Dr. Jane Lisin Dai og professor Enrico Ramirez-Ruiz fra Niels Bohr Institute presenterte en viktig datamaskinmodell. Den kan brukes til å studere tidevannsforstyrrelser - sjeldne, men ekstremt kraftige hendelser i galaktiske sentre.
Tidevannsforstyrrelse
I midten av hver stor galakse skjuler et supermassivt sort hull, som er millioner og milliarder ganger mer massivt enn solen. Men de fleste er vanskelige å observere fordi de ikke sender ut stråling. Dette skjer når bestemt form materiale trekkes inn i det ekstremt kraftige gravitasjonsfeltet til det sorte hullet. Omtrent hvert 10.000. år i én galakse kommer en stjerne farlig nær hullet, og sistnevntes gravitasjon river objektet fra hverandre. Denne hendelsen kalles gravitasjonsflod.
I denne prosessen blir det sorte hullet fylt med stjernefragmenter Viss tid. Når stjernegass forbrukes, frigjøres enorme mengder stråling. Takket være dette kan du studere egenskapene til hullet.
Samlet modell
Ved høyvann slipper noen hull ut Røntgenstråler, og andre - synlig lys og UV. Det er viktig å forstå dette mangfoldet og sette sammen hele puslespillet. I den nye modellen prøvde de å ta hensyn til synsvinkelen til en jordisk observatør. Forskere studerer universet, men galakser er tilfeldig orientert.
Den nye modellen kombinerer elementer fra generell relativitetsteori, magnetfelt, stråling og gass, noe som gjør det mulig å vurdere en tidevannshendelse med forskjellige punkter visjon og samle alle handlinger i en enkelt struktur.
Samarbeid og utsikter
Arbeidet ble muliggjort gjennom samarbeid mellom Niels Bohr Institute og University of California, Santa Cruz. Forskere fra University of Maryland engasjerte seg også. Moderne dataverktøy ble brukt for å løse problemet. Gjennombruddet ga perspektiv for et raskt voksende forskningsområde.
Konseptet med et sort hull er kjent for alle - fra skolebarn til eldre; det brukes i vitenskaps- og fiksjonslitteratur, i gule medier og videre vitenskapelige konferanser. Men nøyaktig hva slike hull er er ikke kjent for alle.
Fra historien til sorte hull
1783 Den første hypotesen om eksistensen av et slikt fenomen som svart hull, ble fremsatt i 1783 av den engelske vitenskapsmannen John Michell. I sin teori kombinerte han to av Newtons kreasjoner - optikk og mekanikk. Michells idé var denne: hvis lys er en bekk små partikler, da, som alle andre legemer, må partikler oppleve tiltrekning gravitasjonsfelt. Det viser seg at jo mer massiv stjernen er vanskeligere enn lyset motstå dets drag. 13 år etter Michell la den franske astronomen og matematikeren Laplace frem (mest sannsynlig uavhengig av sin britiske kollega) en lignende teori.
1915 Alle verkene deres forble imidlertid uavhentede frem til begynnelsen av 1900-tallet. I 1915 publiserte Albert Einstein den generelle relativitetsteorien og viste at tyngdekraften er krumningen av romtiden forårsaket av materie, og noen måneder senere brukte den tyske astronomen og teoretiske fysikeren Karl Schwarzschild den til å løse et spesifikt astronomisk problem. Han utforsket strukturen til buet romtid rundt solen og gjenoppdaget fenomenet sorte hull.
(John Wheeler laget begrepet "svarte hull")
1967 Amerikansk fysiker John Wheeler skisserte et rom som kan krølles, som et stykke papir, til et uendelig lite punkt og betegnet det med begrepet "Black Hole".
1974 Den britiske fysikeren Stephen Hawking beviste at sorte hull, selv om de absorberer materie uten retur, kan sende ut stråling og til slutt fordampe. Dette fenomenet kalles "Hawking-stråling".
Nå for tiden. Siste forskning pulsarer og kvasarer, samt oppdagelsen av kosmisk mikrobølgebakgrunnsstråling, gjorde det endelig mulig å beskrive selve konseptet med sorte hull. I 2013 kom G2-gassskyen veldig nær nært hold mot et svart hull og mest sannsynlig vil bli absorbert av det, vil observasjoner av en unik prosess gi enorme muligheter for nye oppdagelser av egenskapene til sorte hull.
Hva sorte hull egentlig er
En lakonisk forklaring på fenomenet er slik. Et svart hull er et rom-tid-område hvis gravitasjonsattraksjon så stor at ikke en eneste gjenstand, inkludert lyskvanter, kan forlate den.
Det sorte hullet var en gang en massiv stjerne. Ha det termonukleære reaksjoner støtte i dens dybder høytrykk, alt forblir normalt. Men over tid tømmes energiforsyningen og himmelsk kropp, under påvirkning av sin egen tyngdekraft, begynner å komprimere. Det siste stadiet av denne prosessen er kollapsen av stjernekjernen og dannelsen av et svart hull.
- 1. Et svart hull sender ut en jetstråle i høy hastighet
- 2. En skive av materie vokser til et sort hull
- 3. Svart hull
- 4. Detaljert diagram området med svart hull
- 5. Størrelse på nye observasjoner funnet
Den vanligste teorien er at lignende fenomener finnes i hver galakse, inkludert vårt sentrum. Melkeveien. Hullets enorme gravitasjonskraft er i stand til å holde flere galakser rundt seg, og hindrer dem i å bevege seg bort fra hverandre. "Dekningsområdet" kan være annerledes, alt avhenger av massen til stjernen som ble til et svart hull, og kan være tusenvis av lysår.
Schwarzschild radius
Hovedegenskapen til et sort hull er at ethvert stoff som faller ned i det, aldri kan komme tilbake. Det samme gjelder lys. I kjernen er hull kropper som fullstendig absorberer alt lys som faller på dem og ikke avgir noe av sitt eget. Slike gjenstander kan visuelt fremstå som klumper av absolutt mørke.
- 1. Flytte materie med halve lysets hastighet
- 2. Fotonring
- 3. Indre fotonring
- 4. Hendelseshorisont i et svart hull
Starter fra Generell teori I følge Einsteins relativitetsteori, hvis en kropp nærmer seg en kritisk avstand til midten av hullet, vil den ikke lenger kunne returnere. Denne avstanden kalles Schwarzschild-radius. Hva som nøyaktig skjer innenfor denne radiusen er ikke kjent med sikkerhet, men det er den vanligste teorien. Det antas at alt stoffet i et sort hull er konsentrert i et uendelig lite punkt, og i midten er det et objekt med uendelig tetthet, som forskerne kaller en enestående forstyrrelse.
Hvordan skjer det å falle i et svart hull?
(På bildet ser det sorte hullet Sagittarius A* ut som en ekstremt lys klynge av lys)
For ikke så lenge siden, i 2011, oppdaget forskere en gassky, og ga den det enkle navnet G2, som avgir uvanlig lys. Denne gløden kan skyldes friksjon i gassen og støvet forårsaket av det sorte hullet Sagittarius A*, som går i bane rundt det som en akkresjonsskive. Så vi blir observatører fantastisk fenomen absorpsjon av en gassky av et supermassivt sort hull.
Av siste forskning Den nærmeste tilnærmingen til det sorte hullet vil skje i mars 2014. Vi kan gjenskape et bilde av hvordan dette spennende opptoget vil foregå.
- 1. Når den først vises i dataene, ligner en gassky en enorm ball av gass og støv.
- 2. Nå, fra juni 2013, er skyen titalls milliarder kilometer fra det sorte hullet. Den faller ned i den med en hastighet på 2500 km/s.
- 3. Skyen forventes å passere det sorte hullet, men tidevannskrefter forårsaket av forskjellen i tyngdekraften som virker på skyens for- og bakkant vil føre til at den får en stadig mer langstrakt form.
- 4. Etter at skyen er revet fra hverandre, vil mesteparten av den mest sannsynlig strømme inn i akkresjonsskiven rundt Skytten A*, og generere sjokkbølger i den. Temperaturen vil hoppe til flere millioner grader.
- 5. En del av skyen vil falle direkte ned i det sorte hullet. Ingen vet nøyaktig hva som vil skje med dette stoffet videre, men det forventes at når det faller vil det sende ut kraftige strømmer av røntgenstråler og aldri bli sett igjen.
Video: svart hull svelger en gasssky
(Datasimulering av hvordan mest av gassskyen G2 vil bli ødelagt og absorbert av det sorte hullet Skytten A*)
Hva er inne i et svart hull?
Det er en teori som sier at et svart hull er praktisk talt tomt inni, og all massen er konsentrert i et utrolig lite punkt som ligger helt i sentrum - singulariteten.
Ifølge en annen teori, som har eksistert i et halvt århundre, går alt som faller inn i et sort hull inn i et annet univers som ligger i selve det sorte hullet. Nå er ikke denne teorien den viktigste.
Og det er en tredje, mest moderne og seig teori, ifølge hvilken alt som faller inn i et svart hull oppløses i vibrasjonene av strenger på overflaten, som er utpekt som hendelseshorisonten.
Så hva er en hendelseshorisont? Det er umulig å se inn i et sort hull selv med et superkraftig teleskop, siden selv lys som kommer inn i den gigantiske kosmiske trakten, ikke har noen sjanse til å komme tilbake. Alt som i det minste på en eller annen måte kan vurderes ligger i dens umiddelbare nærhet.
Hendelseshorisonten er betinget linje en overflate hvorfra ingenting (verken gass, støv, stjerner eller lys) kan unnslippe. Og dette er det veldig mystiske punktet uten retur i de sorte hullene i universet.
Astrofysikere har registrert den lengste døden til en stjerne i et svart hull i hele observasjonshistorien - varigheten av prosessen overskred lignende tilfeller med mer enn 10 ganger. Faktum er at det sorte hullet absorberer en stjerne som er dobbelt så stor som solens masse. Ifølge forskere, over tid aktiv overvåking Dette er første gang i universet at en så stor stjerne har dødd i et svart hull. Les om den oppdagede prosessen kan kaste lys over dannelsen av sorte hull med enorm masse en milliard år etter universets opprinnelse.
- Døden til en stjerne nær det sorte hullet XJ1500+0154 slik en kunstner har forestilt seg. Nederst er det et bilde av hva som skjer: i synlig spektrum(til venstre), i røntgenområdet
- nasa.gov
Tilfeldig åpning
Prosessen ble registrert av en internasjonal gruppe forskere, hvis arbeid ble ledet av Dachen Lin fra Space vitenskapelig senter University of New Hampshire. Lignende hendelser i minnet til forskere tok maksimalt omtrent et år, mens prosessen som skjedde ved det sorte hullet kalt XJ1500+0154 startet tilbake i 2005. Stjernen, som døde under påvirkning av tidevannskrefter, ble revet fra hverandre, og et supermassivt svart hull fortsetter å absorbere restene.
Astrofysikere la ved et uhell merke til røntgenstråling som sendes ut av fragmenter av en stjerne oppvarmet til millioner av grader ved hjelp av romteleskop XMM-Newton. I det øyeblikket studerte de en galaksehop kalt NGC 5813 i stjernebildet Jomfruen, 105 millioner lysår fra Jorden. Den sterke strålingen tiltrakk seg oppmerksomheten til forskere på scenen med å analysere bilder av NGC 5813. I 2008 registrerte Chandra-teleskopet at intensiteten av strålingen til et objekt som ved et uhell dukket opp på bildet og var mye lenger unna galaksehopen. studert overskred de første registrerte verdiene med 100 ganger. I de påfølgende årene, inkludert 2014 og 2016, mottok Swift-teleskopet ytterligere data.
Det viktigste er å spise riktig
"Objektet vokser raskt mesteparten av tiden det blir observert," sa James Gillochon fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "Dette antyder noe uvanlig: det sorte hullet forbruker en stjerne som er dobbelt så stor som solen."
Ifølge forskere, under den aktive observasjonen av universet, har døden til en så stor stjerne i et svart hull blitt observert for første gang.
I tillegg bemerket forskerne at den registrerte røntgenstrålingen regelmessig overskrider de tillatte grensene for den såkalte Eddington-grensen. Denne parameteren indikerer forholdet mellom det oppvarmede stoffet som sendes ut og gravitasjonskraften, som tiltrekker stoffet til midten av objektet. Basert på hvordan dette forholdet brytes ned rundt det observerte sorte hullet, har astrofysikere kommet til at det vokser raskere enn det som ble ansett som normalt. Ifølge dem, På lignende måte Supermassive sorte hull kan dukke opp bare en milliard år etter dannelsen av universet. Dette viktig konklusjon, siden eldgamle gjenstander med en så enorm masse - milliarder ganger større enn solen - allerede er registrert, men deres opprinnelse er ikke helt klart.
Siden 1990-tallet har astronomer gjentatte ganger observert forfallet av en stjerne og dens absorpsjon av et svart hull. I denne prosessen, faller under gravitasjonskraften til et massivt objekt, brytes stjernen opp i fragmenter. Stoffet som det besto av er fordelt i form av en flat skive. Det meste absorberes av det sorte hullet, og resten er spredt i verdensrommet.
I et registrert tilfelle, i tillegg til dødsfall massiv stjerne Det er et annet alternativ, ikke mindre spennende. Hvis en stjerne av mer beskjeden størrelse nærmet seg det sorte hullet og gikk helt i oppløsning, ville den observerte effekten være den samme. Fullstendig absorpsjon skjer vanligvis ikke, så denne hendelsen ville blitt sett for første gang i romutforskning.
Siste røntgenbilder
Plasseringen av det sorte hullet, som allerede spøkefullt har blitt kalt det mest glupske som noen gang er observert, faller sammen med den antatte plasseringen romobjekt en enorm masse i sentrum av en liten galakse, der stjernedannelsen foregår aktivt. Det er åpenbart ikke nødvendig å snakke om detaljerte fotografier av hva som skjer i en slik avstand fra Jorden – 1,8 milliarder lysår. Imidlertid presenterte artister sin visjon om døden til en stor stjerne på grunn av et svart hull.
I løpet av de neste årene forventer eksperter et fall i intensiteten av stråling: fragmentene av den enorme stjernen som mater det sorte hullet vil gå tom. Noen av dem vil forsvinne ut i verdensrommet. Astrofysikere bemerker at strålingen allerede har begynt å avta, men objektet beholder fortsatt utrolig lysstyrke.
Som forskerne sa, med kunnskap om muligheten for prosesser med egenskapene som ble identifisert, vil de begynne å søke etter lignende tilfeller. De bemerker imidlertid at de vil fortsette å overvåke XJ1500+0154. For det første vil de være i stand til å spore endringer i stråling, som de spår vil fortsette i rundt 10 år. For det andre krever deres egne konklusjoner fortsatt ytterligere verifisering.
Forskere mistenkte at kraften til radiosmittende utslipp fra et sort hull avhenger av akkresjonshastigheten, men hadde ikke tidligere observert dette forholdet direkte.
Som Kjærlighet Ha ha Wow lei seg Sint
11. november 2014 mottok et globalt nettverk av teleskoper signaler fra en eksplosjon som skjedde 300 millioner lysår fra Jorden da et svart hull rev fra hverandre en forbipasserende stjerne. Astronomer målrettet begivenheten med andre teleskoper, slik at de kunne lære mer om hvordan sorte hull forbruker materie og regulerer veksten av galakser.
Forskere fra Massachusetts Teknologisk institutt(USA) og Johns Hopkins University (USA) fanget opp radiosignaler som overlapper 90 % med de fjerne røntgenutbruddene, men som oppstår med en forsinkelse på 13 dager fra dem. De mener bevisene tyder på en gigantisk stråle av høyenergipartikler som strømmer ut av det sorte hullet som et resultat av fallende stjernemateriale.
En kunstners inntrykk av en stjerne som blir slukt av et svart hull. Kreditt: ESO/L. Calçada
Studiens hovedforfatter, Dehei Pasham, mener at kraften til jetflyet som rømmer fra det sorte hullet på en eller annen måte kontrolleres av hastigheten den mater inn i den ødelagte stjernen. Et "matet" sort hull produserer en sterk stråle, mens et underernært sort hull produserer en svak stråle eller ingen stråle i det hele tatt. Forskere mistenkte at kraften til utslippene var avhengig av akkresjonshastigheten, men hadde ikke tidligere observert dette forholdet direkte.
Diskusjonsemne
Basert på teoretiske modeller utvikling av sorte hull kombinert med observasjoner av fjerne galakser, har forskere generell forståelse av hva som skjer under en tidevannsforstyrrelse: når en stjerne passerer nær et svart hull, stimulerer det sorte hullets gravitasjonskraft tidevannskrefter på stjernen, på samme måte som Månen skaper havvann på jorden. Tyngdekraften til et sort hull er så enorm at det kan ødelegge en stjerne. Stellar rusk er fanget i en virvel av materiale som mater monsteret.
Hele prosessen genererer kolossale energiutbrudd hele veien elektromagnetisk spektrum. Forskere har observert dem i optiske, ultrafiolette og røntgenbånd, så vel som radiobølger. Kilden til røntgenstrålene antas å være ultrakaldt materiale fra de indre områdene av akkresjonsskiven som er i ferd med å falle ned i det sorte hullet, mens den optiske og ultrafiolette strålingen sannsynligvis kommer fra de ytre områdene av akkresjonsskiven.
Hva som genererer radioutslipp under tidevannsavbrudd er imidlertid fortsatt diskutert. Noen forskere antyder at i øyeblikket av stjerneeksplosjonen sjokkbølge sprer seg utover og eksiterer plasmapartikler inn i miljø, som igjen sender ut radiobølger. I et slikt scenario vil mønsteret av radiobølger være radikalt forskjellig fra mønsteret av røntgenstråler som kommer fra stjerneavfall, og den nye studien utfordrer dette paradigmet.
Endre mønster
Dehei Pasham og hans kollega Sjort van Velzen fra Johns Hopkins University så på data registrert fra et utbrudd oppdaget i 2014 globalt nettverk ASASSN (All-sky Automated Survey for Supernovae) teleskoper. Rett etter denne oppdagelsen fokuserte flere teleskoper på dette uvanlig hendelse. Forskere sporet radioobservasjoner fra tre teleskoper over 180 dager og fant en klar samsvar med røntgendata fra samme hendelse, om enn litt forskjøvet i tid. Astronomer fant at datasettene var 90 prosent like når de ble forskjøvet med 13 dager. Det vil si at svingninger i røntgenspekteret dukket opp i radioområdet etter 13 dager.
«En slik avhengighet kan bare bestemmes fysisk prosess, som på en eller annen måte kobler røntgenstrålingen fra akkresjonsstrømmen til radioproduksjonsregionen, forklarer Dehei Pasham.
Fra de samme dataene anslår forskerne at størrelsen på den røntgenproduserende regionen er omtrent 25 ganger størrelsen på Solen, mens den radioutsendende regionen er omtrent 400 000 ganger solens radius. Teamet antyder at radiobølgene sendes ut av en stråle av partikler høye energier, som begynte å strømme ut av det sorte hullet kort tid etter å ha absorbert materiale fra den ødelagte stjernen.
Fordi området av strålen der radiobølgene ble generert er utrolig tettpakket med elektroner, ble det meste av strålingen umiddelbart absorbert av andre elektroner. Først når elektronene beveget seg gjennom strålen ble radiobølgene sluppet ut. Dette var signalet som forskerne til slutt oppdaget. Dermed styres jetens kraft av akkresjonshastigheten som det sorte hullet absorberer røntgenstråleutsendende stjernerester med.
Hvis du ved et uhell kommer for nærme et sort hull, vil du strekke deg ut som spaghetti.
Kraftig stråling vil steke deg før du blir spaghettisert
Før du vet ordet av det, vil et sort hull fortære jorden.
Og samtidig kan et svart hull lage et hologram av hele planeten
Svarte hull har lenge vært en kilde til stor spenning og intriger.
Etter oppdagelsen gravitasjonsbølger, vil interessen for sorte hull helt sikkert øke nå.
Ett spørsmål forblir uendret - hva vil skje med planeten og menneskeheten hvis vi teoretisk antar at et svart hull vil være nær jorden?
Den mest kjente konsekvensen av nærheten til et sort hull vil være et fenomen kalt "spaghettifisering". Kort sagt, hvis du kommer for nærme et sort hull, vil du bli strukket ut som spaghetti. Denne effekten er forårsaket av tyngdekraften som virker på kroppen din.
Tenk deg at føttene dine var først i retning av det sorte hullet.
Siden føttene dine er nærmere det sorte hullet, vil de føle et sterkere trekk enn hodet ditt.
Enda verre, armene dine, fordi de ikke er i midten av kroppen din, vil bli strukket i en annen retning enn hodet ditt. Kantene på kroppen din vil trekke innover. Til syvende og sist vil kroppen din ikke bare strekke seg ut, men også bli tynn i midten.
Følgelig vil enhver kropp eller annen gjenstand, som Jorden, ligne spaghetti lenge før den faller inn i midten av et svart hull.
Hva ville skje, hypotetisk, hvis et sort hull plutselig var nær jorden?
Det samme gravitasjonseffekter, som kan føre til "spaghettifisering", vil umiddelbart begynne å tre i kraft. Til den siden av jorden som vil være nærmere det sorte hullet, gravitasjonskrefter vil handle sterkere enn på motsatt side. Dermed ville hele planetens død være uunngåelig. Den ville blitt revet i stykker.
Hvis planeten var innenfor rekkevidden til et superkraftig sort hull, ville vi ikke engang hatt tid til å legge merke til noe, siden den ville svelge oss på et øyeblikk.
Men før tordenen slår til har vi fortsatt tid.
Hvis en slik ulykke skjedde og vi falt i et svart hull, kan vi havne på en holografisk likhet med planeten vår.
Interessant nok er ikke sorte hull nødvendigvis svarte.
Kvasarer er lyse kjerner fra fjerne galakser som lever av energien fra stråling fra sorte hull.
De kan være så lyse at de overskrider strålingskraften til alle stjernene i deres egne galakser.
Slik stråling oppstår når et sort hull nyter ny materie.
For å være tydelig, det vi fortsatt kan se er materie utenfor det sorte hullets radius. Det er ingenting innenfor handlingsområdet, ikke engang lys.
Under absorpsjon av materie slippes kolossal energi ut. Det er denne gløden som er synlig når man observerer kvasarer.
Derfor fanget gjenstander seg inn nærhet til et svart hull, vil det være veldig varmt.
Lenge før "spaghettifisering" kraftig stråling vil steke deg.
For de som har sett Christopher Nolans Interstellar, kan utsiktene til en planet som går i bane rundt et sort hull bare være tiltalende på én måte.
For at liv skal utvikle seg, er det nødvendig med en energikilde eller en temperaturforskjell. Og et sort hull kan være en slik kilde.
Det er imidlertid én betingelse.
Det sorte hullet må slutte å absorbere noe som helst. Ellers vil det avgi for mye energi til å støtte liv på naboverdener. Hvordan livet ville vært i en slik verden (forutsatt at det ikke er for nært, ellers blir det "spaghetisert"), men det er et annet spørsmål.
Mengden energi planeten vil motta vil sannsynligvis være liten sammenlignet med hva jorden mottar fra solen.
Og habitatet på en slik planet vil være ganske merkelig.
Derfor konsulterte Thorne, da han lagde Interstellar, forskere for å sikre at bildet av det sorte hullet var nøyaktig.
Alle disse faktorene utelukker ikke livet, det er bare at det har et ganske tøft syn og det er veldig vanskelig å forutsi hvordan det vil se ut.