очень массивной звезды фотонное излучение (поток фотонов, направленный наружу, который появляется из-за очень высоких внутренних температур звезды) толкает газ от звезды, а гравитационная сила, наоборот, направляет его к ней.

Супермассивная звезда медленно охлаждается из-за энергетической потери, возникающей от эмиссии фотонного излучения. Со снижением температуры она становится более компактной, и ее плотность в центре постепенно увеличивается. Этот процесс длится в течение нескольких миллионов лет, пока звезда из-за своей компактности не станет гравитационно неустойчивой, тогда она начинает разрушаться.

Предыдущие исследования показали, что когда супермассивные звезды разрушаются, они имеют сферическую форму, которая из-за быстрого вращения становится смазанной. Эту форму называют осесимметричной конфигурацией.

Учитывая тот факт, что очень быстро вращающиеся звезды склонны к минимальным волнениям, Рейссвиг и его коллеги посчитали, что эти волнения могли привести к отклонениям звезды к неосесимметричной форме во время своей гибели. Крошечные колебания начали очень быстро расти, в итоге газ звезды сформировал высокоплотные фрагменты.

Кристиан Рейссвиг постдоктор в Калифорнийском технологическом институте

Рост черных дыр до супермассивных масштабов в молодой вселенной кажется весьма возможным, если масса «семени» была достаточно большой

Изображения с Chandra и Hubble, показывающие супермассивные черные дыры в ранней Вселенной.

Эти фрагменты вращались вокруг центра звезды и, собирая вещество, становились все более плотными и горячими.

Затем происходит «нечто очень интересное».

При достаточно высоких температурах вырабатывается энергия, которая позволяет электронам и их античастицам, позитронам, создать электрон-позитронные пары. Создание этих пар вызвало потерю давления, ускоряя процесс разрушения. В результате два орбитальных фрагмента стали настолько плотными, что сформировали две черные дыры. Далее, продолжая расти, они слились в одну большую черную дыру.

Черная дыра — это билет в один конец. Согласно общей теории относительности, все, что пересекает ее границу, горизонт событий, никогда не вернется назад. Для частиц черная дыра станет будущим. Мы никогда не сможем увидеть, что же происходит с частицами, попадающими в воронку. Свет, который излучает частица (а это единственный способ наблюдения за ее последними шагами) будет растягиваться, становясь все более тусклым, до тех пор, пока не исчезнет.

На самом деле, история гораздо более странная. Если мы будет наблюдать за падением частицы, мы можем так и не дожить до момента, когда она пересечет горизонт событий. Экстремальная сила притяжения черной дыры «съедает» время, поэтому для стороннего наблюдателя время около нее будет идти намного медленнее. Нам будет казаться, что частица движется к горизонту событий бесконечно долго. С точки зрения частицы это произойдет незаметно, без каких либо необычных явлений во времени и пространстве.

Если черная дыра – дверь в никуда, то логично было бы спросить, а есть ли оттуда выход?

Общая теория относительности, которая является стандартной теорией гравитации вот уже 100 лет, не делает различий между прошлым и будущим, временем, идущим вперед, и временем, идущим назад. Ньютоновская физика также симметрична относительно времени. Таким образом, идея о существовании «белых дыр» как отражения черных дыр, имеет свой теоретический смысл. У белой дыры тоже есть свой горизонт событий, который нельзя пересечь в обратном направлении. Однако ее горизонт лежит в прошлом. Появляющиеся в нем частицы будут набирать энергию и усиливать свой свет. Если частица каким-то образом появится на горизонте событий, но ее «вытолкнет» наружу.

В принципе, белая дыра – это черная дыра наоборот. Общая теория относительно вполне может предсказать подобные объекты и описать их математически.

Но существуют ли белые дыры? И если да, то что это говорит о симметрии времени?

Ничего и что-то

Черные дыры являются обычным явлением в космосе, в центре практически каждой крупной галактики есть огромная дыра, не говоря уже о маленьких. Тем не менее, астрономы не обнаружили ни единой белой дыры. Однако это не означает, что их нет, возможно, их просто нужно поискать. Если они действительно отталкивают частицы, есть небольшая вероятность того, что они невидимы.

Еще один вопрос: как формируются белые дыры? Черные дыры являются результатом гравитационного коллапса. Когда звезда, которая, как минимум, в 8-20 раз больше Солнца, исчерпывает свое ядерное топливо, она больше не может производить достаточно энергии, чтобы удерживать баланс внутренней силы гравитации. Ядро взрывается, плотность повышается, а гравитация становится настолько сильной, что даже свет не может от нее уйти. В результате образуется черная дыра, сравнимая с большой звездой.

Сверхмассивные черные дыры, которые в миллионы или миллиарды раз тяжелее, формируются каким-то неизвестным образом. В любом случае, они тоже являются результатом гравитационного коллапса, будь то огромная суперзвезда, появившаяся в первые дни мироздания, огромное облако газа в сердце первобытной галактики или какой-либо другой феномен.

Формирование белой дыры также подразумевает нечто похожее на гравитационный взрыв, однако пока не ясно, как именно они возникают. Один из вариантов, белые дыры могут быть «приклеены» к черным. С этой точки зрения, черная и белая дыры являются двумя сторонами одного объекта, соединенные кротовой норой (как во многих научно-фантастических рассказах). К сожалению, этот вариант не решает одной проблемы: согласно теории, если материя попадет в кротовую нору, это приведет к ее краху, в результате чего проход между черной и белой дырами закроется. (Технически, можно создать стабильную червоточину, если существует «экзотическое вещество» с отрицательной энергии, однако это вещество пока не найдено).

Вопрос времени

Итак, мы пришли к выводу, что в нашей Вселенной множество черных дыр, но нет белых. Однако это не означает, что время ассиметрично. Общая теория относительности по-прежнему работает, но природа гравитационного коллапса такова, что время течет лишь в одном направлении. Это соответствует ситуации с космосом в целом.

Когда-то давно произошел Большой взрыв, в результате чего началось стремительное расширение, по-видимому, из одной точки. При этом все говорит против возможного существования Большого сжатия, восстановления всего существующего в одну единственную точку когда-то в далеком будущем. Если нынешние тенденции сохранятся (например, если темная энергия резко не поменяет своих свойств), Вселенная будет продолжать ускоренно расширяться. В этом случае, симметрия Вселенной явно отсутствует.

В чем-то Большой взрыв похож на белую дыру. Для всех наблюдателей он находится в прошлом, а частицы выходят наружу. Однако у него не было горизонта событий (а это значит, что мы имеем дело с «голой сингулярностью», что звучит гораздо более странно, чем это есть на самом деле). Несмотря на это, он все же напоминает гравитационный коллапс в обратном направлении. Только потому, что уравнения общей теории относительности позволяют предсказать белые дыры, большие сжатия и кротовые норы, это не означает, что они действительно существуют. Асимметрия времени гравитации не присуща, однако она возникает из особенностей поведения материи и энергии. Физикам еще предстоит это узнать.

источник

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

А вообще мы уже с вами разговаривали подробно про . Вот еще и . Вот посмотрите еще на Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -

Если составить что-то вроде «рейтинга одиночества» небесных, да и не только небесных объектов, на первом месте с большим отрывом окажутся звёзды. При типичных размерах порядка миллиона километров они находятся на характерных расстояниях в триллионы и десятки триллионов километров. Будь звёзды человеческих размеров, в масштабе эти герои жили бы на расстояниях в тысячи и десятки тысяч километров друг от друга, и на всей нашей Земле умещались бы лишь единицы светил.

Попробуй уподобить людям планеты Солнечной системы, и их будут разделять уже лишь километры и десятки километров. Не то чтобы развитое сообщество, но примерно такова средняя плотность населения в российской Сибири выше 55-й параллели или в Австралии вдали от населённого восточного побережья континента.

А вот большинство галактик во Вселенной живут в откровенной тесноте.

Среднее расстояние между галактиками - лишь на порядок-два больше их собственных размеров. Это плотность мегаполисов. Например, в Москве на среднего человека приходится всего 100 квадратных метров площади - не жилой, а общей, вместе с заводами, офисами, промзонами, дорогами и зелёными парками; понятно, что от многоэтажного жилья в таких случаях никуда не деться.

Рост через слияния

При такой плотности галактики должны то и дело сталкиваться в пространстве, и астрономы действительно наблюдают очень много таких столкновений. Правда, в реальности удару подвергается только галактический межзвёздный газ - облака, которые отлично чувствуют друг друга благодаря удерживающим их магнитным полям. Звёзды почти не сталкиваются (они крайне редко разбросаны в пространстве), не сталкивается и тёмная материя - её частицы, возможно , и вовсе друг друга не замечают.

Тем не менее взаимное притяжение галактик заставляет их после первого сближения вновь и вновь возвращаться и падать сквозь друг друга. Как правило, через десятки и сотни миллионов лет, после нескольких таких взаимных «пролётов» возникает новое равновесное состояние, и вместо двух галактик мы видим одну, более крупную звёздную систему.

Сейчас учёные полагают, что именно таким образом выросли большинство крупных галактик, с одним-единственным уточнением - как правило, в слиянии есть доминирующий игрок, который поглощает игрока субдоминантного. Но бывают и исключения - например, через несколько миллиардов лет наш собственный Млечный Путь должен слиться с Туманностью Андромеды. Обе эти галактики - гиганты, правящие бал в Местной группе, и выбрать здесь главного сложно.

А что же происходит при слиянии со сверхмассивными чёрными дырами, которые расположены в центре каждой уважающей себя крупной галактики?

Если верить теории, они должны проседать к единому центру появляющейся галактики и со временем тоже сливаться. Более того, до своих гигантских размеров они вырастают не только благодаря пожиранию звёзд и газа из окружающего пространства, но и за счёт слияний (относительный вклад двух процессов остаётся предметом споров). Вот только двойных сверхмассивных дыр, готовых к слиянию в обозримом по астрономическим меркам будущем, мы почти не видим.

Дыры-пары

Известные астрономам пары сверхмассивных чёрных дыр вообще можно пересчитать по пальцам одной руки, даже если одного из них вы лишились на производстве. Это заметное в рентгеновских лучах двойное активные ядра галактик NGC6240 и 3C75, блазар OJ 287 (главная компонента этой пары, возможно, является самой массивной среди известных чёрных дыр), а также квазар SDSS J0927+2943.

Все эти объекты - активные галактические ядра, которые ярко светят за счёт нагрева газа, падающего на сверхмассивную чёрную дыру, до огромных температур. Так что чёрные дыры там точно есть. Однако если в относительно близкой (400 миллионов световых лет) NGC6240 мы напрямую видим два ядра, то выводы о двойственности в куда более далёких блазаре OJ287 и квазаре SDSS J0927+2943 сделаны по достаточно тонким эффектам. Так что даже сами авторы за такую интерпретацию вряд ли дадут хоть палец на отсечение.

Теперь можно смело загибать пятый палец - для квазара SDSS J1537+0441.

Как утверждают Тодд Боросон и Тод Лауэр из американской Национальной оптической астрономической обсерватории, эта пара чёрных дыр гораздо теснее, надёжнее и интереснее. SDSS J1537+0441 находится в 4,1 миллиардах световых лет от нас (z=0,38) в направлении на созвездие Змеи. Квазар состоит из двух чёрных дыр, кружащихся на расстоянии не более 1 светового года друг от друга. Соответствующая учёных опубликована в последнем номере Nature.

Боросон и Лауэр разработали собственную методику поиска «подозрительных» объектов, которая автоматически выделяет квазары со спектрами, непохожими на спектры всех остальных членов выборки. Астрономы применили метод к набору из 17,5 тысяч спектров высокого качества, полученных для относительно близких объектов, расположенных не дальше чем на полпути к краю видимой Вселенной (6,3 млрд. световых лет, z=0,7). Вычисления показали всего два объекта, резко отличающихся от всех остальных.

После этого астрономы подробно изучили спектр этого объекта и выяснили, что так резко выделило его среди всех остальных.

Один раз узко, два раза - широко

У квазаров бывают спектральные линии двух типов - узкие и широкие. Узкие появляются вдали от чёрной дыры, на расстояниях в несколько световых лет за счёт нагрева окружающего газа мощным излучением квазара. Широкие же образуются гораздо ближе к дыре, на расстояниях в сотые доли светового года. Температуры здесь ещё выше, а частицы движутся ещё быстрее, что и расширяет линии за счёт эффекта Доплера (каждый атом излучает и поглощает на своей собственной, чуть смещённой длине волны, так что линия в целом размазывается).

У квазара SDSS J1537+0441 оказалось две системы широких линий, смещённых друг относительно друга в спектре на расстояние, которое соответствует относительной скорости 3600 км/с. А вот система узких линий - одна. Всё выглядит так, будто в центре галактики, в пределах единой области узких линий размером в несколько световых лет, вокруг общего центра масс движутся две чёрные дыры, каждая со своей областью широких линий. У SDSS J0927+2943 было две смещённых друг от друга системы узких линий, так что компоненты этой двойной гораздо дальше друг от друга, чем в SDSS J1537+0441.

Поскольку по эффекту Доплера можно померить не полную скорость, а лишь её компонент вдоль луча зрения, 3600 км/с - лишь нижняя граница реальной полной пространственной скорости. Наиболее вероятное значение последней - около 6 тысяч км/с, хотя может быть и ещё больше. Массы двух чёрных дыр учёные оценили по размеру широкой линии H β ; получилось 800 миллионов и 20 миллионов масс Солнца.

Зная массы чёрных дыр и полную скорость, можно определить все остальные параметры системы - расстояние между компонентами и период обращения системы. Поскольку скорость падает с расстоянием, минимальной (наблюдаемой по эффекту Доплера) скорости соответствует максимально возможное расстояние.

Получается что-то около 1 светового года - в четыре раза ближе, чем от Солнца до ближайшей звезды (и в 4 раза больше, чем расстояние между компонентами OJ287, если верить той интерпретации вспышек блазара, что предлагает Маури Валтонен). Для скорости в 6000 км/с получается уже 0,3 светового года. А может быть и ещё меньше, если орбита двойной ближе к картинной плоскости.

Это означает, что период обращения двух чёрных дыр составляет порядка 100 лет. Может, и меньше, но точно не больше 500 лет. В любом случае

уже в ближайшие годы астрономы должны заметить относительное перемещение линий в спектре за счёт изменения вектора скорости при орбитальном вращении системы.

Это будет очень строгим тестом той интерпретации данных, что предложили Боросон и Лауэр, и если она подтвердится, позволит очень точно установить параметры двойной системы. Пока альтернативная интерпретация всё ещё возможна: например, авторы оценивают шансы наложения спектров двух квазаров, случайно оказавшихся на одном луче зрения, как 1:300 (в целом по выборке). Не то чтобы совсем невозможное событие, хотя отсутствие второй системы узких линий в этом случае потребует дополнительных объяснений.

В мёртвой зоне

Двойная система SDSS J1537+0441 будет особенно интересна астрономам, поскольку находится на очень интересном этапе своего развития - в своего рода «мёртвой зоне» орбитальной эволюции. Эти чёрные дыры уже достаточно близки друг к другу, чтобы вокруг них было недостаточно звёзд, обеспечивающих дальнейшее сближение за счёт динамического трения . В то же время они ещё слишком далеки, чтобы терять значительное количество энергии и сближаться за счёт излучения гравитационных волн.

Как чёрным дырам сблизиться дальше и в дальнейшем слиться? Возможно, важную роль играет падающий на две дыры газ. Возможно, энергию орбитального движения уносят подходящие слишком близко к двойной звёзды, которые, в зависимости от начальной конфигурации, пара чёрных дыр может не только захватить и проглотить, но и выбросить с огромной скоростью. Изучение SDSS J1537+0441 должно помочь прояснить этот вопрос.

А по-хорошему разобраться в эволюции чёрных дыр, выяснить, насколько часто они сливаются и что при этом происходит, мы сможем, наверное, не раньше, чем на орбиту отправится лазерная обсерватория LISA для наблюдения гравитационных волн. Их двойные чёрные дыры должны активно испускать на всех этапах эволюции - в том числе и при непосредственном слиянии. Похоже, правда, что LISA на орбите мы увидим не раньше, чем через 15-20 лет. И это число становится такой же константой, как 8 лет - срок, через который нам обещают зарегистрировать гравитационные волны на Земле. Почему-то от года к году он не уменьшается.

Достаточно давно ученые-астрономы предполагали, что катаклизм, возникающий при столкновении двух черных дыр, сопровождается выбросом колоссальной энергии, которая порождает гравитационные волны. И лишь недавно эта теория получила первое практическое подтверждение . Согласно подсчетам, энергия столкновения равна энергии, выделяемой в пространство 10^23 звездами, эквивалентными по всем параметрам Солнцу. Только представьте - энергия 100,000,000,000,000,000,000,000 звезд! И самым главным в этом является то, что вся эта масса энергии выделяется в течение очень короткого промежутка времени, во время нескольких последних витков друг вокруг друга сталкивающихся черных дыр, которые в результате сливаются и образуют одну вращающуюся черную дыру больших размеров.

Таким образом, системы из двух черных дыр являются настоящими космическими бомбами замедленного действия. Таймер этой бомбы зависит от многих параметров, от величины и массы черных дыр, от скорости и размеров начальных орбит их движения. И когда этот таймер срабатывает, возникает мощнейший гравитационный взрыв, эхо которого разносится по Вселенной, сообщая об этом событии всем, кто способен "услышать" гравитационные волны.

Бинарные (двойные) системы черных дыр могут образовываться двумя различными путями. Первым путем является рождение двух сверхмассивных звезд в непосредственной близости друг от друга. Такие двойные звезды являются достаточно распространенными, на их долю приходится от одной третьей до половины от общего количества звезд во Вселенной. Известно, что столь массивные звезды являются и крайне короткоживущими, они быстро "прожигают" свою бурную жизнь, взрываются и умирают в "молодом" для звезд возрасте миллиона лет, оставляя за собой пару черных дыр.

Вторым путем образования пар черных дыр является встреча двух черных дыр, родившихся по отдельности в различных уголках космоса. Это происходит обычно вследствие процесса потери черной дырой своей изначальной потенциальной энергии, которая расходуется на ускорение близлежащих звезд за счет эффекта "гравитационной" рогатки, на притягивание материи из окружающего пространства и другие подобные процессы. В результате потери энергии черная дыра начинает смещаться к центру галактики или скопления галактик, где и происходит встреча с черной дырой, которая уже находится там.

Две связанные черные дыры являются более активным космическим объектом, нежели одна черная дыра. В большинстве случаев такие черные дыры имеют массу от 20 до 100 раз превышающие массу солнца. Тем не менее, они очень эффективно очищают от звезд окружающее пространство или поглощая их материю или "расшвыривая" их дальше в космос своими гравитационными возмущениями. За счет высокой активности двойные системы быстро эволюционируют, их черные дыры набирают массу, что приводит к изменениям скоростей и траекторий их движения.

Каждый шаг эволюции двойных систем черных дыр приводит к потере ими кинетической и потенциальной энергии, что заставляет черные дыры все больше и больше приближаться друг к другу. И в результате этот процесс становится все быстрей и быстрей, что ведет к неотвратимому столкновению. Процесс сближения может значительно ускориться, когда одна из черных дыр-компаньонов получает дополнительный гравитационный "пинок" от звезды или другого скопления материи, перемещающегося в пространстве неподалеку.

Вращение двух черных дыр, вне зависимости от причин образования пары, уже само по себе создает небольшие гравитационные волны. А миллиарды таких пар создают во Вселенной постоянный фон гравитационных волн, сигнал которых носит совершенно случайный характер. Однако, окончательное слияние двух черных дыр порождает такие гравитационные волны, которые на общем фоне сопоставимы с волнами цунами по отношению к обычным морским волнам.

В настоящее время только двойные системы черных дыр и порождаемые ими гравитационные волны представляют собой интерес для ученых. Они походят на своего рода космические "капсулы времени", гравитационные взрывы которых несут в себе массу полезной информации о прошлом, которая может быть расшифрована и которая может пролить свет на некоторые фундаментальные загадки Вселенной. И лишь недавно человечество получило в свое распоряжение инструмент, гравитационную обсерваторию LIGO, который позволяет

Ваши вопросы затрагивают глубинные физические основы. В двух словах на них не ответишь, будет много непонятного. Но попробую ответить популярно, как я это понимаю. Это не общепризнанное пояснение. Поясню почему.

1. Наука считает скорость света максимально возможной. Да, она значительна, целых триста тысяч километров в секунду, но для космических масштабов ничтожно мала. Например, квант света от поверхности Солнца летит к нам целых восемь минут. Но мы-то третья планета от Солнца, а что говорить о планетах-гигантах, которые гораздо дальше? Вот и получается, что свет может достигать планет через минуты и часы. За это время планеты, несущиеся со скоростью десятков и сотен километров с секунду, успевают значительно сместиться на орбите. Это не так много в сравнении с удалением от звезды, но достаточно, чтобы оказать влияние на силу гравитации, которая должна распространяться с той же скоростью, что и свет. Так вот, если бы так было, то Солнечная система распалась бы, не просуществовав и сотни лет. Об этом шли дебаты ещё во времена Ньютона. Ведь его закон тяготения предполагает, что силы тяготения действуют мгновенно, а не со скоростью света! Это первое противоречие между теорией и практикой.

2. Второе противоречие заключается в природе чёрной дыры. Да, чёрные дыры не вымысел, это подтверждает динамика движения звёзд в Стрельце*. Здесь звёзды (в центре Млечного пути – нашей галактики) движутся с огромными скоростями вокруг невидимого центра, которым считается чёрная дыра. Центр, ядро каждой галактики – чёрная дыра. Но как чёрная дыра может обладать силой тяготения, если за пределы этого объекта не может вырваться никакая энергия, включая тяготение?

Вот по этим и другим подобным причинам (а их гораздо больше) приходится искать другой подход, «иное понимание» гравитации. И получается, что гравитация – это следствие других причин, не имеющих отношения к массам тел. Напротив, массы тел (включая и чёрные дыры), являются следствием таких причин. Если сказать коротко, что такое гравитация, - это давление потока среды в точку пространства, которую можно назвать сингуляром. Сингуляр – это столь значительное «искривление» пространства и времени, что превращают его в бездонную пропасть, в которую устремляется среда из-за разности своей плотности за пределами сингуляра и внутри сингуляра. Так что чёрная дыра – это сингуляр, в который устремлена окружающая среда, тянущая всё на своём пути. Именно это и воспринимается как сила тяготения.

Чёрная дыра образуется за счёт локального разряжения плотности среды. Не буду вдаваться в причины, скажу лишь, что это явление не редкое. Так как среда – это физический вакуум, заполняющий всё пространство. При этом он очень неспокоен из-за флуктуации и аннигиляции в нём виртуальных частиц и античастиц. Мы живём в этой среде, она нас пронизывает, но не чувствуем всего этого, так как всё происходит на микроскопическом уровне элементарных частиц. Но вот чёрные дыры – это выходцы из этого мира, разросшиеся до космических размеров.

Вот такой «краткий» ответ на вопросы о гравитации. Я здесь на сайте на эту тему откликался не раз. Можете поискать и другой материал, если это интересно.
P.S. Это ответ на вопросы dzeta. Вставил не в тот пост, извините...

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Крус (UCSC) считают, что облака пыли, а не двойные черные дыры, могут объяснить особенности, обнаруженные в активных галактических ядрах (AGNs). Результаты своей работы они опубликовали в издании «Ежемесячные записи Королевского астрономического сообщества».

У многих крупных галактик есть AGN — небольшая яркая центральная область, работающая от материи, вращающейся в сверхмассивной черной дыре. Когда эти черные дыры энергично поглощают вещество, они окружены горячим быстродвижущимся газом, известным как «область широкой линии» (ее так называют, потому что спектральные линии из этой области расширяются быстрым движением газа).

Выбросы из этого газа является одним из лучших источников информации о массе центральной черной дыры и о том, как она растет. Однако природа этого газа до сих пор плохо изучена. Составление достаточно простых моделей навела некоторых астрофизиков на мысль о том, что многие AGN могут иметь не одну, а две черные дыры.

Новое исследование возглавил Мартин Гаскелл, научный сотрудник по астрономии и астрофизике в UCSC. Вместо того, чтобы ссылаться на две черные дыры, он объяснил большую часть кажущейся сложности и изменчивости эмиссий широкополосной области как результат небольших облаков пыли, которые могут частично скрывать глубинные области AGN.

«Мы показали, что многие загадочные свойства активных галактических ядер могут быть объяснены этими маленькими пыльными облаками, которые значительно меняют картину того, что мы видим», — сообщил Гаскелл.

Соавтор исследования Питер Харрингтон, аспирант UCSC, который начал работу над проектом в качестве бакалавра, объяснил, что газ, вращающийся по направлению к центральной черной дыре галактики, образует плоский «аккреционный диск», а перегретый газ на аккреционном диске в свою очередь испускает интенсивное тепловое излучение. Часть этого света «перерабатывается» (поглощается и меняет излучение) водородом и другими газами, циркулирующими над аккреционным диском в области широкой линии. Выше и дальше — это область пыли.

«Как только пыль пересекает определенный порог, она подвергается сильному излучению от аккреционного диска», — сказал Харрингтон.

Ученые уверены, что это излучение настолько интенсивное, что оно удаляет пыль с диска, что приводит к компульсивному оттоку пылевых облаков, начинающихся с внешнего края широкополосной области.

Эффект пылевых облаков на испускаемом свете заключается в том, чтобы свет, исходящий из-за них, выглядел более слабым и красным, так же, как и атмосфера Земли заставляет Солнце выглядеть более плавным и красным на закате. Гаскелл и Харрингтон разработали компьютерный код для моделирования эффектов этих пылевых облаков с целью наблюдения за широкополосной областью.

Оба ученых также указывают на то, что, включив пылевые облака в свою модель, можно воспроизводить многие особенности излучения из широкополосного региона, которые давно уже волновали астрофизиков. Вместо газа, имеющего изменяющееся асимметричное распределение, которое трудно объяснить, газ просто находится в однородном симметричном турбулентном диске вокруг черной дыры. Очевидные асимметрии и изменения связаны с тем, что пылевые облака проходят перед широкой линией и заставляют регионы за ними выглядеть слабее и краснее.

«Мы считаем, что это гораздо более естественное объяснение асимметрий и изменений, нежели другие более экзотические теории, такие как бинарные черные дыры, которые ученые объясняли эти явления ранее», — подвел итог Гаскелл. «Наше объяснение позволяет нам сохранить простоту стандартной модели AGN материи, вращающейся на орбите одной черной дыры».

нравится(0 ) не нравится(0 )