новости космоса
2776 10
11 декабря 2019 22:19:44

Новый способ измерения космических черных дыр

Сверхмассивные черные дыры - это самые большие черные дыры, масса которых может превышать миллиард Солнц. Только этой весной было получено первое в мире изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики Мессье-87, а исследователи недавно обнаружили самую большую сверхмассивную черную дыру из когда-либо замеченных. Несмотря на эти новаторские открытия, выяснить, как эти черные дыры определяют форму и структуру галактики, остается сложной задачей, потому что большинство из них находятся слишком далеко, чтобы современные телескопы могли точно их рассмотреть.

Исследование, опубликованное в Nature Astronomy, описывает новый способ «взвешивания» сверхмассивных черных дыр в центрах галактик с использованием расстояний между соседними галактиками в качестве промежуточного звена. Исследование было глобальным сотрудничеством с участием исследователей из учреждений в Великобритании, Италии, Германии, Чили и Соединенных Штатах, включая преподавателей из Пенсильвании Марианжела Бернарди и Рави Шет.

Получение точной оценки массы сверхмассивных черных дыр обычно осуществляется путем измерения скорости пыли и газа, которые циркулируют вокруг нее. Это требует использования чрезвычайно чувствительных телескопов с использованием комплексного анализа и это может быть сделано только для черных дыр, которые достаточно велики и относительно близки к Земле. Однако, если эта масса коррелирует с другими свойствами галактики-носителя, которые могут быть измерены даже тогда, когда черная дыра меньше или находится дальше, то можно использовать эти другие свойства в качестве "промежуточного звена" для массы.

Тем не менее, объясняет Бернарди: «Мы поняли, что в соседнем образце есть систематическая ошибка, но мы использовали его для калибровки масс. Объекты, для которых мы в настоящее время способны измерять массы, не кажутся типичными. Наша работа показала, что сверхмассивные черные дыры в среднем не так массивны, как считалось ранее".

Чтобы проверить эту разницу в массе, исследователи разработали новый и совершенно другой способ оценки масс черной дыры. Они использовали тот факт, что, хотя черная дыра окружена галактикой, сама галактика окружена еще большим «гало» из темной материи. Известно, что галактики, которые окружены более массивными гало, объединяются с другими большими, массивными галактиками. Так как более массивные черные дыры существуют в более массивных галактиках, которые имеют более массивные гало, то сила скопления фактически содержит вес гало из темной материи и массы черных дыр в их центрах.

Это новое измерение также предполагает, что сверхмассивные черные дыры менее массивны, чем предполагалось ранее, и может объяснить, почему некоторые продолжающиеся эксперименты не дали ожидаемых результатов. Например, пульсары, остатки взорвавшихся звезд, сияют как очень быстро вращающиеся маяки, которые вращаются сотни раз в секунду. Свет от пульсаров излучается с невероятно короткими регулярными интервалами, когда луч от них снова и снова проходит мимо Земли. Исследователи в настоящее время ищут гравитационные волны, вызванные столкновением двух сверхмассивных черных дыр, которые должны заставить эти лучи качаться, когда волна проходит мимо и влияет на точную частоту импульсов.

Поскольку ожидаемые сдвиги еще не были замечены, говорит Шет, «Люди начали беспокоиться, что возможно гравитация странная, или, может быть мы не до конца понимаем физику слияний черных дыр, которые создают гравитационные волны. Но если это настоящая черная дыра» меньшей массы, чем предполагалось ранее, тогда предсказанные гравитационные волны будут слабее, что затруднит обнаружение сдвигов в частоте пульсара».

Ожидается, что в ближайшие 10 лет новые телескопы смогут получить более точные измерения массы для черных дыр и предоставить исследователям возможность протестировать свой новый метод на основе больших наборов данных. Такие объекты, как «Исключительно большой телескоп», 39-метровый проект которого планируется завершить в 2025 году, могут позволить исследователям непосредственно измерять более мелкие и более удаленные черные дыры и их галактики.

«Эти результаты имеют важное значение для нашего понимания эволюции и роста сверхмассивных черных дыр» , - говорит ведущий автор Франческо Шанкар. Бернарди добавляет, что эта работа также позволит исследователям продолжить изучение связи между ростом сверхмассивной черной дыры и развитием галактик.


(Добавил: RoboAstroNews)

комментарии
1
graviton32 · 11-12-2019

Мне известно все о "связи между ростом сверхмассивных черных дыр и развитием галактик". Поэтому с первых дней "обнаружения гравитационных волн", я знал, что это неправда и доказывал обратное, то есть опровергал само существование гравитационных волн. Но когда все вокруг во создавали овации гравитационным волнам, то меня и слушать не желали. Я был твердо уверен в том, что рано или поздно, эта величайшая нелепость будет учеными опровергнута. Правда глупая нелепость опровергнута не до конца. Но, если потребуется, то могу объяснить, что это было, под видом гипотетических - "гравитационных волн". © graviton 12-12-2019

2
Newerdreamer38 · 12-12-2019

Мне интересно плотность вещества ЧД имеет константу или вещество может менять массу в зависимости от величины ЧД.

3
Starlight64 · 12-12-2019

Newerdreamer, ну тут как... Плотность равна массе делённой на объём. Если массу черных дыр астрОномы худо-бедно определять научилися, то с объемом - беда. Ежели считать среднюю плотность ЧД по радиусу ГС (ну как бы её объём ограничен еёшним же горизонтом событий), то с увеличением последнего плотность вещества ЧДы падает. А если исходить из того, что ГС - это нематериальная граница ЧД, а вся еёйная масса сосредоточена в центре, в так называемой сингулярности - то тут уже ничего определённого сказать нельзя. Так как эту самую сингулярность никто и никогда не сможет увидеть, чтобы что-то рассказать нам об её объёме! :-)

4
elena146 · 12-12-2019

Все исследования ведутся с пространства планеты Земля.Возможно,что наблюдения от другой планеты,то есть под другим углом позволили бы увидеть сдвиги в излучении пульсаров?

5
Гришин_С_Г111 · 12-12-2019

..."Несмотря на эти новаторские открытия, выяснить, как эти черные дыры определяют форму и структуру галактики,
остается сложной задачей, потому что большинство из них находятся слишком далеко,
чтобы современные телескопы могли точно их рассмотреть."...
Следует ли отсюда, что регулярные галактики (и СМЧД в их центрах) раскручиваются изнутри?
Я-то считаю, что как раз наоборот. И поэтому не СМЧД определяют форму галактики, а, наоборот,
параметры галактики (её тип, размер, форма и характеристики движения) определяют параметры
СМЧД в её центре.

6
dengess197 · 12-12-2019

Взаимодействие объектов в спиральной галактике сложные, так как объекты влияют друг на друга. Особенно соседние. Но в конечном счёте объекты стремятся свалиться к центру. А значит генеральное гравитационное влияние в галактике принадлежит ядру, а не перефирии.
Но изначально масса смчд, размер и форма галактики предопределён протогалактическим веществом: общим его количеством и плотностью.
имхо!
ps/ Но и о слияниях с другими галактиками как бы нн забыть.

7
Pourquoi20 · 12-12-2019

свет от пульсаров - волна электро-магнитная, а вот как она будет взаимодействовать с гравитационной волной? тут не только разные порядки длин волн , но и природа разная.Есть колебания пространства-времени но это же не колебания материальных частиц, можно предположить,что грав. волна как то исказит пространство и для луча пульсара это как то изменит его траекторию, но судя по данным LIGO смещения очень малы (сравнимы с размерами протона и меньше) и как такие смещения засечь, да они еще и "короткоживущие" Вообщем не для моего умишки, к сожалению.Надо поискать в источниках, может умные люди пояснят.

8
dengess197 · 12-12-2019

Нормальный у вас ум. Пытливый :-)
Я бы попробывал для простоты графически изобразить волновое искажение пространства. И при этом помнить постулат: Свет движется по наикратчайшему пути.

9
dengess197 · 12-12-2019

Проще говоря, Pourquoi.
Т. к. Свет и ГВ распространяются с одинаковой скоростью, то свет будет повторять геометрию ГВ. Для стороннего наблюдателя оно могло бы выглядеть как мерцание по яркости и цвету. Но!
Но так как наблюдатель увидет этот свет лишь когда он достигнет его, то ничего для наблюдателя не поменяется. Ведь наблюдатель и свет будут в один момент времени на пике ГВ.
И не забудем что ГВ пока регистрируются лишь от сличние чд, нз. То есть от очень мощного грав. взаимодействия, и то как единичный всплеск.
И даже от такого всплеска гравитационный пик будет на настолько ничтожный, что что изменения в яркости и цвете света будут нечтожными.

10
Pourquoi20 · 13-12-2019

dengess1,.../// Я бы попробовал для простоты графически изобразить волновое искажение пространства. И при этом помнить постулат: Свет движется по наикратчайшему пути. ///....
Я пробую,но как то криво получается.... ну например: гуляет себе волна (свет) через пространство и вот оно (пространство) сдвинулось, ну и ...? как было пустое пространство, так и осталось,если нет среды, то волна гуляет себе дальше и даже ничего не заметив по кратчайшему пути.И вот еще не могу не пройтись по известному (и наверное уже набившему оскомину), сходству между гравитацией и эл. магнетизмом, но это ведь не только поразительная похожесть законов Кулона и дедушки Ньютона, но и удивительное совпадение скорости распространения волн разной природы. Кстати и гравитация и свет - волны поперечные , а ведь та же скорость волн несомненно отражает св-во среды(какие, в случае ее отсутствия?) , а обе могут распространяться без нее в вакууме. Да, согласен, что различие в величине сил на много порядков - обескураживает, но мне на ум приходит такая аналогия : движение обЪекта и перемещение его тени - это , как говорят в Одессе, две большие разницы, но оба явления вызваны одним и тем же ОБЪЕКТОМ!!!. Так, что как то слишком много совпадений, чтобы быть просто случайностью

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2021. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!