новости космоса
3916 15
15 августа 2020 21:48:42

Самая быстрая звезда, когда-либо найденная, движется со скоростью 8% скорости света

В центре нашей галактики сотни звезд вращаются вокруг сверхмассивной черной дыры. Большинство этих звезд имеют достаточно большие орбиты, чтобы их движение описывалось ньютоновской гравитацией и законами движения Кеплера. Но некоторые орбиты настолько близки, что их орбиты могут быть точно описаны только общей теорией относительности Эйнштейна. Звезда с наименьшей орбитой известна как S62. Самое близкое приближение к черной дыре заставляет ее двигаться со скоростью более 8% скорости света.

Сверхмассивная черная дыра нашей галактики известна как Стрелец A. Это масса около 4 миллионов Солнц, и мы знаем это из-за звезд, которые вращаются вокруг нее. На протяжении десятилетий астрономы отслеживали движение этих звезд. Вычисляя их орбиты, мы можем определить массу черной дыры.

Наиболее изученная звезда, вращающаяся вокруг черной дыры, известна как S2. Это яркая голубая гигантская звезда, которая обращается вокруг черной дыры каждые 16 лет. В 2018 году S2 приблизилась к черной дыре вплотную, это дает нам возможность наблюдать эффект относительности, известный как гравитационное красное смещение. Если вы подбрасываете мяч в воздух, он замедляется при подъеме. Если вы направите луч света в небо, свет не замедлится, но гравитация заберет часть его энергии. В результате луч света становится красным, когда он поднимается из гравитационного колодца. Этот эффект был замечен в лаборатории, но S2 дал нам возможность увидеть его в реальном мире. Конечно же, при близком приближении свет S2 сместился к красному, как и было предсказано.

В течение многих лет S2 считалась самой близкой звездой к этой черной дыре, но затем была открыта S62. Как недавно обнаружила команда ученых, это звезда примерно вдвое массивнее Солнца, которая обращается вокруг черной дыры каждые десять лет. По их расчетам, при самом близком приближении ее скорость приближается к 8% скорости света. Это так быстро, что в игру вступает замедление времени. Час на S62 будет длиться около 100 земных минут.

Из-за своей близости к черной дыре S62 не следует по кеплеровской орбите. Вместо того чтобы быть просто эллипсом, он следует за движением спирографа, где его орбита прецессирует примерно на 10° с каждым циклом. Этот вид релятивистской прецессии впервые наблюдался на орбите Меркурия, но только как небольшой эффект.

Осенью 2022 года S62 сделает еще один близкий подход к черной дыре. Это должно позволить астрономам проверить эффекты теории относительности даже более точно, чем близкое приближение S2.


(Добавил: Nikola)

комментарии
1
itatel66 · 15-08-2020

На указанной скорости S62 ее не разорвёт гравитация ЧД?

2
Nablydatel94 · 15-08-2020

Вижу идущего поземле,
Вижу ползущего под землёй,
Вижу плывущих над землёй.
Не вижу что это ошибка...
:-)

3
nazar24 · 15-08-2020

Почему на рисунке отсутствует т/н СМЧД?
Это наверное потому, даже художник не решился показать "святой" облик СМЧД, так как, это уже для них, как четвертый ипостась Святой Троицы. /ятд/

4
Nablydatel94 · 15-08-2020

Кстати, похоже!
Две верхние, через третью, нижнюю!

5
postoronnim_-2 · 16-08-2020

itatel, даже если средняя скорость S62 по орбите будет вдвое меньше -- 12 000 км/сек., то длина орбиты составит примерно 12 000 х 60 х 60 х 24 х 365,25 х 10 = 3 786 912 000 000 км. Но, так как средняя скорость, скорее всего, составляет примерно 75 % от максимальной, то и длина орбиты, соответственно будет больше. А уж примерное расстояние в переэсэмчедее посчитайте сами, если Леонид не снизойдет до нашей физико-математической немощи... :-) Но, по моему малосведущему мнению, счет там будет идти на десяток или даже два десятка световых дней! Вряд ли на таком расстоянии даже такое чудище обло и огромно, как СМЧД, способно бедняжку разорвать.

6
3717 · 16-08-2020

Не разорвёт. Звезда - не твёрдое тело. И до предела Роша там далеко.

7
3717 · 16-08-2020

Уважаемый редактор, может, лучше про реактор? Вы зачем статьи дублируете? Не о чем писать - пишите про историю, про кошмонафтов.

8
Leonid3139 · 16-08-2020

postoronnim_, я просматриваю данные в других источниках, чуть ранее, чем они появляются здесь.
Понятие "самая быстрая" имеет разный смысл: или максимальная скорость, или минимальный период -- по этому показателю быстрее всех S4671 с периодом 7.6 года (и минимальным расстоянием 144 а.е.), вот я чуть и перепутал.
A S62 подходит к нашей СМЧД на расстояние 16 а.е. и период её 9.9 года.
( 37, кстати точка Лагранжа L1 в этом положении находится от центра звезды на расстоянии ~1700000 км, что всего почти в два раза больше радиуса звезды массой 2 солнечных, так что к "не разорвёт" надо добавлять "пока".)
При таких вводных (и массе СМЧД в 4200000 солнечных) орбита представляет эллипс с максимальным расстоянием ~1500 а.е. (скорость в этом положении всего-то 227 км/сек) и максимальной скоростью 21500 км/сек ( 7.2% световой).

9
Leonid3139 · 16-08-2020

Ну и до кучи: на 16 а.е. гравитационное покраснение Z=0.0026 и соответствующее замедление времени в 1,00000337 раз :-)

10
postoronnim_-2 · 16-08-2020

Leonid, спасибо! Жаль, что в двух тутошних заметках не привели параметров орбиты, а сам я на сей раз поленился поискать источник поподробнее и, вдобавок, не сообразил, что такая скорость может быть в периэсэмчедее только при чрезвычайно вытянутом эллипсе... Позор на мою седую голову!

11
allozovsky5 · 18-08-2020

Leonid, разве гравитационное замедление времени в данном случае будет не порядка (1 – 2z)^(–1/2) ≈ 1 + z = 1.0026 (и сравнимо по величине с замедлением времени от скорости)? Если взять отношение радиуса Шварцшильда Rs к радиусу орбиты R, получим эффект замедления того же порядка: (1 – Rs/R)^(–1/2) = (1 – 1/215)^(–1/2) = 1.0023.

12
Leonid3139 · 18-08-2020

allozovsky, а где вы взяли такую формулу для коэффициента замедления времени от Z: "(1 – 2z)^(–1/2)" ?

13
allozovsky5 · 18-08-2020

Я исходил из z ≈ Rs/2R и t/t₀ ≈ (1 – Rs/R)^(–1/2) как оценок для смещения и замедления.

14
Leonid3139 · 18-08-2020

allozovsky, да, формула верная для расстояний много бОльших горизонта событий, под которую подходит и обозначенное расстояние 16 а.е.
Для расстояний близких к горизонту точная формула для волнового числа: Zg = (1/(1-(2*G*M/(R*c^2))^0.5)-1) в системе СИ.
Но полагать, что красное смещение на 100% обусловлено замедлением времени мне кажется ошибочным. Время влияет на ВСЕ процессы, в т. ч. и на, скажем, слияние чёрных дыр, а для них у горизонта событий время растягивается в бесконечность и мы никогда не дождёмся окончания слияния, график гравитационных волн должен был бы заканчиваться ПОСТЕПЕННЫМ затуханием амплитуды и увеличением периода. Посмотрите на эти графики.
А если предположить, что гравитация затрудняет ПРОЦЕСС излучения фотонов вмешиваясь в перестройки электронных уровней атомов, то указанное противоречий с бесконечно растянутым временем получает разрешение.
Поэтому я и подбираю сначала "скорость", при которой получается такое же красное смещение, а уже по скорости по известной формуле замедление времени.

15
allozovsky5 · 18-08-2020

Вот мне как раз и было интересно, как вы получили такую оценку гравитационного замедления времени, т.к. по моим (грубым) подсчётам оно по порядку величины сравнимо с релятивистским замедлением из-за скорости и совместно они дают порядка 0.5...0.6% – т.е. примерно +20 секунд на час.
Утку про 100 минут, по-видимому, запустил Brian Koberlein у себя в блоге: briankoberlein.com/blog/need-for-speed/ и в статье для Universe Today от 13 августа: www.universetoday.com/147447/fastest-star-ever-seen-is-moving-at-8-the-speed-of-light/
Потом её перепечатали на phys.org: phys.org/news/2020-08-fastest-star.html – и там народ тоже не понял, откуда взялись эти 100 минут. Очевидно, автор просто ошибся в расчётах, случайно приняв 8% (0.08) за 80% (0.8) – тогда действительно получилось бы t/t₀ = (1 – 0.8²)^(–1/2) = 1/0.6 = 10/6 и час растянулся бы до 100 минут.
Ну и в исходной научной статье от 7 февраля &#40arxiv.org/pdf/2002.02341.pdf), из которой брались данные, про замедление времени вообще ничего не говорится – просто признаются заметные релятивистские эффекты. Поэтому было интересно их оценить.

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!