новости космоса
1491 38
14 мая 2022 19:01:39

Ветры черных дыр уже не такие, как раньше

В течение первых миллиардов лет существования Вселенной ветры, дующие от сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, были гораздо более частыми и мощными, чем те, которые наблюдаются в современных галактиках, примерно 13 миллиардов лет спустя. Такие ветры были настолько мощными, что замедляли рост сверхмассивных черных дыр, из которых они исходили. Таковы результаты исследования под руководством трех ученых из Итальянского национального института астрофизики (INAF) в Триесте, опубликованные сегодня в журнале Nature.

Работа основана на наблюдениях 30 квазаров, полученных с помощью Очень большого телескопа (VLT) в Паранальской обсерватории ESO в Чили. Квазары - это чрезвычайно яркие точечные источники в ядрах далеких галактик, излучение которых возникает из-за интенсивной активности центральных сверхмассивных черных дыр, всасывающих окружающую материю. Галактики-хозяева этих квазаров наблюдались в период космического рассвета, когда возраст Вселенной составлял от 500 миллионов до 1 миллиарда лет.

"Впервые мы измерили долю квазаров в молодой Вселенной, демонстрирующих ветры черных дыр", - говорит Мануэла Бишетти, научный сотрудник INAF в Триесте и первый автор нового исследования. "В отличие от того, что мы наблюдаем в более близкой к нам Вселенной, мы обнаружили, что ветры черных дыр в молодой Вселенной встречаются очень часто, имеют высокую скорость, достигающую 17 процентов от скорости света, и вбрасывают большое количество энергии в галактику-хозяина".

Около половины квазаров, наблюдаемых в этом исследовании, демонстрируют ветры черных дыр, которые встречаются гораздо чаще и в 20 раз мощнее, чем те, которые были известны в квазарах более близкого к нам космоса, когда возраст Вселенной составлял около 4 миллиардов лет.

"Наблюдения за черными дырами в молодой Вселенной показывают, что они растут гораздо быстрее, чем их галактики-хозяева, тогда как в локальной Вселенной, как мы знаем, черные дыры и галактики коэволюционируют", - добавляет соавтор исследования Кьяра Ферульо, исследователь INAF в Триесте. "Это означает, что в какой-то момент во Вселенной должен был сработать механизм, замедляющий рост черных дыр. Наши наблюдения позволили нам идентифицировать этот механизм в ветрах черных дыр, возникавших, когда возраст Вселенной составлял 0,5-1 миллиард лет".

Таким образом, энергия, выделяемая ветрами, могла остановить дальнейшую аккрецию материи на черную дыру, замедлить ее рост и положить начало фазе "общей эволюции" между черной дырой и принимающей ее галактикой. "Это исследование позволило нам определить эпоху в истории Вселенной, когда влияние ветров черных дыр стало значительным", - добавляет Бишетти. "Это оказывает огромное влияние на наши знания о начальных фазах роста черных дыр и их галактик, устанавливая сильные ограничения на модели, описывающие формирование первых галактик".

Совершенно неожиданное открытие стало возможным благодаря высококачественным данным инструмента Xshooter, установленного на VLT в рамках большой программы ESO, включающей около 250 часов наблюдений.

"Квазары - одни из самых ярких объектов, наблюдаемых в ранней Вселенной, но из-за своего расстояния они довольно слабые с точки зрения наблюдаемой величины", - объясняет соавтор Валентина Д"Одорико из INAF в Триесте и главный исследователь программы наблюдений. "Большие затраты времени на наблюдение этих объектов и уникальные возможности X-shooter в плане эффективности, охвата длин волн и разрешающей способности позволили нам получить спектры очень хорошего качества, что и позволило получить этот интересный результат".

"У нас уже несколько лет есть основания полагать, что черные дыры в миллиард раз массивнее Солнца... могут запускать мощные ветры, несущиеся со скоростью, равной 20% от скорости света, в свое окружение", - добавляет Андреа Феррара, профессор Scuola Normale Superiore (SNS) и соавтор исследования. "Сегодня у нас есть подтверждение этому благодаря данным, полученным с помощью европейского телескопа. SNS внесла свой вклад в теоретическую интерпретацию. Открытие этих впечатляющих галактических ветров в столь отдаленные времена могло иметь огромные и пока еще не изученные последствия для рождения и эволюции галактик, подобных нашей. Мы будем решать эти вопросы в ходе продолжения этого исследования".

Изначально программа не была рассчитана на эту научную цель, а предполагала изучение в первую очередь межгалактического газа в ранней Вселенной. На основании информации, полученной от более близких квазаров, считалось, что такие ветры встречаются редко. "К счастью мы обнаружили, что эти ветры очень распространены в молодой Вселенной, что усложнило наш анализ, но дало нам возможность обнаружить очень важный результат".


(Добавил: RoboAstroNews)

комментарии
1
Гришин_С_Г126 · 14-05-2022

Если считать, что квазар - это выходной конец вихревой трубки
в центре галактики, входной конец которой обладает свойством
чернодырности, то толкование многого в космологии может упроститься.

2
ostman26 · 14-05-2022

Раньше законы природы были одними, а теперь другими. Интересный вывод. Нет, скорее так: раньше во Вселенной шли процессы одни, теперь другие. То есть квазар может быть совсем не тем, что мы о нём думаем.

3
Teddy52 · 14-05-2022

Раньше средняя плотность вещества была существенно выше. Из за этого и более высокие мощности аккреции.

4
MP183 · 14-05-2022

Всем закрыть окна)

5
Leonid3157 · 14-05-2022

Для ясности; на момент разделения вещества и излучения средняя плотность Вселенной была больше в 20 -- 30 раз. (Нижний предел e^3 = ~20.08...)
8-))

6
viktorchibis61 · 15-05-2022

«ветры были настолько мощными, что замедляли рост сверхмассивных черных дыр, из которых они исходили».
.
Ощущаете парадокс? Из СМЧД дуют мощные ветры материи (заряженных частиц), при этом СМЧД растут. Это возможно только в том случае, если ускорителем заряженных частиц является мощное электрическое поле электрического диполя СМЧД. В приполярной области частицы одного заряда отталкиваются этим полем и образуют ветры, а частицы противоположного заряда втягиваются в СМЧД. На противоположном полюсе движение заряженных частиц разной полярности противоположное. При этом, кстати, уравновешивается реактивный эффект, действующий на саму СМЧД (масса электронов меньше, зато скорость больше). PS: Никакая магнето-динамо-машина такой динамики движения заряженных частиц обеспечить не может.
Снижение этих ветров в зрелых галактиках результат не снижения плотности газа, а результата наступления равновесия в процессе падения вещества в центр галактики. До этого приток вещества был больше. Какова причина изменения этой динамики предстоит ещё в деталях разобраться. Простой ответ – звезд загорелось больше. Leonid, если захочет, поправит.

7
Teddy52 · 15-05-2022

Откуда парадокс? Ветра дуют в полярных направлениях, а вещество падает в экваториальной плоскости.
Никакого диполя не наблюдается даже близко. Надо вспомнить, что основной положительной частицей является протон, а отрицательной - электрон, имеющие разницу в массе в две тысячи. Так что парадокс в лишь в том, как вы не видите в упор этого противоречия в своей модели.

8
Teddy52 · 15-05-2022

И еще не понятно. Допустим, ваш вариант преонной теории верен. Откуда следует, что в ЧД находится супердиполь?

9
Zubkov29 · 15-05-2022

А если молодая звезда с джетами или небольшая чёрная дыра тоже с джетами попадёт в границы "пузырей Ферми" можно ли что-то будет сказать о полярностях?

10
Teddy52 · 15-05-2022

Говорить будет можно, в том числе о полярностях, кучу всего. Язык-то без костей.

11
viktorchibis61 · 16-05-2022

Вещество падает в ЧД не в экваториальных, а в полярных областях. Подтверждением тому являются полярные сияния (в случае магнитного поля), или расчет Leonida (в случае электрического диполя).
Ваше глубокое замечание насчет масс протона и электрона не понял. По-вашему, я не учитываю это в своей модели? В чем здесь парадокс?
Все преоны-симплы имеют электрический заряд (плюс или минус) и магнитный момент. В процессе коллапса сверхновая-НЗ-ЧД все симплы-бублики нейтронов лопаются в симплы-спирали. Процесс происходит в мощном МП НЗ. Магнитные моменты всех симплов-спиралей выравниваются, а симплы-спирали сепарируются по зарядам в два пучка, из которых образуются два симпла-супербублика с разными зарядами и встречными магнитными моментами, образующими магнитную подушку между супербубликами. Это и есть супердиполь.

12
viktorchibis61 · 16-05-2022

Zubkov, у звезды джет имеет магнитную природу. А вот если в полярную область СМЧД-диполя попадет ЧД-диполь, то ЧД-диполь развернётся к СМЧД-диполю противоположным полюсом, и начнет работать диполь-дипольное притяжение, в результате чего ЧД-диполь будет проглочена СМЧД-диполем.

13
nick_s79 · 16-05-2022

Teddy, "..Надо вспомнить, что основной положительной частицей является протон, а отрицательной - электрон, имеющие разницу в массе в две тысячи. Так что парадокс в лишь в том, как вы не видите в упор этого противоречия в своей модели.."
А Вы можете сделать хотя бы прикидочный расчет "ветра" формируемого СМЧД? Ну, чтобы хоть как то обосновать Вашу гипотезу механизма образования джетов. А то как бы по факту таких оценок не получить вместо "ветра" легкий сквознячок..
Ведь Ваш язык, как и у всех нас, тоже без костей))

14
Leonid3157 · 16-05-2022

nick_s, сама по себе ЧД никаких "ветров" не дует, она чёрная по определению :-))
А значит эти "ветры" появляются при поглощении вещества через аккреционный диск.
В этом диске тоже по определению вещество имеет первую космическую скорость, и могло бы вращаться в диске миллиарды лет (как Земля вращается вокруг Солнышка). Чтобы упасть в ЧД надо эту скорость уменьшить, т.е. уменьшить свою кинетическую энергию. Для этого имеется лишь два способа через излучение электромагнитных (фотонов) и гравитационных волн, причём последние в случае СМЧД весьма слабы.
Оценить величину необходимого сброса энергии просто -- объект падающий издалека на границе событий должен иметь ВТОРУЮ космическую скорость (300 000 км/сек), а имеет в аккреционном диске ПЕРВУЮ (212 000 км/сек). Вот эта разница энергии ( m*c^2/2 - m*(c/sqrt(2))^2/2 = m*c^2/4 ) и сбрасывается через излучение в аккреционном диске.
Вспоминаем про эффект давления света и получаем эти "ветры" из газа, который хотел упасть в ЧД, но ему не повезло.
А как магнитное поле сгенерированное тем же аккреционным диском разгоняет "джеты", вам расскажет коллега Teddy :-))

15
Teddy52 · 16-05-2022

Гипотеза образования джетов не моя, а общепризнанная научная. Мы тут не открытия делаем, а занимаемся научпопом.
Причем она не чисто выковыренная указательным пальцем из носовой полости, а основана на измерениях окружения ЧД. Эти измерения я тут неоднократно приводил в виде картинок, сформированных, например, нашим Радиоастроном и Спектром РГ. Никаких электрических полей диполей (которые легко детектируются по эффекту Штарка) там нет и в помине. А магнитные поля по поляризации и эффекту Зеемана не только определены по величине, но и по форме.
Механизм разгона частиц - "шнек" жгута магнитного поля. Симметричный по условиям в обе стороны. Вброс частиц в джеты происходит из плоскости аккреционного диска своего рода протуберанцами - возмущениями магнитного поля аккреционного диска. Джет может быть ассиметричным по условиям вброса вещества, но принципиально условия симметричны, что видно по всем измерениям.

16
Teddy52 · 16-05-2022

"Вещество падает в ЧД не в экваториальных, а в полярных областях".
Как это возможно? Это как заходить в помещение через дверь, из которой выбегает толпа. Вы перепутали черное с белым.

17
nick_s79 · 16-05-2022

Leonid3, Оно конечно здорово. Однако объекты, падающие на границу событий со второй космической скоростью - пересекут эту границу не задерживаясь на орбите СМЧД. Чего ради им тормозить себя до первой космической?))

18
Teddy52 · 16-05-2022

"Чтобы упасть в ЧД надо ... уменьшить свою кинетическую энергию. Для этого имеется лишь два способа через излучение электромагнитных (фотонов) и гравитационных волн"
Я бы еще указал на унос энергии третьим телом на третьей космической - это и джет и своего рода гравитационный разгон.
Одна часть падает, а другая разгоняется. Причем этот процесс носит волновой характер - магниторотационная неустойчивость. То есть энергию уносят волны магнито-гидродинамической природы.
Можно почитать здесь:
wsyakayawsyachina.narod.ru/astronomy/space_disks.html

19
Teddy52 · 16-05-2022

Ради того, что скорость направлена по касательной к орбите.

20
nick_s79 · 16-05-2022

Teddy, "..Гипотеза образования джетов не моя, а общепризнанная научная.."
У "общепризнанной" науки нет "общепризнанной" модели образования джетов СМЧД. Так что, если Вы на ней настаиваете, то она Ваша))

21
nick_s79 · 16-05-2022

Teddy, "..Ради того, что скорость направлена по касательной к орбите.."
Да ладно!!!))

22
Teddy52 · 16-05-2022

Это в Википедии нет модели джетов. Это от того, что российские исследования джетов "впереди планеты всей", как я уже указывал по нашим космоаппаратам. А СМИ (в том числе наши) наводнены покатушками по Марсу радиоупроавляемых игрушек и твитами Маска о его грандиозных планах, поэтому создается впечатление об отсутствии знаний о джетах.

23
Teddy52 · 16-05-2022

Касательная от того, что масса падающего вещества на несколько порядков меньше массы вещества, которое вращается в диске. Поэтому создается упорядоченное круговое движение в аккреционном диске.
Конечно, если считать, что вещество падает непосредственно в полярных направлениях, то вопрос в другом - как еще не все вещество Вселенной упало в СМЧД.

24
nick_s79 · 16-05-2022

Teddy, Вот резюме из той ссылки, которую Вы дали в комментарии 18: "..К сожалению, мы пока не знаем, как связать хаотическую магнитную турбулентность аккреционного потока в диске с гораздо более упорядоченной структурой магнитного поля в джете. Изучая магнитную турбулентность в различных условиях, мы стремимся понять суть явлений, демонстрируемых спиральными дисками. В том числе и аккреционный диск, который породил нашу Солнечную систему.."

25
viktorchibis61 · 16-05-2022

Во-первых, в АД крутится не гравитирующее вещество, а ионизированное, силы электромагнитного взаимодействия которого с магнитными и особенно электрическими полями гораздо больше сил гравитационного взаимодействия с СМЧД. (Гравитационное взаимодействие преобладает на подлете вещества в начале АД, когда вещество ещё не ионизировано).
Во-вторых, для успешного падения заряженных частиц род ГС СМЧД не обязательно снижать её скорость. Достаточно сдвинуть частицы в приполярную область с помощью силы Leonida, где увеличивается действие электромагнитных сил, и частица падает «в шляпу».
Все фотографии джетов, пузырей Ферми, пузырей eRosita, и дымоходов (в которых непосредственно разгоняются заряженные частицы), показывают асимметричность их размеров, что объясняется существенной разницей масс электронов и протонов.

26
Teddy52 · 16-05-2022

viktorchibis, я не знаю, как с вами дискутировать, если вы постоянно черное называете белым.
Во-первых, ЧД тем и отличается, что гравитация в ней превосходит все силы. А то, что вещество ионизировано, то это аксиома для космоса. Там часто плазму называют газом люди, для которых плазма это что-то потустороннее.
Во-вторых, при сдвиге частиц в приполярную область они попадают в область действия джета и уносятся прочь на околосветовых скоростях в релятивистской струе.
В-третьих, фотографии околоЧДпространства показывают симметричность образований. По крайней мере не в тысячу раз уж точно.
В-четвыртых, повторю, существенных электрических полей вблизи ЧД не зарегестрировано по штарковскому эффекту. Оно и понятно - ввиду большой силы электрических полей их нейтрализация происходит очень быстро. Электрические поля проявляются по вторичным эффектам.

27
Teddy52 · 16-05-2022

nick_s, ссылка про магнитодинамическую неустойчивость, а не про механизмы джетов.
Статья входит в альманах "КОСМОС" Составитель и редактор В.Г. Сурдин М. "В мире науки", 2006, 224 с.
А сама статья ещё старше. За это время в теории механизмов джетов достигнут существенный прогресс.

28
ostman26 · 16-05-2022

Аргументы про большее количество газа не выдерживают критики. При столкновении галактик, газа в их центры падает не меньше, чем в былые времена. Однако ни одна радиогалактика не дотягивает по мощности до квазаров. Поэтому, как-то сомнительно утверждение, что количество газа влияет на мощность излучения квазара. Тем более, если квазар накрыт толстой "шубой" из газа, то он будет вообще не виден, или будет виден как яркий ИК-источник. А джеты от такого квазара не смогут пробить газовую "шубу" и будут рассеиваться по галактике.

29
Teddy52 · 16-05-2022

Квазары не носят шуб. Они носят хала хупы аккреционных дисков, аизлучают джетами. Излучение сконцентрировано в узком ручке, поэтому их так хорошо видно, как лучи маяков.

30
nick_s79 · 16-05-2022

Teddy, "..За это время в теории механизмов джетов достигнут существенный прогресс.."
Буду реально благодарен за целеуказание)

31
Teddy52 · 16-05-2022

Да, хорошо бы составить литобзор.

32
viktorchibis61 · 17-05-2022

Уширение спектральных линий неотъемлемая часть астрофизической спектроскопии. Причиной уширения является не только эффект Штарка, но и Доплеровское уширение, и эффект Зеемана, и Хольцмарковское уширение.
В основном все эти уширения проявляются в плазме, содержащей нейтральные водородоподобные атомы, в видимой спектральной области, или соседних областях спектра, и относительно слабых полей, создаваемых самой плазмой. Для окрестности СМЧД эти условия крайне заужены.
Кстати, электрическое поле, также, как и магнитное, успешно поляризует электромагнитное излучение (которое содержит, как магнитный, так и электрический вектор напряженности). Так что, какое поле поляризует излучение в окрестности СМЧД, надо ещё посмотреть.
Размеры области дымоходов отличаются не в тысячи раз, потому что ускорение заряженных частиц происходит не в вакууме, а газово-плазменной среде с определенной плотностью, влияющей на длину свободного пробега частиц.
«при сдвиге частиц в приполярную область они попадают в область действия джета и уносятся прочь на околосветовых скоростях» — это какое-то новое слово в науке. Я всегда считал, что заряженные частицы формируют джеты, а у Вас джеты тащат заряженные частицы.
«ЧД тем и отличается, что гравитация в ней превосходит все силы». Без комментарием.

33
ostman26 · 17-05-2022

Квазары не носят шуб
__________________
Правильно. Квазар в шубе просто невидим. Значит, квазар образуется уже после того, как шуба становится дырявой. То есть когда газа в галактике уже мало, а не много, как в этой статье.

34
Гришин_С_Г126 · 17-05-2022

"Таким образом, энергия, выделяемая ветрами, могла остановить дальнейшую аккрецию материи на черную дыру, замедлить ее рост и положить начало
фазе "общей эволюции" между черной дырой и принимающей ее галактикой.
"Это исследование позволило нам определить эпоху в истории Вселенной,
когда влияние ветров черных дыр стало значительным", - добавляет Бишетти.
"Это оказывает огромное влияние на наши знания о начальных фазах роста
черных дыр и их галактик, устанавливая сильные ограничения на модели,
описывающие формирование первых галактик".
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Так ветры же опоследованное следствие аккреции вещества на вход
в вихревую трубку в центре галактики, обладающий свойством "чернодырности".
Как ветры, проистекающие из её выходного конца, могут приостанавливать
аккрецию вещества на вход в неё? Скорее, наоборот.
Всё дальнейшее тоже сомнительно.

35
Гришин_С_Г126 · 17-05-2022

Teddy52 · 15-05-2022: "Откуда парадокс? Ветра дуют в полярных направлениях,
а вещество падает в экваториальной плоскости".
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Там, где центробежная сила наибольшая?

36
Teddy52 · 18-05-2022

"у Вас джеты тащат заряженные частицы"
Магнитные поля тащат заряженные частицы.

37
Teddy52 · 18-05-2022

Уширение в разных процессах дает разную форму линий, по которой их можно отличить. Где гауссиана, где экспонента и т.п. Кроме того, можно проследить связь ширины различными параметрами.

38
Teddy52 · 18-05-2022

ostman, Если квазар невидим, это не значит, что его нет. Просто его джет упирается в окружающее облако газа/плазмы. А много/мало - это не физика, а разговор на базаре. Можно выделить четыре фазы по мере разрежения:
- облако вокруг квазара закрывает квазар и его джеты,
- облако открывает полюса и мощный джет вырывается в пространство,
- облако слабое и квазар слабеет,
- нет облака и квазар засыпает.

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.

© 2002-2022. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!