Показаны сообщения с ярлыком Черная дыра. Показать все сообщения
Показаны сообщения с ярлыком Черная дыра. Показать все сообщения

среда, 12 августа 2020 г.

Астрономы нашли самую быструю звезду Млечного Пути

Астрономы обнаружили звезду, которая находится на минимальном среднем расстоянии от центральной черной дыры Млечного Пути, сообщается в журнале The Astrophysical Journal. Кроме того, им удалось найти и другого рекордсмена — самое быстро движущееся светило, чья скорость составляет восемь процентов от скорости света. В центре Млечного Пути находится сверхмассивная черная дыра Стрелец A*, которая находится на расстоянии 26 тысяч световых лет от Земли. Она окружена горячим облаком газа, которое излучает в радиодиапазоне, а также небольшой группой тусклых S-звезд, которые вращаются вокруг нее по относительно тесным орбитам. Ранее ученые нашли несколько десятков таких объектов, включая S62, которая совершает один оборот вокруг центральной черной дыры за 9,9 лет и до сих пор считалась самым короткопериодичным светилом вокруг центральной черной дыры. Теперь же астрономам удалось обнаружить нового рекордсмена, чей орбитальный период почти на два года меньше. Флориан Пайскер (Florian Peißker) из Института физики Кельнского университета вместе с коллегами анализировали данные, полученные инфракрасным спектрографом SINFONI и инструментом NACO, установленными на телескопе Very Large Telescope в Чили. Ученые обнаружили пять новых светил S-класса с массами от 2 до 2,8 масс Солнца, в их числе и звезду S4711, которая оказалась, в среднем, самой близкой к центральной черной дыре из известных сегодня (то есть имеет наименьшее среднее расстояние до Стрельца А* во время движения по орбите).


Наблюдения показали, что S4711 представляет собой объект спектрального класса B8/9-V с массой ровно вдвое больше солнечной. Она движется по орбите со скоростью 6,7 тысячи километров в секунду и совершает один оборот вокруг Стрельца A* примерно за 7,6 года, что делает ее звездой с самым коротким орбитальным периодом из известных вокруг нашей центральной черной дыры. S4711 движется по вытянутой эллиптической орбите, подходит к Стрельца A* на расстояние 144 астрономические единицы.

Также астрономы обнаружили и другого рекордсмена — звезду S4714, которая оказалась самой быстро движущейся звездой в Млечном Пути из открытых учеными. Она обращается вокруг Стрельца A* со скоростью 24 тысячи километров в секунду — это значит, что ей понадобилось бы примерно полдня, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца по орбите Земли.

Открытие ученых позволяет лучше понять, какие процессы происходят в центральных областях нашей галактики. Авторы работы надеются, что в будущем им удастся обнаружить больше звезд на тесных орбитах вокруг черной дыры. Подобные объекты помогают проверить общую теорию относительности Эйнштейна, которая предсказывает, что орбита тела, движущегося в поле тяготения другого объекта, не замкнута, как в случае ньютоновского тяготения, а прецессирует в плоскости орбиты в направлении движения.

Недавно астрономам также удалось обнаружить самую быструю из известных на сегодняшний день гиперскоростную звезду главной последовательности, которая движется по галактике со скоростью почти 1755 километров в секунду, а также группу звезд, очень быстро вращающихся вокруг галактического центра.

пятница, 16 ноября 2018 г.

Самая яркая галактика Вселенной оказалась «каннибалом»

Ярчайшая галактика Вселенной, W2246-0526, расположенная в созвездии Водолея, недавно разорвала на части и поглотила останки сразу трех своих спутников, что может объяснять невероятную силу ее сияния. Об этом пишут ученые НАСА в статье, опубликованной в журнале Science. «Мы знали, что у этой галактики есть три крупных спутника, но в прошлом мы не находили никаких намеков на то, что черная дыра в ее центре как-то взаимодействует с ними. Мы даже не пытались искать следы «каннибализма». Поэтому первые данные и снимки с ALMA стали большой неожиданностью для нас», — заявил Питер Эйзенхардт (Peter Eisenhardt) из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене (США). Эйзенхардт и его коллеги открыли галактику W2246-0526 три года назад, изучая снимки, полученные космическим телескопом WISE во время «холодной» фазы его работы в 2010 году. Все они относятся к категории так называемых гиперярких инфракрасных галактик, крайне необычных объектов, существовавших в ранней Вселенной. Астрономы называют такие галактики «хот-догами» из-за окружающей их толстой «шубы» из горячей пыли (hot dust-obscured galaxy, hot DOG), скрывающей их от взора оптических телескопов. В общей сложности им удалось найти около 20 ранее неизвестных объектов этого типа, в том числе и нового рекордсмена, измерить их яркость, массу и свойства сверхтяжелых черных дыр в их центрах.


Когда ученые измерили массу черной дыры в центре W2246-0526, они не поверили своим глазам – она оказалась тяжелее Солнца как минимум в три миллиарда раз. Подобный вывод крайне удивил астрофизиков. Дело в том, что мы видим эту галактику в том состоянии, в котором она существовала примерно 12 миллиардов лет назад, через 1,3 миллиарда лет после Большого Взрыва.

Этого времени, как сегодня считают астрофизики, просто не должно было хватить для того, чтобы эта дыра достигла современных гаргантюанских размеров, даже если бы она беспрерывно поглощала максимальные количества материи, допустимые с точки зрения теории.

Астрономы НАСА нашли один из возможных ответов на этот вопрос, наблюдая за окрестностями W2246-0526 при помощи микроволнового телескопа ALMA, способного следить за движением даже самых холодных скоплений газа и пыли.

Эти снимки неожиданным образом показали, что черная дыра-«гаргантюа» и сама W2246-0526 были соединены толстыми линиями из холодного газа и пыли с тремя спутниками этого «звездного мегаполиса». Их наличие, в свою очередь, говорит о том, что ярчайшая галактика Вселенной сейчас разрывает на части своих ближайших соседей и высасывает из них весь газ, пыль и темную материю.

Почти вся эта материя, как обнаружили ученые, попадает не на окраины W2246-0526, а в ее центральную часть, где ее захватывает притяжение черной дыры. Небольшая часть этого газа и пыли поглощается сингулярностью, а большая часть выбрасывается назад в виде раскаленных «объедков», вырабатывающих огромное количество света и других форм излучения.

В прошлом, как предполагают ученые, W2246-0526 могла захватить и уничтожить и многие другие соседние галактики. Подобная форма «каннибализма», как считают Эйзенхардт и его коллеги, была характерна и для других «хот-догов».

Это может объяснять, почему ученые часто находят в ранней Вселенной необычно яркие галактики с невозможно крупными черными дырами, и почему сами хот-доги скрываются от внешнего мира под толстым коконом из пыли и газа, состоящим, по всей видимости, из останков их прошлых трапез.

четверг, 1 ноября 2018 г.

Воскрешение звезд в космосе: ученые раскрыли секрет

Астрономы из США узнали, как можно возродить к жизни умирающие звезды - белые карлики, которые лишены собственного источника термоядерной энергии. В этом процессе поможет близость одного из типов черной дыры, написало издание New Atlas. Когда умирают крупные звезды, они превращаются в сверхновые и сжимаются до черных дыр. Менее массивные звезды в свою очередь отбрасывают внешнюю оболочку и становятся белыми карликами — слишком маленькими и холодными, чтобы запустить термоядерную реакцию. Как считают ученые, они могут тускло светить еще триллионы лет, пока не погаснут окончательно и не превратятся в гипотетический черный карлик. Но этот процесс, считают астрономы, можно обратить вспять. Они провели симуляции на суперкомпьютере Ливерморской национальной лаборатории и предположили, что в белых карликах может быть запущена новая реакция нуклеосинтеза. Звезда должна оказаться поблизости от черной дыры средней массы. Приливообразующие силы черной дыры создадут давление, чтобы заново запустить синтез звездного вещества в кальций и железо.



Если звезда приблизится слишком близко к черной дыре, то не переживет такую встречу. Оптимальная дистанция — в пределах двух-трех радиусов черной дыры.

Гипотетически "воскрешение" звезды можно будет заметить — оно создаст значительные электромагнитные и гравитационные волны.

Таким образом можно будет доказать не только возможность возрождения белых карликов, но и существование черных дыр средней массы. До сих пор эту категорию приборы не фиксировали.

воскресенье, 26 ноября 2017 г.

Черную дыру окружили остатки сожранной звезды

Около 290 миллионов лет назад далекая звезда была разорвана и поглощена черной дырой (похожей, кстати, на black hole нашего Млечного Пути), ученые смогли увидеть результаты этого события в 2014 году с помощью спутника NASA «Свифт». Драматическое уничтожение светила в три миллиона солнечных масс получило название ASASSN-14li. Интересно, что горизонт событий этой черной дыры примерно в 13 раз больше Солнца, а аккреционный диск, образованный разрушенной звездой, может простираться на расстояние, более чем в два раза превышающее дистанцию от Земли до Солнца.

НАСА опубликовало иллюстрацию (основная картинка публикации), как остатки пожранной звезды окружили черную дыру.


пятница, 4 августа 2017 г.

Пузыри Ферми – колыбель космических лучей

Космическими лучами называют высокоэнергичные элементарные частицы и ядра легких элементов, прилетающие к нам из глубокого космоса. Они несут информацию о наиболее энергичных событиях и активных объектах во Вселенной: ядрах галактик, взрывах сверхновых, релятивистских струях вещества – джетах и многом другом. Возможно, когда-нибудь они прольют свет и на тайны темной материи и отсутствия антиматерии во Вселенной. Одна из главных проблем теории происхождения космических лучей – механизм их ускорения. В 60-х годах прошлого века физики-теоретики Виталий Лазаревич Гинзбург и Сергей Иванович Сыроватский (ФИАН) предположили, что космические лучи могут возникать при взрывах сверхновых звёзд. Конкретный механизм ускорения заряженных частиц на возникающих при этом ударных волнах предложил Гермоген Филиппович Крымский с коллегами (Институт космофизических исследований и аэрономии ЯНЦ СО РАН) в 1977 году.


Расположение «пузырей Ферми» для нашей Галактики Млечный Путь (вид сбоку). Показаны области рентгеновского (X-ray) и гамма-излучения (Gamma-ray) , а так же положение Солнца (Sun) (Иллюстрация NASA/DOE/Fermi LAT).
Однако времени существования таких ударных волн недостаточно для придания космическим лучам энергии выше 1014–1015 эВ (электронвольт). Для сравнения: в этих пределах находится и энергия ускоренных протонов в Большом адронном коллайдере. Вопрос о природе частиц с энергиями больше 1015 эВ оставался открытым.

Исследователи из МФТИ и Физического института имени П.Н. Лебедева РАН совместно с китайскими коллегами разработали модель, позволяющую объяснить природу космических лучей в нашей Галактике в диапазоне энергий от 3×1015 до 1018 эВ, что на два-три порядка выше энергии частиц, рождённых при взрывах сверхновых.

Модель связывает высокоэнергичные космические лучи с открытыми в ноябре 2010 года «пузырями Ферми» – двумя огромными областями в центральной области нашей Галактики, испускающими излучение в гамма- и рентгеновском диапазонах. Эти симметричные относительно плоскости Галактики области простираются на расстояние в 50 тысяч световых лет, что сопоставимо с размером самого Млечного Пути. Позднее команда телескопа «Планк» обнаружила излучение этих структур и в микроволновом диапазоне. Подобные структуры наблюдаются в других галактических системах с активными ядрами.

Природа пузырей Ферми до конца не ясна. Однако их расположение однозначно указывает на связь пузырей с активностью центра нашей Галактики, где происходит выделение гигантской энергии в результате приливного разрушения звёзд при падении (аккреции) на центральную чёрную дыру с массой 106 солнечных масс.

Дмитрий Чернышёв, Владимир Догель и их коллеги из Гонконга и Тайваня в предшествующих работах показали, что излучение в пузырях Ферми порождается различными процессами с участием релятивистских электронов, ускоренных ударными волнами, которые образуются при падении звёздного вещества на чёрную дыру. При этом ударные волны должны ускорять также протоны и легкие ядра, составляющие космические лучи. В новой работе, опубликованной в журнале EPJ Web of Conferences, авторы предположили, что гигантские ударные фронты пузырей Ферми способны дополнительно ускорять протоны, испущенные сверхновыми, до энергий существенно выше 1015 эВ.

В предложенном механизме рождённые при взрывах сверхновых частицы с энергиями меньшими 3×1015 эВ, перемещаясь из диска галактики в галактическое гало, дополнительно ускоряются процессами, происходящими в пузырях Ферми. Вычисленное по разработанной модели спектральное распределение космических лучей полностью соответствует наблюдаемому в диапазоне энергий от 3×1015 до 1018 эВ (диапазон «B» на рисунке), что свидетельствует о работоспособности модели.

Спектр в данном случае представляет собой зависимость энергетической яркости, которая характеризует интенсивность (мощность) космических лучей в зависимости от энергии составляющих их частиц. Значение граничной энергии 3×1015 выбрано потому, что при этом значении на графике наблюдается изменение наклона зависимости (так называемое «колено»), что говорит о каких-то изменениях в механизме генерации для более высоких энергий.

вторник, 13 декабря 2016 г.

Самая яркая звезда Космоса оказалась питающейся черной дырой

Зафиксированная вспышка сопровождала гибель небольшой звезды. Астрономы заявили о том, что вспышка ASASSN-15lh, которую называли "самой яркой сверхновой в истории", на самом деле может оказаться не сверхновой. Последние наблюдения показывают, что она сопровождала гибель довольно небольшой звезды, которая была поглощена черной дырой. Статья с выводами ученых готовится к публикации в журнале Nature Astronomy. Исследователи в течение 10 месяцев проводили наблюдения за объектом и установили, что полученные ими данные плохо согласуются с обыкновенным поведением сверхновых - коллапсом массивных звезд в конце их эволюции.


По мнению исследователей, вспышка была следствием разрушения небольшой звезды сверхмассивной черной дырой. По этому сценарию, звезда примерно солнечной массы опасно сблизилась со сверхмассивной черной дырой в центре далекой галактики.

Мощные приливные силы, которые возникли из-за неравномерного притяжения разных частей звезды дырой, растянули ее, а затем и разорвали в клочья, выбросив излучение огромной интенсивности. Это и позволило довольно невзрачной звезде закончить жизнь чем-то очень похожим на яркую гибель настоящей сверхновой.


В отличие от сверхновой, за 10 месяцев наблюдений объект ASASSN-15lh прошел через три отчетливо выраженные фазы развития без образования туманности - верхних слоев, которые сбрасывают сверхновые непосредственно перед коллапсом.

понедельник, 6 июня 2016 г.

Темная материя заставляет звезды взрываться

Ученые заявили о том, что скопления темной материи, которые пролетают сквозь ядра белых карликов, могут дестабилизировать их и «взрывать», превращая в термоядерные бомбы. Результаты исследований ученых были опубликованы в журнале Physical Review D.


По мнению исследователей, во Вселенной существуют так называемые примордиальные черные дыры, которые возникают благодаря формированию особенно крупных «клубков» темной материи. Подобные черные дыры могут пролетать сквозь звезды, не разрушая их, а вызывая «звездотрясения».

Теперь же исследователи решили выяснить, что произойдет с белым карликом, если сквозь него пролетят небольшие черные дыры с массой от 100 триллионов до миллиона триллионов тонн. Подобная масса черных дыр сопоставима с весом крупных астероидов и средних по размеру спутников.

Согласно выводам ученых, пролет черной дыры сквозь центр белого карлика приведет к разогреву материи и созданию условий, аналогичных тем, что возникают в крупных звездах при их превращении в сверхновую. Результатом этого станет термоядерный взрыв — материя белого карлика разогреется и при этом сожмется до такой степени, что абсолютно все электроны начнут сливаться с протонами, а ядра гелия и других тяжелых элементов — друг с другом.

Стоит отметить, что с самой черной дырой ничего не произойдет, она просто пролетит сквозь звезду.

Ранее сообщалось о том, что ученые разработали «план побега» информации из черной дыры, который бы не нарушал всех законов классической и квантовой физики, и рассказали о том, как подобный эксперимент можно было бы провести на практике. Для него потребуется астронавт, который будет находиться у «горизонта событий», электрон, который он будет держать в руках, и информация о направлении движения (спине) черной дыры. Измерив спин черной дыры и то, какими свойствами обладают частицы света, порождаемые излучением Хокинга, астронавт «отпускает» электрон за горизонт событий.

пятница, 18 марта 2016 г.

В центре Млечного пути открыт источник космических лучей беспрецедентных энергий

В течение более чем 10 лет обсерватория H.E.S.S., расположенная в Намибии и управляемая международной коллаборацией из 42 институтов, находящихся в 12 различных странах, составляла карты центра нашей галактики в сверхвысокоэнергетическом гамма-диапазоне. Источниками этих гамма-лучей являются космические лучи, идущие из центральной области нашей галактики. Подробный анализ последних данных, полученных при помощи обсерватории H.E.S.S., впервые выявил источник этого космического излучения с энергией, никогда прежде не регистрируемой в пределах Млечного пути: сверхмассивная черная дыра, лежащая в центре нашей галактики, вероятно, ускоряет космические лучи до энергий, в 100 раз превышающих энергии, достигаемые в самых мощных земных ускорителях частиц, таких как Большой адронный коллайдер.


Космические лучи представляют собой потоки заряженных частиц сверхвысоких энергий. При движении сквозь межзвездное пространство, которое по всему объему пронизано магнитными полями, эти частицы многократно отклоняются от первоначального направления, и поэтому при регистрации таких частиц обычными средствами наблюдений установить направление на первоначальный источник лучей оказывается практически невозможно. Однако, если космические лучи испускаются источником, расположенным внутри облака молекулярного газа, то столкновения частиц космических лучей с молекулами газов приводят к испусканию гамма-лучей, которые почти не отклоняются магнитными полями при движении этих лучей сквозь Вселенную. Регистрацию именно таких гамма-лучей производит обсерватория H.E.S.S.

В новом исследовании, проведенной командой ученых обсерватории H.E.S.S. под руководством А. Абрамовски, показано, что в центре Млечного пути лежит беспрецедентно мощный космический ускоритель частиц, способный сообщать заряженным частицам энергию, достигающую одного петаэлектронвольта (или 10^15 эВ). Согласно мнению авторов статьи, этим источником является центральная черная дыра Млечного пути, хотя не могут быть исключены полностью также и альтернативные версии, согласно которым, например, этим источником могут оказаться остатки сверхновой или компактное скопление массивных звезд.

понедельник, 18 января 2016 г.

Ученые обнаружили признаки второй крупной черной дыры близ центра Млечного пути

Астрономы при помощи 45-метрового радиотелескопа Nobeyama обнаружили признаки не видимой никем прежде черной дыры, масса которой составляет порядка 100 тысяч солнечных масс, близ центра Млечного пути. Команда считает, что эта предполагаемая «черная дыра промежуточной массы» даст ключ к пониманию происхождения сверхмассивных черных дыр, лежащих в центрах галактик.


Команда исследователей во главе с Томохару Ока, профессором Университета Кэйо, Япония, обнаружила загадочное газовое облако под названием CO-0.40-0.22, расположенное на расстоянии всего лишь 200 световых лет от центра Млечного пути. Необычность облака CO-0.40-0.22 состоит в удивительно широком диапазоне распределения скоростей наполняющего его газа – облако содержит частицы, скорости движения которых изменяются в очень широком диапазоне.

При повторных наблюдениях облака CO-0.40-0.22 при помощи 45-метрового радиотелескопа Nobeyama было обнаружено, что это облако имеет эллиптическую форму и состоит из двух компонентов: компактного, но очень плотного компонента с очень широким разбросом скоростей газа, достигающим 100 километров в секунду, и плотного компонента, простирающегося примерно на 10 световых лет и имеющего узкий разброс скоростей потоков газа.

Для объяснения этого феномена команда провела сеанс компьютерного моделирования, который показал, что наблюдаемая картина распределения скоростей внутри газового облака близко соответствует картине, наблюдающейся при гравитационном притяжении облака газа источником гравитации массой примерно 100000 масс Солнца, радиус которого составляет всего лишь 0,3 светового года. С учетом этого факта, а также того, что при наблюдениях в ИК- и рентгеновском диапазонах в окрестностях облака CO-0.40-0.22 не было замечено ни одного компактного объекта, астрономы заключили, что имеют дело с черной дырой промежуточной массы.

суббота, 24 октября 2015 г.

Астрономы наблюдают черную дыру, разрывающую звезду в клочья

Когда звезда оказывается слишком близко к черной дыре, мощная гравитация этой черной дыры может разорвать неудачливую звезду на части. При этих событиях, называемых приливными разрывами, одна часть остатков звезды выбрасывается в направлении от черной дыры с высокой скоростью, в то время как другая часть этих остатков падает на черную дыру. Это приводит к возникновению отчетливой рентгеновской вспышки, которая может продолжаться в течение нескольких лет.


Команда астрономов, включающая несколько астрономов из Мэрилендского университета, США, во главе с наблюдала событие приливного разрыва в галактике, лежащей на расстоянии 290 миллионов световых лет от Земли. Это событие является ближайшим приливным разрывом, открытым за последнее десятилетие, и описано в опубликованной на днях новой научной работе.

Работающий в оптическом диапазоне обзор All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN) изначально обнаружил это событие приливного разрыва, известное как ASASSN-14li, в ноябре 2014 г. Это событие произошло близ сверхмассивной черной дыры, лежащей в центре галактики PGC 043234. Дальнейшие исследования рентгеновского излучения, порожденного этим приливным разрывом, которые проводились при помощи рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра», космического аппарата НАСА Swift Gamma-ray Burst Explorer и спутника Европейского космического агентства XMM-Newton, дали ученым более ясную картину события.

Ученые определили, что большая часть рентгеновских лучей формируется за счет материи, расположенной экстремально близко к черной дыре, то есть занимающей самую низкую стабильную орбиту вокруг черной дыры. Однако полученные рентгеновские данные также указывают на присутствие звездного ветра, переносящего газ, не достигший горизонта событий – или точки невозврата – черной дыры в направлении от неё. Однако этот ветер не достигает скорости, достаточной для выхода из зоны притяжения черной дыры, вместо этого двигаясь вокруг неё по эллиптической орбите, объясняют исследователи.

воскресенье, 27 сентября 2015 г.

Черная дыра нашей галактики демонстрирует признаки возрастающей активности

Три рентгеновских космических телескопа, находящихся на орбите, обнаружили увеличение числа рентгеновских вспышек, наблюдающихся на обычно спокойной черной дыре (ЧД), лежащей в центре нашей галактики Млечный путь, в результате долгосрочного слежения за этим объектом. Ученые в настоящее время пытаются выяснить, является ли такое поведение ЧД Млечного пути нормальным, но остававшимся до сих пор незамеченным из-за особенностей методики слежения за этим объектом, или же эти вспышки участились в связи с недавним близким прохождением таинственного, богатого пылью объекта.


Объединив информацию, собранную в результате долгосрочных наблюдательных кампаний при помощи космических обсерваторий НАСА «Чандра» и XMM-Newton, с данными наблюдений, проведенных при помощи спутника «Свифт», астрономы смогли подробно отследить активность сверхмассивной ЧД Млечного пути на протяжении последних 15 лет. Эта сверхмассивная ЧД, известная как Стрелец А, весит чуть меньше, чем 4 миллиона «солнц». Рентгеновские лучи испускаются при падении на ЧД раскаленного газа.

В новом исследовании, проведенном группой астрономов во главе с Габриэлем Понти из Института внеземной физики общества Макса Планка, Германия, сообщается, что ЧД Стрелец А разражалась примерно одной яркой рентгеновской вспышкой каждые десять дней вплоть до наступления 2014 г., когда частота вспышек неожиданно возросла примерно в десять раз. Это увеличение частоты вспышек на ЧД Млечного пути совпало по времени с прохождением мимо этой ЧД таинственного объекта, получившего название G2. Сначала исследователи думали, что этот объект является всего-навсего газопылевым облаком, однако в ходе дальнейших наблюдений обнаружилось, что объект почти не изменил форму при приближении к ЧД, из чего ученые заключили, что G2 может представлять собой звезду, находящуюся в «коконе» из пыли.

В настоящее время ученые не могут однозначно сказать, имеется ли между прохождением объекта G2 мимо ЧД Стрелец А и увеличением частоты вспышек на ней причинно-следственная связь, поскольку существует ряд альтернативных объяснений роста активности ЧД Млечного пути, которые рассматривают такое увеличение активности как общую для многих ЧД особенность, которая может быть обусловлена, например, изменением силы звездных ветров, которые дуют со стороны массивных звезд, поставляющих материал для «питания» ЧД.