Физики продемонстрировали слияние двух черных дыр

Физики смоделировали слияние двух черных дыр и показали соответствующую анимацию. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Технологического института Рочестера.

Ученые в своем моделировании показали, каким образом каждая из двух вращающихся черных дыр при взаимодействии друг с другом меняет направление оси своего вращения (спин), орбиту вокруг общего центра масс и скорость вращения. Физики наглядно продемонстрировали такие эффекты, как поворот спина черной дыры и прецессию ее орбиты и закончили симуляцию слиянием двух гравитационных объектов.

Для этого ученые использовали суперкомпьютер, который численно решал уравнения общей теории относительности (ОТО) в пост-ньютоновском приближении. В этом случае метрический тензор ОТО раскладывается в ряд, первый член которого соответствует пространству Минковского.

Как отмечают авторы, многие черные дыры, в том числе и сверхмассивные в активных центрах галактик, в ходе своей эволюции могут слиться друг с другом. Например, гравитационные объекты в центрах Млечного Пути и Туманности Андромеды после поглощения последней первой через примерно пять миллиардов лет объединятся в одну.

Свои результаты ученые собираются представить на заседании Американского физического общества, которое состоится 14 апреля в Балтиморе и приурочить их к столетию ОТО Эйнштейна, которую автор опубликовал в ноябре 1915 года.

http://lenta.ru/news/2015/04/10/hole/

Черная дыра, которой не может быть

В феврале 2015 года международная команда исследователей обнаружила черную дыру, которая, мягко говоря, очень их удивила. 

Напомним, сначала китайские астрономы, использующие относительно маломощный 2,4-метровый Лицзянский наземный телескоп, наткнулись на квазар, сиявший спустя 900 миллионов лет после Большого взрыва, причем с рекордной для небесных тел того времени яркостью.

Обратившись за уточнениями к командам более зорких аппаратов, ученые выяснили, что этот квазар представляет (точнее, представлял 13 миллиардов лет назад) массу материи, бурлящей вокруг потрясающе массивной черной дыры, активно эту самую материю поглощающей. По оценкам астрономов, квазар светил как 420 триллионов солнц, а масса его черной дыры к тому времени составляла 12 миллиардов солнечных масс. Для сравнения: масса сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики примерно в четыре тысячи раз меньше. На сегодня это ярчайший квазар ранней Вселенной, содержащий самую массивную черную дыру из известных до сих пор.

Но дело не в рекордах: черная супердыра, по сегодняшним представлениям, вообще не могла образоваться за такое короткое время. Или, если говорить точнее, никто не понимает, как она могла всего-то за 900 миллионов лет набрать такую умопомрачительную массу.

Первое, что приходит в голову, — ошибки в измерениях. Однако, судя по тому, что мы знаем о Вселенной, и по тому, как мы ее «измеряем», они маловероятны. В противном случае журнал Nature, где и появилось сообщение о монструозной черной дыре, просто не опубликовал бы подобную новость.Но дело не в рекордах: черная супердыра, по сегодняшним представлениям, вообще не могла образоваться за такое короткое время. Или, если говорить точнее, никто не понимает, как она могла всего-то за 900 миллионов лет набрать такую умопомрачительную массу.

Прожорливый младенец

Китайские астрономы, первыми заподозрившие подобное безобразие, в ошибки измерения тоже не верят. Их вовсе не смущает факт, что один из самых ярких во Вселенной квазар (минимум в семь раз ярче, чем любые квазары его эпохи) был обнаружен сравнительно маломощным телескопом, в то время как телескопы куда более зоркие этого монстра не заметили. По словам Сяохуэй Фаня (Xiaohui Fan) — астронома из университета штата Аризона, одного из соавторов статьи, это обычная практика, применяемая при поиске новых квазаров.

«Процесс обнаружения подобных объектов состоит из двух шагов. Поскольку квазары не слишком тусклы и встречаются очень редко, чтобы их обнаружить, нужны в первую очередь широкоугольные телескопы, а необходимости в большой апертуре здесь нет. Эта необходимость возникает на втором этапе, когда объект уже найден и нужно провести более точные измерения… То, что мы увидели, немного напоминает младенца огромных размеров. Существующие теории, объясняющие процесс образования черных дыр, накладывают на скорость, с которой растет их масса, определенные пределы. Черная дыра, обнаруженная нами, в них не укладывается», — рассказал доктор Фань в интервью «Ленте.ру».

Прожорливость черных дыр, по словам авторов открытия, ограничивается не столько недостатком «пищи» вокруг, сколько так называемым давлением излучения. Материя, поглощаемая черной дырой, прежде чем безвозвратно уйти за горизонт событий, набирает огромную скорость и начинает ярко «светиться» во всех диапазонах. В результате испускаемые материей фотоны частично компенсируют гравитационное воздействие черной дыры и тормозят процесс поглощения ей массы. Именно это обстоятельство не допускает появления слишком громадных «младенцев».

Черная дыра как черный ящик

Новый парадокс, связанный с черными дырами, который сегодняшняя наука объяснить не может, не слишком обескуражил ученых. Просто в список неясностей и нестыковок, существующих вокруг этих таинственных объектов, добавилась еще одна строчка.

Начать с того, что существование черных дыр пока вообще не доказано и вполне возможно, что вместо черных дыр мы имеем дело со сверхмассивными объектами. Теории данную вероятность отрицают, но, как ни странно, никто еще не доказал, что наблюдаемые во множестве черные дыры являются именно черными дырами, а не чем-нибудь еще.

Это обстоятельство несколько лет назад отметил академик Анатолий Черепащук, директор Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга: «Чтобы доказать, что тело, находящееся в центре нашей Галактики, представляет собой черную дыру, нужно сделать две вещи: во-первых, экспериментально показать, что радиус тела равен так называемому гравитационному радиусу для черной дыры данной массы (а для черного тела в четыре миллиона солнечных масс он равен примерно семи солнечным радиусам), а во-вторых, доказать, что это тело не имеет твердой поверхности, а вместо нее — горизонт событий».

По его словам, обе задачи выполнимы и он надеется, что лет через 20 ученые смогут доказать наличие или отсутствие черных дыр.

А пока мы имеем дело не с небесным телом в обычном понимании этого слова, а с точкой, сингулярностью, вобравшей в себя всю пожранную черной дырой массу с горизонтом событий вместо твердой поверхности, — воображаемой сферой, за пределы которой, по законам релятивистской динамики, не может вырваться даже свет. И внутри этой сферы с пространством и временем, если верить нашим ученым, творятся чудеса.

Цивилизации внутри черных дыр

Самую, пожалуй, фантасмагоричную версию внутренней жизни черной дыры высказал в 2011 году Вячеслав Докучаев, российский физик из Института ядерных исследований РАН: он заявил, что внутри черных дыр могут скрываться цивилизации.

Нет, жизнь в том пространстве, скорее всего, зародиться не может. Любой намек на нее тут же будет сожжен непредставимо жестким излучением «сингулярности». Но согласно сегодняшним представлениям, в черную дыру можно попасть и при этом избежать риска быть разорванным в клочья ее гравитацией.

По словам Докучаева, у некоторых черных дыр есть стабильные орбиты для фотонов и нейтральных частиц. Фотон, пролетая мимо звезды, немного отклоняется в сторону под действием ее тяготения, а уж попав в гравитационную ловушку черной дыры, вообще может закрутиться вокруг нее по орбите наподобие наших спутников. У теоретиков есть модели, в которых, двигаясь по таким орбитам, фотон может на некоторое время забираться под горизонт событий. Правда, выбираясь обратно, он уже попадет в другую вселенную.

Докучаев задался вопросом: можно ли находиться внутри черной дыры, не падая на сингулярность и не улетая в другую вселенную? Иными словами, есть ли такие орбиты для фотонов и других частиц, которые находятся полностью внутри черной дыры?

И такие орбиты ученый нашел. По его мнению, на планетах, движущихся по данным внутренним орбитам, может существовать жизнь. Запредельной гравитации, царящей внутри черных дыр, жители таких планет не чувствуют, поскольку фактически находятся в состоянии свободного падения. Все чудеса, связанные с пространством-временем, существуют только для гипотетического стороннего наблюдателя, но не для них самих. Их планета вращается вокруг сингулярности, словно Земля вокруг Солнца, и на ней никогда не наступит ночь, поскольку в дополнение к свету, идущему от сингулярности, ее освещают фотоны, движущиеся по своим стабильным орбитам.

Докучаев не говорит, что в таких условиях в черной дыре может родиться жизнь. Свет от сингулярности и фотонов наверняка будет непереносим для такого уязвимого процесса. Но он считает, что внутри черной дыры может найти себе прибежище уже развитая цивилизация:

«Эти цивилизации по уровню развития должны обгонять нас на миллионы, если не на миллиарды лет. Если вдруг по каким-то причинам они захотят укрыться в черной дыре, то могут поселиться на уже существующей планете или остаться в собственной "сфере Дайсона". Такие сферы уже много лет назад предложил известнейший американский физик Фримен Дайсон в качестве транспортного средства для межзвездных путешествий. По размеру они могут быть сравнимы с планетами, а внутри сфер могут жить десятки и сотни тысяч людей, поколение за поколением, пока не достигнут цели. И уж они-то, с их уровнем развития, сумеют справиться с прожигающим светом внутри черной дыры».

Три года назад физики обнаружили еще одно препятствие, которое нашим старшим (намного старше!) братьям по разуму нужно преодолеть, чтобы попасть внутрь черной дыры и остаться в живых. Оказалось, что, хотя горизонт событий не является твердой поверхностью, это все-таки реально существующая физическая сфера — область, где свирепствует очень жесткое излучение, способное распылить на элементарные частицы любой попавший туда материальный объект.

О черной дыре как машине времени или кротовой норе между параллельными вселенными мы и говорить не будем, потому что подобные рассуждения давным-давно превратились в общее место. Так что слишком удивляться «младенчику» непозволительно огромных размеров не стоит. Мы даже пока не знаем наверняка, был ли младенчик. А может, младенчика-то и не было?

http://lenta.ru/articles/2015/04/04/blackholechild/

Черные дыры не стирают информацию навсегда, выяснили ученые

Физики уже в течение многих лет не могут разрешить научную проблему, состоящую в том, что черные дыры, поглощающие огромные количества информации, со временем испаряются, при этом вся заключенная в них информация исчезает без следа. 

В новом исследовании ученые показали, что это на самом деле это утверждение не совсем верно.

«Согласно нашим результатам информация не исчезает навсегда, после того как попадет в черную дыру», — говорит Дежан Стойкович, доктор философии и адъюнкт-профессор физики в Университете штата Нью-Йорк в Буффало, США, главный автор новой научной работы.

В новом исследовании оспаривается так называемый «парадокс потери информации», проблема, стоящая перед наукой уже в течение почти 40 лет, начиная с того времени, когда Стивен Хокинг впервые предположил, что черные дыры могут испускать энергию и со временем испаряться. Парадоксальность ситуации состоит в том, что в конечном счете черная дыра исчезает, а с ней исчезает и заключенная в ней информация — а это противоречит принципам квантовой механики, согласно которым информация всегда должна сохраняться.

В новом исследовании Стойкович и его команда рассмотрели в качестве носителей информации не только сами частицы, которые испускаются черной дырой, но и тонкие взаимодействия между этими частицами. В результате проведения математических расчетов исследователи показали, что для наблюдателя, находящегося снаружи черной дыры, возможно восстановить информацию, попавшую внутрь этого космического объекта.

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.

http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=7111

Ученые впервые наблюдали обеднение галактик из-за черных дыр

Астрофизикам из США, Великобритании и Испании впервые удалось наблюдать, как сверхмассивная черная дыра порождает мощный ветер, который изгоняет газ из галактики. 

Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте НАСА.

Ученые заметили, что наличие гигантской дыры в звездной системе приводит к возникновению сильных потоков частиц из ее аккреционного диска, разгоняющихся до релятивистских скоростей (в данном случае — около четверти скорости света). Этот космический ветер с энергией, в триллион раз превышающей энергию солнечного излучения, выгоняет из центра галактики газопылевые облака, которые служат основным материалом звездообразования. Таким образом из центральных областей галактики ежегодно удаляется материя массой около 800 солнц.

Галактика IRAS F11119+3257 расположена в созвездии Большой Медведицы и образована, как полагают ученые, в результате столкновения двух других звездных систем. За ее активным центром, включающим в себя сверхмассивную черную дыру, которая в 16 миллионов раз тяжелее Солнца, астрофизики наблюдали при помощи орбитальных телескопов Suzaku (в рентгеновском диапазоне) и Herschel (в инфракрасном диапазоне).

Как отмечают исследователи, им удалось впервые отследить такой процесс. Полученные данные в целом подтверждают теории, в которых замедление интенсивности звездообразования в галактиках связывается с расположенными в их центрах черными дырами. Ученые собираются продолжить свои наблюдения и обнаружить аналогичные процессы в других звездных системах.

http://lenta.ru/news/2015/03/26/smbh/

Барьеры защищают молекулы вокруг сверхмассивной черной дыры

Исследователи, используя Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую решетку (ALMA), обнаружили участки, в которых органические молекулы выдерживают интенсивное излучение вблизи сверхмассивной черной дыры в центре галактики NGC 1068, также известной любителям астрономам как M77.

Сложные углеродсодержащие молекулы, как считается, легко разлагаются под воздействием рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, которые пронизывают пространство вокруг сверхмассивных черных дыр. Новые данные ALMA показывают, что очаги спокойствия могут существовать даже в этой бурной области, скорее всего, из-за плотных областей газа и пыли, которые защищают молекулы от летального облучения.

Межзвездный газ содержит широкий спектр молекул, которые отличаются в зависимости от окружающей среды. Это позволяет ученым определить температуру и плотность некоторых регионов путем изучения их химического состава. Астрономы давно изучают молекулярные спектры около сверхмассивных черных дыр, в окружающих их кольцах газа и пыли, и околоядерных дисках, которые кормят активную черную дыру. Эти регионы имеют важное значение для понимания эволюции галактик. Тем не менее, слабое радиоизлучение от молекул часто усложняет дело.

Чтобы лучше понять высокоэнергетические окрестности вокруг сверхмассивной черной дыры, исследовательская группа во главе с Шуро Такано и Таку Накаджима наблюдала спиральную галактику M77, которая находится в 47 миллионах световых лет от Земли в направлении созвездия Кита.

Эта галактика, как известно, активно кормит центральную черную дыру, которая указывает на существование околоядерного диска. Этот диск, в свою очередь, окружен кольцом звездообразования, шириной 3500 световых лет. Чтобы исследовать эти области, исследовательская группа объединила изображения высокой четкости ALMA с более ранними наблюдениями, сделанными 45-метровым радиотелескопом в Национальной обсерватории Японии.

Новые наблюдения ALMA ясно показывают распределения девяти типов молекул в околоядерном диске и кольце звездообразования. Полученные результаты четко показывают, что распределение молекул изменяется в зависимости от типа молекулы. Монооксид углерода (СО), моносульфид углерода (CS) и метанол (СН3ОН) распределяются и в околоядерном диске, и в кольце звездообразования, а пять типов молекул, в том числе сложные органические молекулы, таких как цианоацетилен (HC3N) и ацетонитрил (CH3CN), в основном сосредоточены в околоядерном диске.

Когда сверхмассивная черная дыра пожирает окружающий материал, этот диск нагревается до экстремальных температурах, испуская интенсивное рентгеновское излучение и ультрафиолетовое излучение. Когда сложные органические молекулы подвергаются воздействию этих излучение, их атомные связи разрываются, и молекулы разрушаются. Астрономы предположили, что такие регионы будут лишены сложных органических веществ. Наблюдения ALMA доказывают обратное: сложные молекулы с большим числом атомов (ацетонитрил и цианоацетилен) сосредоточены вокруг диска черной дыры.

Группа исследователей полагает, что органические молекулы остаются нетронутыми в КНС из-за большого количества газа там, который действует в качестве барьера для рентгеновских и ультрафиолетовых лучей.

Исследователи отмечают, что эти результаты - важный первый шаг в понимании структуры, температуры и плотности газа, окружающего активную черную дыру в M77.

http://www.infuture.ru/article/12797

Найдено редкое недостающее звено семьи черных дыр

Обнаруженный космический объект может быть долгожданным недостающим звеном, которое могло бы помочь конкретизировать семейное древо черных дыр.

Данный объект походит на черную дыру средней массы (ЧДСМ), сообщают астрономы. Называемый NGC-2276-3c, он лежит в рукаве спиральной галактики NGC-2276, на расстоянии около 100 миллионов световых лет от Земли.

Масса ЧДСМ, как полагают ученые, от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч солнечных. Отсюда выясняется, что черная дыра среднего размера и находится между черными дырами звездных масс и черными дырами гигантами, которые скрываются в сердцах галактик, которые могут весить миллиарды солнечных масс.

Исследователи уже давно предполагали существование ЧДСМ, которые, как считается, являются семенами, из которых вырастают сверхмассивные черные дыры. Но такие средние структуры казались призрачными до сих пор.

"Астрономы давно ищут эти средние черные дыры", сообщает соавтор исследования Тим Робертс из университета Дарема в Великобритании. "Были намеки, что они существуют, но ЧДСР были как давно потерянный родственник, который не заинтересован в том, чтобы быть найденным".

Робертс с коллегами изучали NGC-2276-3c в рентгеновском спектре с помощью рентгеновской обсерватории НАСА Чандра, используя европейскую интерферометрическую сеть радиотелескопов.

Объединяя эти наблюдения с известной связью между массой черной дыры и светимостью в рентгеновском и радиодиапазоне, команда рассчитала массу NGC-2276-3c, которая эквивалентна 50 000 масс Солнц.

"Мы обнаружили, что NGC 2276-3c имеет черты черных дыр звездных масс и сверхмассивных черных дыр", говорит соавтор исследования Андрей Лобанов из Института Макса Планка в Бонне, Германия. "Другими словами, этот объект позволяет объединить всю семью черных дыр вместе".

Исследователи также отметили, что черная дыра испускает мощную струю радиоизлучения, которая простирается примерно на 2 000 световых лет в космос. Молодые звезды отсутствуют на пути этой струи на 1000 световых лет или около того, предполагая, что струя рассеивает облака газа, которые иначе сконденсировались бы, образуя звезды, говорят исследователи.

Отдельное исследование о возможном происхождении черной дыры NGC 2276-3c было проведено группой исследователей с Анной Вольтер во главе, из Национального института астрофизики, Милан, Италия, с помощью телескопа Чандра. Они установили, что ежегодно в галактике NGC 2276 формируются объекты массой от 5 до 15 масс Солнца. Такая высокая скорость обусловлена тем, что галактика недавно столкнулась с карликовой галактикой. Ученые сообщают, что NGC 2276-3c образовалась около ядра карликовой галактики.

Оба исследования будут опубликованы в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества.

http://www.infuture.ru/article/12801

Может ли Млечный Путь стать квазаром?

В центре нашей галактики Млечный Путь расположена сверхмассивная черная дыра. Может ли эта черная дыра стать квазаром? 

Для начала давайте освежим в памяти, что такое квазар. Квазар — это то, что получается, когда сверхмассивная черная дыра активно поглощает материал в ядре галактики. Область вокруг черной дыры становится чрезвычайно горячей и испускает яркую радиацию, который мы можем видеть за миллиарды световых лет.

Наш Млечный Путь — это галактика и, как и все галактики, обладает сверхмассивной черной дырой в центре. Может ли эта черная дыра переесть и стать квазаром? Квазары, стоит отметить, весьма редкие события в жизни галактик и происходят, как правило, на ранних этапах эволюции галактики, когда она молода и заполнена газом.

Обычно материал в галактическом диске вращается далеко от сверхмассивной черной дыры, и ему катастрофически не хватает материала. Иногда облако газа или бродячая звезда оказывается слишком близко, его или ее разрывает на части и мы видим короткую вспышку в процессе кормления черной дыры. Но вы не получите квазар, когда черная дыра перекусит звездой. Вам нужно невероятно большое количество материала, скормить дыре много газа, пыли, планет и звезд. Диск аккреции растет; закрученный водоворот материала становится больше нашей Солнечной системы, его температура сравнима со звездной. Этот диск порождает яркий квазар, а не сама черная дыра.

Квазары могут появляться один раз в жизни галактики. И если это происходит, квазар живет всего несколько миллионов лет, пока черная дыра поглощает весь доступный материал, подобно сливному отверстию вашего умывальника. После того как черная дыра все поглощает, диск аккреции исчезает, а свет квазара выключается, официанты уносят пустые блюда.

Звучит жутковато, на самом деле. По мнению ученого Нью-Йоркского университета Гейба Переса-Гиза, хотя квазар может излучать в 100 триллионов раз больше энергии, чем Солнце, мы находимся достаточно далеко от центра Млечного Пути и получим крайне мало света — возможно, одну сотую процента от интенсивности нашего светила.

Поскольку Млечный Путь — галактика среднего возраста, его квазаровые дни, вероятно, уже прошли. Однако вперед грядет мощное событие, которое может породить такую вспышку. Через 4 миллиарда лет Андромеда столкнется с Млечным Путем, поколебав ядра обеих галактик. Во время этого колоссального события, сверхмассивные черные дыры в двух галактиках будут взаимодействовать, путать орбиты звезд, планет, газ и пыль.

Что-то будет выброшено в космос, другое — разорвано и скормлено черным дырам. И если материала хватит, возможно, наш Млечный Путь снова станет квазаром. Что опять же будет совершенно безобидно для нас. Что касается столкновения галактик, то это уже другая история.

Вполне вероятно, что наш Млечный Путь уже был квазаром миллиарды лет назад. И может стать им снова через миллиарды лет. Это достаточно интересное событие, чтобы собраться и ждать его. Всего-то каких-то четыре миллиарда лет. Возможно, бессмертие поможет нам дожить до этого дня.

http://hi-news.ru/space/mozhet-li-mlechnyj-put-stat-kvazarom.html

Открыта рекордно тяжелая черная дыра в центре древнего квазара

Рекордно тяжелая черная дыра массой в 12 миллиардов Солнц была обнаружена в центре квазара, выделяющего невероятное количество энергии. 

Квазар, открытый международной командой исследователей, является самым ярким объектом из когда-либо обнаруженных в ранней Вселенной. SDSS J0100+2802, питающийся от черной дыры, в 420 триллионов раз ярче нашей звезды и в семь раз – самого дальнего из известных науке квазаров.

Квазар SDSS J0100+2802 находится на расстоянии 12,8 миллиарда световых лет от Земли и сформировался спустя 900 миллионов лет после Большого Взрыва.

Это уникальный квазар. Он поможет нам узнать больше о ранней Вселенной, — объяснили ученые из Пекинского университета.

Это открытие также поднимает вопросы о формировании и развитии черных дыр на первых стадиях жизни Вселенной.

Образование такой огромной черной дыры трудно поддается объяснению современными теориями. Эта черная дыра в центре квазара приобрела столь огромную массу в течение короткого периода времени, — заявили исследователи из научной школы астрономии и астрофизики в Австралийском национальном университете.

По словам Юрия Белецкого из Института Карнеги, обнаруженный квазар является уникальной лабораторией для изучения соразвития черной дыры и ее родительской галактики:

Результаты нашего исследования указывают на то, что яркосветящиеся сверхмассивные черные дыры в ранней Вселенной, вероятно, росли быстрее, чем их родительские галактики, хотя для подтверждения этого требуются дополнительные исследования.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

http://hi-news.ru/space/otkryta-rekordno-tyazhelaya-chernaya-dyra-v-centre-drevnego-kvazara.html

Черные дыры окружены сферой из раскаленных газов, выяснили ученые

Наблюдения за черной дырой в созвездии Змеи показали, что подобные объекты окружены практически идеальной сферой из горячих газов, что может объяснять то, как сверхмассивные черные дыры удушают процессы звездоообразования в галактиках, заявляют астрономы в статье, опубликованной в Science.

"Мы знаем, что черные дыры в центрах галактик могут съедать материю, и что этот процесс вырабатывает своеобразный космический "ветер". Мы считаем, что он дирижирует процессом роста галактик. Зная скорость, форму и размеры этих ветров, теперь мы можем понять, насколько они сильны", — заявила журналистам Фиона Харрисон (Fiona Harrison) из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США), руководитель проекта NuSTAR.

Харрисон и ее коллеги раскрыли часть этих параметров, наблюдая за относительно близкой к нам сверхмассивной черной дырой, квазаром PDS 456, расположенной в южной половинке созвездия Змеи на расстоянии в 2,5 миллиарда световых лет.

Он необычайно активен и больше похож на древние квазары, существовавшие на заре жизни Вселенной, чем на относительно тихие сверхмассивные черные дыры на таком же расстоянии от Земли. Это свойство PDS 456 достаточно давно привлекает внимание астрофизиков, изучающих историю эволюции галактик.

"Для астронома, шанс изучить PDS 456 является примерно тем же, как если бы у палеонтолога появилась возможность увидеть и пощупать живого динозавра. Нам удалось изучить физические свойства этой важной части галактик и раскрыть массу мелких деталей, которые нельзя увидеть в древних черных дырах, живших в "век квазаров", — добавил Дэниел Штерн (Daniel Stern) из Лаборатории реактивного движения НАСА (США).

Используя орбитальные рентгеновские телескопы NuSTAR и XMM-Newton, авторы статьи смогли подтвердить, что сверхмассивные черные дыры действительно выбрасывают часть "пережеванной" звездной материи, газа и пыли в виде клуб раскаленного газа. Эти клубы, судя по распределению "горячих" ионов железа, формируют практически идеальную сферу вокруг квазара, и постепенно расползаются по округе.

Данный вывод стал относительно неожиданным открытием для ученых, так как раньше считалось, что выбросы черной дыры выглядят как своеобразные "уши" – относительно узкие пучки горячего газа над и под квазаром, а не как сфера. Как показывают расчеты Харрисон и ее коллег, "объедки" сверхмассивных черных дыр тормозят процессы звездообразования заметно быстрее, чем считалось ранее. Этот вывод может объяснять то, почему в многих галактиках новые звезды не формируются или возникают крайне медленно.

http://ria.ru/science/20150220/1048773727.html

Темная материя подпитывает рост сверхмассивных черных дыр

Давно предполагалось, что размер сверхмассивной чёрной дыры в ядре галактики тесно связан с количеством звёзд, содержащихся в этой галактике. 

Однако новые данные американских астрофизиков свидетельствуют о том, что это утверждение не совсем верно: чёрные дыры подпитываются таинственной тёмной материей.

Каждая галактика располагается внутри массивного гало тёмной материи – невидимой материи, которая, как считается, составляет около 85% всей материи во Вселенной. Чем больше галактика, тем больше и гало тёмной материи. Новое исследование так называемых эллиптических галактик позволило по-новому взглянуть на связи между галактикой и её чёрной дырой, на рост которой каким-то образом влияет невидимая рука тёмной материи.

"Кажется, что существует некая таинственная связь между количеством тёмной материи, содержащейся в галактике, и размером её центральной чёрной дыры, – говорит ведущий автор исследования Акос Богдан (Akos Bogdan) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже. В ходе предыдущих исследований была обнаружена связь между массой центральной чёрной дыры и общей массой звёзд в эллиптических галактиках.

Однако более поздние исследования подтвердили тесную корреляцию между массами чёрной дыры и гало тёмной материи галактики. Правда, исследователям так и не удалось найти объяснение этой взаимосвязи. Во Вселенной количество тёмной материи превышает количество нормальной материи с коэффициентом 6 к 1.

Известно, что тёмная материя демонстрирует гравитационные эффекты – скрепляет галактики и скопления галактик. Каждая галактика окружена ореолом тёмной материи, которая имеет массу как триллионы Солнц и простирается на сотни тысяч световых лет. Для изучения связей между гало тёмной материи и сверхмассивными чёрными дырам Богдан и его коллега из Принстонского университета Энди Гулдинг (Andy Goulding) рассмотрели более трёх тысяч эллиптических галактик.

В ходе своей научной работы учёные опирались на данные, полученные с помощью Слоановского цифрового небесного обзора (Sloan Digital Sky Survey) и немецкой рентгеновской обсерватории ROSAT. Рентгеновские измерения горячего газа, окружающего галактики, помогли определить массу гало тёмной материи (чем больше тёмной материи имеет галактика, тем более горячий газ она способна удерживать). Астрофизики выявили отчётливую связь между массой гало тёмной материи и массой чёрной дыры. Это соотношение оказалось более показательным, чем взаимосвязь между массой чёрной дыры и массой исключительно звёзд галактики.

Такая взаимосвязь может быть объяснена ростом эллиптических галактик. Эллиптическая галактика образуется при слиянии более мелких галактик – их звезды и тёмная материя в таком случае соединяются и смешиваются. Так как тёмная материя "перевешивает" всё остальное, это способствует образованию эллиптической галактики и росту центральной чёрной дыры. "По сути, сам акт слияния как бы намечает гравитационный проект, которому галактика, звёзды и чёрная дыра будут следовать, чтобы выстроить себя заново", – объясняет Богдан.

Научная статья исследователей была опубликована в издании Astrophysical Journal.

http://viknaodessa.od.ua/news/?news=110485

Физики пояснили открытую из-за Интерстеллар особенность черных дыр

Специалисты из США и Британии, которые консультировали создателей ленты Интерстеллар, рассказали подробности о своем открытии, сделанном благодаря подготовке компьютерной анимации к фильму.

Выводы своих исследований авторы изложили в статье для журнала Classical and Quantum Gravity.

Снятый Кристофером Ноланом Интерстеллар стал первым голливудским кино, которое попыталось изобразить черную дыру с точки зрения находящегося неподалеку наблюдателя. Команда физиков вместе с идейным и научных вдохновителем ленты, физиком Кипом Торном, разработала код под названием Двойной негативный гравитационный рендеринг.

Последний позволяет решать уравнения для распространения пучка света в искривленном простанстве-времени у вращающейся черной дыры, производя изображение IMAX-качества.

В статье программисты и физики перечислили базовые уравнения, которые они применили для создания этого кода. Особенностью подхода стало моделирование уравнений для пучков света, а не отдельных лучей.

Среди прочего уравнения описывали такие особенности поведения света у черной дыры Гаргантюа: изменения цвета из-за эффекта Допплера и влияния гравитации на частоту волн, изменение интенсивности от частоты, симулирование бликов на линзе камеры. Ученые поясняют, что изображения были специально упрощены, несколько разойдясь с физической реальностью, для облегчения понимания малосведущих в физике зрителей.

http://nv.ua/techno/science/fiziki-poyasnili-otkrytuyu-iz-za-interstellar-osobennost-chernyh-dyr-34771.html

Может ли галактика Млечный Путь быть порталом в далекую вселенную?

По мнению группы ученых из Индии, Италии и США, наша галактика Млечный Путь может быть космической «червоточиной» — экзотическим коротким путем через Вселенную, который знаком вам по фильмам и книгам из области научной фантастики. 

Такая червоточина может стать альтернативной темной материи и объяснить недостающую массу нашей галактики, заявляют ученые в работе, опубликованной в The Annals of Physics. Более того, червоточина может быть обращаемой. Однако расчеты ученых пока не подтверждают существование галактической червоточины.

Так называемые космические червоточины были главным продуктом научной фантастики многие десятилетия. В книгах и фильмах они представлялись как способ путешествия в далекие миры, такой себе короткий путь через Вселенную. Такая червоточина была изображена в недавно вышедшем фильме «Интерстеллар». Как бы то ни было, реальные аналоги червоточин в теоретической физике существуют — там они известны как мосты Эйнштейна-Розена.

«Распределение темной материи в нашей галактике имитирует наличие стабильной червоточины, которую мы вывели путем решения стандартного уравнения общей теории относительности», — рассказал доктор Паоло Салуччи из Международной школы передовых исследований в Италии.

Салуччи ссылается на общую теорию относительности Эйнштейна, согласно которой в Млечном Пути должно быть больше массы, чем мы можем рассчитать на основе всех наблюдаемых звезд, планет, пыли и газовых облаков в сумме.

Конечно, это проблема. Не только для Млечного Пути, но и для других галактик. Галактики — как и звезды с планетами — вращаются. Но количества видимой материи в них просто недостаточно, чтобы не дать им разлететься. Они обладают гравитационной тягой, которая мощнее, чем должна быть на первый взгляд. Ученые считают, что эту тягу производит ореол темной материи, который окружает галактику.

Общая теория относительности Эйнштейна, которая отлично работает с гравитацией на космических масштабах, может использоваться для расчета количества присутствующей темной материи. Но что такое эта темная материя? Состоит ли она из экзотических частиц? Является силой другого измерения? Нужно ли нам модифицировать нашу теорию гравитации?

Космологи работали годами над этой и другими теориями, пытаясь объяснить истинную природу темной материи. Однако она остается одной из крупнейших загадок современной космологии.

Команда Салуччи под руководством Фарука Рахамана из Университета Джадавпура в Индии обнаружила, что те же уравнения общей теории относительности, что описывают темную материю, могут также объяснить присутствие червоточин.

Им удалось сделать это (см. иллюстрацию), объединив уравнения с подробной картой распределения темной материи, полученной учеными в 2013 году. Эффекты присутствия червоточины должен быть таким же, как эффект, приписываемый ореолу галактической темной материи.

Однако обычно под червоточинами подразумевается некий проход через материю, позволяющий «срезать» космические расстояния. Может ли быть такой в Млечном Пути? Наша галактика, как и все крупные галактики, обладает сверхмассивной черной дырой в центре. Может ли она быть этой червоточиной?

Как говорит Салуччи, «это не совсем так, и мы пока не решили уравнение Эйнштейна для этого региона. Но вместо этого мы предполагаем, что червоточина может быть размером с целую галактику».

http://hi-news.ru/research-development/mozhet-li-galaktika-mlechnyj-put-byt-portalom-v-dalekuyu-vselennuyu.html

Черные дыры заподозрили в преждевременном старении галактик

Международная группа астрофизиков исследовала влияние черной дыры, расположенной в центре галактики, на скорость старения звездной системы. 

Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Science News.

Хотя астрономы пока полностью не могут объяснить причины, по которым в некоторых галактиках преждевременно прекращается образование звезд, наличие в центрах таких систем активных черных дыр является, вероятно, одним из основных факторов. Так, например, астрономы обнаружили недалеко от галактики J0836 большую массу холодного газа.

По мнению исследователей, это облако когда-то входило в состав J0836, но эта материя для образования новых звезд была выброшена наружу из галактики тогда, когда черная дыра в ее центре была более активной. Свои выводы ученые собираются подтвердить, продолжив наблюдения за галактиками.

Всего в своем исследовании ученые наблюдали за четырьмя эллиптическими галактиками. Все они находятся на расстоянии от 275 миллионов до 375 миллионов световых лет от Земли. В этих галактиках процессы звездообразования прекратились на несколько сотен миллионов лет раньше, чем предсказывают модели эволюции галактики.

http://lenta.ru/news/2015/02/02/coldgas/

10 интересных фактов, которые вы должны знать о черных дырах

Представьте материю, упакованную так плотно, что ничто не может покинуть ее пределы. Ни луна, ни планета, ни даже свет. Таковые черные дыры — точки, в которых гравитационная сила настолько велика, что представляет собой опасность для всего, что случайно перейдет роковую черту рядом с черной дырой. 

Мы часто говорим о том, откуда берутся черные дыры и почему они так важны. Ниже вы найдете десять фактов о черных дырах — освежите в памяти свои знания этих прекрасных объектов.

1. Вы не можете увидеть черную дыру напрямую

Поскольку черная дыра воистину черная — свет не может покинуть ее пределы — ее невозможно увидеть напрямую, используя наши инструменты, вне зависимости от того, какой тип электромагнитного излучения вы видите (видимого света, рентгеновских лучей, чего угодно). Но мы можем наблюдать эффекты, которые черная дыра оказывает на ближайшее окружение. Допустим, звезда оказалась слишком близко к черной дыре. Черная дыра, естественно, притягивает звезду и разрывает ее на части. Когда материя звезды начинает всасываться черной дырой, она ускоряется, становится горячее и ярко светится в рентгеновском спектре.

2. В Млечном Пути, скорее всего, есть черная дыра

Очевидно, многих заботит вопрос, насколько опасна черная дыра и угрожает ли Земле хоть какая-нибудь возможность быть поглощенной этим объектом? Ответ: нет, говорят астрономы, хотя есть определенная вероятность, что огромная сверхмассивная черная дыра прячется в центре нашей галактики. К счастью, мы достаточно далеки от этого монстра — примерно в две трети нашей галактики от центра, — но можем наблюдать его эффекты издалека. Европейское космическое агентство утверждает, что черная дыра в центре Млечного Пути в миллион раз массивнее нашего Солнца и окружена удивительно горячим газом.

3. Умирающие звезды создают звездные черные дыры

Допустим, у вас есть звезда в 20 раз массивнее нашего Солнца. Наше Солнце медленно выгорает; когда ядерное топливо закончится, Солнце медленно превратится в белого карлика. Но в случае с более массивными звездами такого не происходит. Когда у них заканчивается топливо, гравитация подавляет естественное давление звезды и выдавливает ее внутрь. Когда давление ядерных реакций коллапсирует, гравитация жестоко стискивает звезду в ядро, внешние ее слои разлетаются в космосе. Это называется сверхновая. Оставшееся ядро коллапсирует в сингулярность — точку с бесконечной плотностью и с почти нулевым объемом. Сингулярность — сердце черной дыры.

4. Черные дыры бывают разных размеров

Есть по меньшей мере три разных типа черных дыр, утверждает NASA, начиная от относительно небольших до тех, которые размещаются в центрах галактик. Первичные черные дыры — самые маленькие, их размеры бывают от одного атома до целой горы. Звездные черные дыры, самый распространенный тип, до 20 раз массивнее нашего Солнца. И есть монстры в центрах галактик — сверхмассивные черные дыры. Они достигают миллионов масс Солнца и больше. Как эти чудища образуются, до сих пор толком неясно.

5. Вокруг черных дыр происходят странные вещи

Это лучше всего иллюстрируется следующим примером. Один человек (назовем его Неудачник) падает в черную дыру, в то время как другой человек (Счастливчик) — смотрит. С точки зрения Счастливчика, часы Неудачника будут тикать все медленнее и медленнее. Это потому, что в соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна время зависит от того, с какой скоростью вы движетесь, когда вы подбираетесь к экстремальным околосветовым скоростям. Черная дыра искажает пространство и время настолько, что время Неудачника идет медленнее. Однако с его точки зрения часы идут нормально, а у Счастливчика — спешат.

6. Первую черную дыру нашли только с появлением рентгеновской астрономии

Cygnus X-1 впервые обнаружили во время полетов на воздушном шаре в 1960-х годах, но еще десять лет этот объект не был идентифицирован как черная дыра. По данным NASA, эта черная дыра в 10 раз более массивна, чем Солнце. Рядом с ней находится голубой звездный сверхгигант, примерно в 20 раз более массивный, чем Солнце. Черная дыра засасывает эту звезду, и та ярко светится в рентгеновском спектре.

7. Считалось, что ближайшая черная дыра — в 1600 световых годах

Ошибочное измерение V4641 Sagitarii привело к появлению новостей о том, что ближайшая к нам черная дыра находится слишком близко к Земле, всего в 1600 световых годах. Недостаточно близко, чтобы создавать опасность, но намного ближе, чем думалось. Дальнейшие исследования показали, что черная дыра находится куда дальше. Глядя на вращение ее звезды-компаньона, а также на другие факторы, ученые в 2014 году предоставили более точные результаты — 20 000 световых лет.

8. Мы не знаем, существуют ли червоточины

Популярная тема для научно-фантастического сюжета — это когда кто-то падает в черную дыру. Некоторые люди считают, что эти объекты являются своего рода червоточинами, кротовыми нормами, в другие части Вселенной, позволяющими путешествовать быстрее скорости света. Но правда в том, что мы до сих пор не знаем, как описать их с точки зрения физики. «У нас пока нет теории, которая объединила бы общую теорию относительности с квантовой механикой, мы не знаем всего зоопарка возможных структур пространства-времени, в которых могли бы разместиться червоточины», — говорит Ави Лоеб, физик Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

9. Черные дыры опасны, только если вы окажетесь слишком близко

Как люди в зоопарке, мы можем наблюдать за черными дырами только если находимся за пределами горизонта событий — можно представить его в качестве гравитационного поля планеты. Эта зона является точкой невозврата, если вы подойдете слишком близко, у вас уже не будет шансов спастись. Но за пределами этой области за черной дырой можно безопасно наблюдать. В более широком смысле это означает, что черная дыра вряд ли поглотит всю Вселенную (если, конечно, в нашем понимании физики космоса не произойдет серьезный переворот).

10. Черные дыры — любимчики научной фантастики

Снято так много фильмов с участием черных дыр, что невозможно перечислить их всех. Из последних можно отметить «Интерстеллар» Кристофера Нолана — в нем люди путешествуют через Вселенную, чтобы взглянуть на черную дыру. «Горизонт событий» исследует феномен искусственных черных дыр — что-то похожее обсуждалось и в «Звездном пути». Очевидно, эти загадочные объекты, искажающие наше восприятие реальности и попросту не укладывающиеся в голове обычного человека, пользуются успехом у писателей, сценаристов и режиссеров — тоже, в общем-то, не самых обычных людей.

http://hi-news.ru/space/10-interesnyx-faktov-kotorye-vy-dolzhny-znat-o-chernyx-dyrax.html

Астрономы наблюдали борьбу звезды со сверхмассивной черной дырой

Астрономы стали свидетелями попытки сверхмассивной черной дыры поужинать звездой. В процессе «трапезы» светило растянулось словно спагетти.

Ученые наблюдали поглощение звезд черными дырами и ранее, но этот случай особенно редкий, так как процесс проходил с трудом. В этот раз не повезло звезде, расположенной на расстоянии 3 миллиарда световых лет от Земли. На снимке выше можно увидеть, как огромная гравитация притягивает звездное вещество.

Как пишет газета Daily Mail, открытие было сделано с помощью небольшого телескопа в астрономической обсерватории Макдональд в американском штате Техас в январе 2009 года.

Ученые говорят, что по яркости это было сравнимо со взрывом сверхяркой сверхновой. Событие было названо Dougie в честь эпизодических персонажей анимационного сериала «South Park», никогда не играющих главной роли.

Когда мы обнаружили этот объект, он был похож на уже знакомую нам сверхновую. Но когда мы продолжили наблюдения, то поняли, что это нечто новое, ранее невиданное. Мы стали свидетелями процесса поедания звезды сверхмассивной черной дырой, — говорят исследователи.

Ученые предполагают, что это было приливное разрушение, вызванное огромным гравитационным полем черной дыры. В этом случае звезда притягивается с одной стороны гораздо сильнее, чем с другой. Возникающие приливные силы растягивают звезду, уподобляя ее виду спагетти.

Анализ световых характеристик Dougie и расчетной первоначальной массы звезды позволил предположить, что изначально она была похожа на наше Солнце. Основываясь на наблюдениях поведения Dougie и ее материнской галактики, ученые пришли к выводу, что черная дыра в центре галактики имеет «довольно скромную» массу, сравнимую с массой около одного миллиона солнц.

Исследователи говорят, что открытие позволило им больше узнать о небольших далеких галактиках.

http://hi-news.ru/space/astronomy-nablyudali-borbu-zvezdy-so-sverxmassivnoj-chernoj-dyroj.html

Ученые сообщили об открытии откатной сверхмассивной черной дыры

Международный коллектив астрофизиков сообщил о вероятном обнаружении откатной сверхмассивной черной дыры. Результаты своих исследований авторы опубликовали в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

Как считают астрономы, при столкновении и последующем объединении двух галактик, содержащих в своих центрах по черной дыре (вероятно, сверхмассивной), последние после взаимодействия могут слиться в сверхмассивную черную дыру. Перед столкновением черные дыры вращаются одна вокруг другой, а сам процесс объединения должен сопровождаться, согласно предсказаниям общей теории относительности (ОТО), сильной вспышкой гравитационного излучения.

Направление такого излучения зависит от параметров взаимного вращения черных дыр и соотношения их масс, а само излучение, согласно ОТО, должно происходить преимущественно в одном направлении. Законы сохранения требуют, чтобы вновь образованная черная дыра была выброшена с места своего рождения. Такой откат сверхмассивного объекта из центра галактики является необычным с точки зрения астрономии, поскольку стандартным местонахождением черных дыр в галактиках считаются их центры.

В своем исследовании астрофизики заявили о случайном обнаружении подобной откатной сверхмассивной черной дыры. В качестве кандидата на ее роль специалисты назвали рентгеновский источник CID-42. Характерные движение и излучение, наблюдаемые у источника CID-42, ученые обнаружили при помощи телескопа Hubble, которые затем исследовали также и с помощью других телескопов.

Обсерватории рассмотрели в CID-42 два ярких компонента, расположенных на расстоянии несколько тысяч световых лет друг от друга. Астрономы установили, что большая часть радио- и рентгеновского излучения приходится на одну из компонет. Вероятно, именно она и является откатной черной дырой.

Объект CID-42, в центре которого ученые подозревают существование сверхмассивной черной дыры, расположен на расстоянии 3,9 миллиарда световых лет от Земли в созвездии Секстанта. Его масса оценивается в 450 миллиардов солнечных масс. Пока ученые не могут уверенно сказать об обнаружении откатной черной дыры; для этого им потребуется проведение дальнейших исследований.

http://lenta.ru/news/2015/01/26/sbh/

Ученые допустили наличие у Млечного Пути червоточины

Физики из Индии, Италии и США пришли к выводу, что в центральной части гало Млечного пути и большинства других спиральных галактик может находиться пространственно-временной тоннель — червоточина. 

Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Annals of Physics, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Международной школы передовых исследований (Сисса) в Триесте (Италия).

«Если мы объединим карту темной материи в Млечном Пути с самой последней моделью Большого Взрыва и предположим существование пространственно-временных тоннелей, то увидим, что наша галактика действительно может содержать один из таких тоннелей», — прокомментировал исследование один из его авторов, астрофизик Паоло Салуччи из Сиссы.

По словам Салуччи, он вместе с коллегами решил уравнение, над которым в фильме режиссера Кристофера Нолана «Интерстеллар» билась одна из его героинь — Мерф. «То, что мы попытались сделать в нашем исследовании — это решить уравнение, над которым работала Мерф. Мы сделали это до того, как вышел фильм», — сказал Салуччи.

Кроме того, решение, полученное учеными, свидетельствует, что «кротовая нора» является проходимой. «Мы могли бы даже пройти через этот тоннель, так как, исходя из наших расчетов, он может быть проходимым», — добавил он. Между тем, как отмечают ученые, их выводы носят теоретический характер. Может оказаться, что в Млечном Пути нет червоточин. Выяснить это могут только дальнейшие теоретические исследования и наблюдения Галактики.

К своим выводам ученые пришли, решая уравнения общей теории относительности с использованием карты распределения темной материи в Млечном Пути, созданной еще в 2013 году и сравнивая полученные результаты с кривой вращения галактики. Такая кривая описывает зависимость орбитальной скорости звезд в галактике от расстояния до ее центра. Из нее видно, что наблюдаемая скорость вращения звезд отличается от теоретически предсказанной в рамках динамики Кеплера. Это означает, что, кроме наблюдаемой материи, в Млечном Пути и других галактиках есть и другая, в частности темная.

Ранее ученые показали возможность существования «кротовых нор» в наружных областях галактических гало. Теперь аналогичные результаты специалисты получили и для центральных частей таких объектов. Исследования ученых свидетельствуют, что, вероятно, для большинства спиральных галактик наличие червоточин является обычным явлением.

Червоточина (называемая также «кротовой норой» или мостом Эйнштейна-Пенроуза) представляет собой тоннель, связывающий две удаленные области пространства-времени. В зависимости от возможности вернуться сквозь «нору» обратно их разделяют на проходимые и непроходимые. Непроходимые «норы» быстро закрываются и не дают возможности потенциальному путешественнику вернуться обратно.

Чтобы через червоточину можно было вернуться обратно, она должна быть заполнена материей с отрицательной средней плотностью массы, препятствующей закрытию тоннеля. Среди известных науке обладающих такими свойствами элементарных частиц нет. Однако, вероятно, они могут входить в состав темной материи. Одним из перспективных кандидатов на роль такой частицы является пока еще не обнаруженная частица нейтралино, представляющая собой комбинацию массовых состояний суперсимметричных партнеров Z-бозона, фотона и бозона Хиггса.

http://lenta.ru/news/2015/01/22/sissa/

Анимация гигантской вспышки в действии

Ученые NASA показали анимацию гигантской рентгеновской вспышки в действии.

Как мы уже знаем, в самом сердце нашей собственной галактики Млечный Путь имеется массивная черная дыра известная под названием Стрелец A*. За этой черной дырой, который является мощным источником рентгеновских излучений, постоянно наблюдает космическая рентгеновская обсерватория "Чандра", принадлежащая Американскому Космическому Агентству NASA.

В 2013 году при помощи сверхчувствительной камеры орбитального телескопа "Чандра" ученые наблюдали за массивной рентгеновской вспышкой и даже сделали ее анимацию на основе нескольких изображений. Вспышка произошла в самом центре черной дыры нашей галактики. Ученые выдвигают некоторые предположения по поводу ее происхождения, а также причин этого, однако с точностью не могут сказать, чему обязана эта вспышка свой интенсивности.

http://www.infuture.ru/article/12521

Возле черной дыры Млечного Пути появился еще один загадочный объект

Загадочный объект в центре нашей галактики заставляет астрономов ломать голову, и новая порция информации, которая появилась еще до Нового года, не будет разобрана еще долго.

Очередной твист астрономической саги выявил газовое облако, которое вращается на низкой орбите вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, еще 13 лет назад. Однако этот объект может быть одним из серии газовых облаков, второе из которых очень скоро станет закуской для черной дыры.

Новый обнаруженный объект получил название G1. Объект, известный как G2, появился в новостях еще год назад, и с тех пор астрономы Института внеземной физики Макса Планка в Германии предположили, что G2 — это облако газа. Это облако теряет часть материала, который отправляется в жерло сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути (Sagittarius A*). Эта гигантская черная дыра не часто обедает материалом, поэтому у астрономов появился замечательный шанс понаблюдать, как кормится этот монстр.

В то время как ученые планковского Института утверждают, что G2 — это облако газа, ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе под руководством астрофизика Андреа Геза утверждают, что G2 — это скорее звезда, окруженная слоем пыли и газа. Летом G2 максимально близко подошел к черной дыре и не был разорван на части — что свидетельствует о том, что G2 — твердое тело, а не газообразное.

Ученые Института Макса Планка возражают против такого объяснения, утверждая, что объект G2 мог остаться нетронутым даже будучи газовым облаком. Согласно теории этих ученых, G2 некогда был частью гигантского облака газа, которое впоследствии распалось на мелкие газовые облака, подобно тому, как рвутся нанизанные на нитку бусы. Эти газовые «бусины» наблюдались во Вселенной и раньше. Если появятся дополнительные облака, которые пойдут по пути G2, это будет четким свидетельством в пользу газового состояния G2.

В своей последней работе группа Института Планка предоставила компьютерную модель, которая отслеживает путь G1. Согласно их исследованию, G1 прошел путь, практически идентичный G2. Модель также позволяет сделать определенные предположения о движении G1, например, о том, что возле самой черной дыры движение G1 замедлится.

«Модель показывает, что, скорее всего, G1 и G2 являются частями одного и того же газового потока», — говорит Стефан Джилессен, соавтор нового исследования. Оно было опубликовано в arXiv.org и в Astrophysical Journal.

http://hi-news.ru/space/vozle-chernoj-dyry-mlechnogo-puti-poyavilsya-eshhe-odin-zagadochnyj-obekt.html

10 сюрпризов, которые нам преподнесли черные дыры

Черная дыра — это огромное количество материи, втиснутой в крошечную область, с огромнейшим гравитационным притяжением, не соответствующим размерам этой области. 

Многие черные дыры образуются, когда гигантские умирающие звезды коллапсируют. Эти пожиратели всего и вся обладают таким мощным притяжением, что даже свет не может покинуть определенные пределы дыры. Так считают ученые.

Представьте себе это так. Если бы Земля стала черной дырой (этого, конечно, не произойдет), она весила бы столько же, но по размерам была меньше глазного яблока. При этом это глазное яблоко обладало бы таким же гравитационным притяжением, и Луна вращалась бы на его орбите.

Вы не можете увидеть черную дыру напрямую, потому что границу вокруг ее чрева (горизонт событий) не дает свету вернуться. Но невидимый ветер сгибает и раскачивает деревья — мы знаем, что черные дыры существуют, поскольку видим эффекты, которые они проявляют на свое окружение.

Не все ученые верят в черные дыры. Но те, кто верят, не перестают удивляться.

Наши предки могли видеть черную дыру Млечного Пути

Около двух миллионов лет назад в центре нашей галактики появилась сверхмассивная черная дыра, озарив все вокруг радиационным светом. На тот момент человек только встал на задние ноги и научился ходить прямо. Наши предки могли видеть луну из света в южной части неба, яркое пятно.

Наша черная дыра Sagittarius A* сейчас ведет себя тихо. Но тогда она была активным галактическим ядром, выбрасывающим энергию, которая затмевала все остальное. Причиной этого была «кормежка» черной дыры, ее гравитационная тяга привлекала материю, образующую диск, который нагревался и светился. Если диск состоит из гигантского количества материи, два ярких джета (потока) высокоэнергетических частиц будут излучаться из черной дыры, перпендикулярно ее вращению.

Астрономы разработали теорию активного галактического ядра в 2010 году, когда наткнулись на два пузыря Ферми, растянувшихся на 25 000 световых лет над и под нашей галактикой. Ученые считают, что джеты активного ядра галактики могли создать эти пузыри от одного до трех миллионов лет назад. Наши далекие предки могли наблюдать свет черной дыры несколько тысяч лет. Крис Стрингер, антрополог, считает, что это «было начало рода Homo. Инструменты из камня уже начали делать, но мозг только начал увеличиваться». Если Sagittarius A* снова станет активным галактическим ядром, мы можем получить собственное светопредставление в ночном небе.

Не только черные дыры являются мощными источниками энергии

На протяжении многих лет многие ученые считали, что чрезвычайно яркие рентгеновские источники, известные как ультраяркие источники рентгеновских лучей (ULX), возникают, когда черные дыры пожирают звезды или другую материю. Когда мощная гравитация черной дыры притягивает газ ближайшей звезды, газ закручивается в спираль и образует диск аккреции вокруг черной дыры. Как вода закручивается, прежде чем уйти в водопровод, газ сильно ускоряется, нагревается до чрезвычайно высоких температур и начинает излучать рентгеновский свет во всех направлениях. Чем больше черная дыра «кушает», тем ярче этот свет.

Такой была теория. Но потом в ближайшей галактике M82 астрономы случайно обнаружили источник ULX, который пульсирует, излучая яркие рентгеновские лучи, которые попадают на Землю каждые 1,37 секунд, словно свет маяка. Проблема в том, что черные дыры не пульсируют. Пульсары пульсируют.

Пульсар — это вращающаяся нейтронная дыра (остатки умирающей звезды, которая была недостаточно большой, чтобы стать черной дырой), которая излучает рентгеновский свет в магнитных полюсах. Тем не менее пульсар в галактике M82 был в 100 раз ярче, чем позволяла его масса, если руководствоваться физическим пределом Эддингтона. Он не должен был быть источником ULX. Грубо говоря, пульсар обладал мощностью черной дыры при гораздо меньшей массе. Такой себе эквивалент черной дыры на диете.

Теперь астрономы должны пересмотреть другие источники ULX и проверить, пульсируют ли они. Получается, не каждый источник ULX — черная дыра.

Прожорливее, чем можно представить

До недавнего времени ученые думали, что размер черной дыры определяет максимальную скорость, с которой она поглощает и производит свет (вышеупомянутый предел Эддингтона). Пока не обнаружили P13, черную дыру в галактике NGC7793, которая вращается вокруг сверхгигантской звезды, пожирая ее. При этом P13 пожирает газ своего компаньона в 10 раз быстрее, чем было возможно по мнению астрономов.

P13, как полагают, в 15 раз меньше нашего Солнца, но в миллион раз ярче. Она может поглотить своего спутника меньше чем за миллион лет, что достаточно быстро по меркам космоса. Эта маленькая черная дыра поглощает материю, эквивалентную сотне миллиардов хороших бутербродов или хот-догов, каждую минуту. По этому поводу астрономы шутят: «Как показал легендарный поедатель хот-догов Такеру Кобаяши [очень худой парень], размер не всегда имеет значение в мире поедания на скорость, и даже небольшая черная дыра может поглощать газ с невероятной скоростью», — Роберто Сориа.

Как и пульсар M82, P13 является ультраярким источником рентгеновского излучения, который также нарушает предел Эддингтона. Астрономы пытаются понять, есть ли вообще какое-либо ограничение того, как много может съесть черная дыра.

Сверхмассивных черных дыр может быть больше, чем мы думали

Черные дыры бывают разных размеров, от первичных (размером с атом, например) до сверхмассивных (с массой больше миллиона солнц, упакованных до размера солнечной системы). Могут быть даже редкие гиганты — ультрамассивные черные дыры. Когда-то думали, что только в крупных галактиках могут быть массивные черные дыры. Но в начале 2014 года астрономы обнаружили более сотни карликовых галактик со сверхмассивными черными дырами в центре. По сравнению с Млечным Путем, в котором 200-400 миллиардов звезд, в карликовой галактике может быть всего несколько миллиардов звезд.

В сентябре 2014 года астрономы нашли сверхмассивную черную дыру в сверхкомпактной карликовой галактике M60-UCD1, самой плотной из известных сегодня галактик. Если бы вы жили в M60-UCD1, вы видели бы миллион звезд в ночном небе (на Земле невооруженным глазом можно увидеть только около 4000).

Хотя масса черной дыры в центре Млечного Пути — около четырех миллионов солнечной, на нее приходится меньше 0,01% общей массы нашей галактики. По сравнению с ней, дыра в центре M60-UCD1 просто монстр, массой в 21 миллион солнц — 15% от общей массы галактики. На основе этих выводов некоторые астрономы полагают, что множество компактных карликовых галактик могут быть останками крупных галактик, которые были разорваны на части, столкнувшись с другими галактиками. Поэтому в их центрах может быть множество сверхмассивных черных дыр.

Юные пожиратели массы

Квазары — это яркие центры большинства удаленных галактик, которые мы можем видеть во Вселенной. Полагают, что они представляют собой сверхмассивные черные дыры с дисками аккреции, излучающими невероятно яркий рентгеновский свет. Квазары могут светить в триллионы раз ярче нашего Солнца. И могут быть за миллиарды световых лет от Земли. Смотреть на квазар — это как смотреть на его детский снимок.

Ученые долго думали над тем, как черная дыра могла начать с 10 солнечных масс и быстро вырасти до миллиарда солнечных масс вскоре после Большого Взрыва. При нормальных условиях газ по спирали стягивается к черной дыре, образуя диск аккреции. Некоторое количество газа стекает внутрь, но обычно есть процессы, которые замедляют рост черной дыры.

Ученые считают, что в юной Вселенной были поток холодного газа, более плотные, чем сегодня. Юная черная дыра могла двигаться быстрее, постоянно меняя направление, подобно младенцу Pac-Man, пожирая юные звезды вокруг. Быстрые изменения направления могли привести к тому, что черная дыра поглощала материал прямо из плотных газовых потоков так быстро, что ее рост не замедлялся. Чем старше становилась черная дыра, тем быстрее она насыщалась. В пределах относительно недолгих 10 миллионов лет, черная дыра могла вырасти с 10 солнечных масс до 10 000. Затем рост замедлился. Но путь к массе в миллиард солнечных масс был уже проложен.

Черные дыры мешают образованию звезд

Ученые обнаружили, что массивные черные дыры в зрелых галактиках могут мешать развитию юных звезд, извергая частицы, испускающие радиоволны. Путешествуя почти с околосветовой скоростью, эти нагретые джеты действуют как выключатели, не давая газу в галактике охлаждаться и конденсироваться в новые звезды. Ученые не знают, почему центральные черные дыры в старых и часто эллиптических галактиках начинают испускать эти частицы.

До недавнего времени ученые полагали, что центральные черные дыры виноваты в наличии «красных и мертвых галактик», состоящих только из старых звезд. Но затем они обнаружили несколько компактных и юных галактик, которые умерли преждевременно. Эти юные галактики обладают массой Млечного Пути, втиснутой в относительно небольшую площадь.

На основе своих исследований команда астрономов решила, что эти звезды ответственны за активацию собственного выключателя в юных галактиках. Вспышка звездообразующей активности началась со столкновения двух богатых газом галактик, которые привезли много холодного газа в компактный центр слияния галактик. Затем энергия бешеной активности могла выбить весь оставшийся газ, что привело к отмене будущего образования звезд. Также возможно, что газ в этих галактиках просто стал слишком горячим, чтобы охладиться и сконденсироваться в новые звезды.

«Глаз Саурона» показал, что черные дыры весят больше

Сейчас астрономы думают, что сверхмассивные черные дыры в центрах галактик весят на 40% больше, чем предполагалось изначально. Это также может объяснить, почему предел Эддингтона не работает в некоторых расчетах массы.

Ученые использовали наземную технику для измерения дистанции до галактики NGC 4151, активное ядро которой называют «Глазом Саурона», поскольку оно похоже на одноименный объект из фильма «Властелин колец». Прежнее измерение расстояния от Земли до NGC 4151, точнее до ее центральной черной дыры, оценивалось в 13-95 миллионов световых лет. С помощью телескопов Кека на Гавайях удалось добиться 90-процентной точности измерений. Черная дыра NGC 4151 активна, поглощает ближайший газ и испускает рентгеновский свет. Ультрафиолетовое излучение нагревает диск пыли, вращающийся вокруг черной дыры. Через 30 дней пыль начинает излучать инфракрасную радиацию. На основе этого времени и скорости света ученые рассчитали расстояние от черной дыры до пылевого диска. Дальнейшие расчеты показали, что до «Глаза Саурона» приблизительно 62 миллиона световых лет. На основе этих расчетов и техники ученые теперь могут более точно вычислить массу сверхмассивных черных дыр.

Объяснить полет шмелей

До недавнего времени исследователи гравитации в большинстве своем предполагали, чтопространство-время не может быть турбулентным. Но это мнение оказалось ошибочным, когда ученые решили проверить, может ли гравитация вести себя подобно жидкости. При определенных условиях жидкости турбулентны. Они могут закручиваться и завихряться.

Ученые решили проверить свою догадку на примере быстровращающейся черной дыры. Пространство-время вокруг такой дыры менее вязкое, что увеличивает шанс на появление турбулентности, по аналогии с любой легкой жидкостью. Результаты удивили всех.

«За последние несколько лет мы прошли путь от серьезных сомнений по поводу того, что гравитация может быть турбулентной, до почти полной уверенности в том, что да, может», — говорит ученый Луис Ленер.

Очень скоро новые детекторы позволят фиксировать гравитационные волны, рябь в пространстве-времени, которая ведет себя подобно волнам в океане, когда по нему плывет корабль. В космосе гравитационная жидкость может покрываться рябью вследствие мощных космических событий вроде слияние двух черных дыр. Также эти исследования могут помочь в исследовании турбулентности на Земле — включая физику ураганов, влияние ветра на самолеты и совершенно невозможного на первый взгляд полета шмелей.

Криминальный секрет галактического центра

Некоторые астрономы полагают, что в космосе есть что-то криминальное в превращении пульсаров в небольшие черные дыры. Они называют это «проблемой недостающих пульсаров». Как мы помним, пульсары — это вращающиеся нейтронные звезды (остатки звезды, которая была слишком маленькой, чтобы стать черной дырой), которые испускают радиацию с магнитных полюсов, подобно маяку. С таким обилием звезд в нашей галактике хотя бы 50 мертвых звезд должны стать пульсарами в центре Млечного Пути. Но астрономы смогли найти только один.

Есть несколько возможных объяснений, но самое интересное включает черную материю. Как и черные дыры, темная материя невидима и может быть зафиксирована только по гравитационному влиянию на другие объекты в космосе.

Несколько ученых предположили, что гравитация пульсара может притягивать определенных частицы темной материи, в результате чего пульсар «разбухает» до такого размера, что коллапсирует в черную дыру. Пульсары становятся настолько большими, что пробивают дыру в ткани пространства-времени и исчезают.

«Темная материя не может собираться так плотно или так быстро в центрах обычных звезд, — говорит ученый Джозеф Браманте. — Но в пульсарах темная материя может собираться в 2-метровый шар. Затем этот шар коллапсирует в черную дыру и засасывает пульсар».

Некоторая темная материя также может совмещать материю и антиматерию в частице. Такие частицы уничтожают друг друга при контакте. Ученые считают, что только асимметричные частицы темной материи (содержащие только материю или антиматерию) могут накапливаться в ядре пульсара с течением времени. Поскольку в галактических ядрах присутствует большая концентрация темной материи, это может объяснить, почему пульсаров недостает в центре нашего Млечного Пути.

Вселенная могла родиться из четырехмерной черной дыры

Одна из больших проблем, связанных с теорией Большого Взрыва, заключается в том, что наша научно предсказуемая Вселенная произошла из сингулярности, бесконечно плотной точки, для которой эти правила научной предсказуемости не работают. Физики просто не понимают сингулярности. Они не могут объяснить и что вызвало Большой Взрыв. Некоторые физики вообще считают маловероятным, что такое хаотичное начало произведет Вселенной с относительно однородной температурой.

Три ученых из Института Периметра предложили новую теорию, которая математически обоснована и вполне проверяема. Они утверждают, что наша Вселенная стала результатом жестоко выброшенного материала в процессе смерти четырехмерной звезды, внутренние слои которой коллапсировали в черную дыру. В нашей вселенной трехмерная черная дыра обладает двухмерным горизонтом событий, точкой невозврата для всего, что попадает в пределы черной дыры.

Во Вселенной с четырьмя пространственными измерениями четырехмерная черная дыра обладала бы трехмерным горизонтом событий. Наша вселенная, выброшенный материал сверхновой, образовала бы трехмерную мембрану вокруг трехмерного горизонта событий. Эта мембрана растет, мы называем этот рост космическим расширением. Наша трехмерная вселенная должна была унаследовать однородность родительской четырехмерной вселенной, если последняя существовала бы долгое время. Если мы считаем эту теорию абсурдной, ученые парируют, уверяя нас в том, что мы просто не понимаем четырехмерную вселенную. Возможно, наше трехмерное мышление представляет собой только верхушку айсберга реальности.

http://hi-news.ru/space/10-syurprizov-kotorye-nam-prepodnesli-chernye-dyry.html