Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Достаточно давно ученые-астрономы предполагали, что катаклизм, возникающий при столкновении двух черных дыр, сопровождается выбросом колоссальной энергии, которая порождает гравитационные волны. И лишь недавно эта теория получила первое практическое подтверждение . Согласно подсчетам, энергия столкновения равна энергии, выделяемой в пространство 10^23 звездами, эквивалентными по всем параметрам Солнцу. Только представьте - энергия 100,000,000,000,000,000,000,000 звезд! И самым главным в этом является то, что вся эта масса энергии выделяется в течение очень короткого промежутка времени, во время нескольких последних витков друг вокруг друга сталкивающихся черных дыр, которые в результате сливаются и образуют одну вращающуюся черную дыру больших размеров.

Таким образом, системы из двух черных дыр являются настоящими космическими бомбами замедленного действия. Таймер этой бомбы зависит от многих параметров, от величины и массы черных дыр, от скорости и размеров начальных орбит их движения. И когда этот таймер срабатывает, возникает мощнейший гравитационный взрыв, эхо которого разносится по Вселенной, сообщая об этом событии всем, кто способен "услышать" гравитационные волны.

Бинарные (двойные) системы черных дыр могут образовываться двумя различными путями. Первым путем является рождение двух сверхмассивных звезд в непосредственной близости друг от друга. Такие двойные звезды являются достаточно распространенными, на их долю приходится от одной третьей до половины от общего количества звезд во Вселенной. Известно, что столь массивные звезды являются и крайне короткоживущими, они быстро "прожигают" свою бурную жизнь, взрываются и умирают в "молодом" для звезд возрасте миллиона лет, оставляя за собой пару черных дыр.

Вторым путем образования пар черных дыр является встреча двух черных дыр, родившихся по отдельности в различных уголках космоса. Это происходит обычно вследствие процесса потери черной дырой своей изначальной потенциальной энергии, которая расходуется на ускорение близлежащих звезд за счет эффекта "гравитационной" рогатки, на притягивание материи из окружающего пространства и другие подобные процессы. В результате потери энергии черная дыра начинает смещаться к центру галактики или скопления галактик, где и происходит встреча с черной дырой, которая уже находится там.

Две связанные черные дыры являются более активным космическим объектом, нежели одна черная дыра. В большинстве случаев такие черные дыры имеют массу от 20 до 100 раз превышающие массу солнца. Тем не менее, они очень эффективно очищают от звезд окружающее пространство или поглощая их материю или "расшвыривая" их дальше в космос своими гравитационными возмущениями. За счет высокой активности двойные системы быстро эволюционируют, их черные дыры набирают массу, что приводит к изменениям скоростей и траекторий их движения.

Каждый шаг эволюции двойных систем черных дыр приводит к потере ими кинетической и потенциальной энергии, что заставляет черные дыры все больше и больше приближаться друг к другу. И в результате этот процесс становится все быстрей и быстрей, что ведет к неотвратимому столкновению. Процесс сближения может значительно ускориться, когда одна из черных дыр-компаньонов получает дополнительный гравитационный "пинок" от звезды или другого скопления материи, перемещающегося в пространстве неподалеку.

Вращение двух черных дыр, вне зависимости от причин образования пары, уже само по себе создает небольшие гравитационные волны. А миллиарды таких пар создают во Вселенной постоянный фон гравитационных волн, сигнал которых носит совершенно случайный характер. Однако, окончательное слияние двух черных дыр порождает такие гравитационные волны, которые на общем фоне сопоставимы с волнами цунами по отношению к обычным морским волнам.

В настоящее время только двойные системы черных дыр и порождаемые ими гравитационные волны представляют собой интерес для ученых. Они походят на своего рода космические "капсулы времени", гравитационные взрывы которых несут в себе массу полезной информации о прошлом, которая может быть расшифрована и которая может пролить свет на некоторые фундаментальные загадки Вселенной. И лишь недавно человечество получило в свое распоряжение инструмент, гравитационную обсерваторию LIGO, который позволяет

Очень хороший вопрос.

Во-первых, на данный момент нет уверенности в том, что существуют черные дыры в Шварцшильдовском или Керровском смысле. Более-менее достоверно известно, что существуют релятивистские компактные несветящиеся массивные объекты, более компактные, чем нейтронные звезды, но никто не сказал что это именно черные дыры в том смысле, в котором они существуют в общей теории относительности Эйнштейна (ОТО). Поэтому строго говоря те наблюдаемые объекты (Лебедь X-1, центр Галактики и т.д.) которые обычно называют черными дырами, правильно называть кандидатами в черные дыры. Несмотря на то, что на данный момент ОТО описывает все наблюдательные данные для сравнительно нормальных гравитационных полей, экстраполяция ОТО на настолько экстремальные ситуации не очень правомерна. Кроме того, насколько я знаю, строгого консенсуса о том, как возникают черные дыры, в ОТО не существует (в этот момент нарушается топология пространства, это не очень хорошо).

Именно поэтому предсказать о том, что именно будет при слиянии черных дыр (а это примерно такая же проблема, как и рождение новой) проблематично.

Тем не менее на данный момент известны катаклизмические события -- гамма-всплески -- точная природа которых на данный момент не установлена. Наблюдается это как короткий, порядка минуты, импульс гамма-излучения откуда-то из дальнего космоса, более дальнего, чем местное сверхскопление галактик. Причем полная энергия этого события очень велика. Обычно называется слияние нейтронных звезд, но это могут быть и черные дыры.

Теперь ответ на вопрос, а как они вообще сталкиваются. Ведь Солнце, например, ни с чем никогда не сталкивалось. Дело в том, что как минимум треть звездных систем имеет как минимум две звезды, а треть от них -- три. В процессе эволюции достаточно массивные звезды становятся нейтронными звездами или черными дырами. Далее релятивистские эффекты излучения гравитационных волн, в точности как предсказано ОТО, уменьшают энергию системы и, соответственно, остатки звезд сближаются (измерено на двойных пульсарах, особом режиме поведения нейтронных звезд). После этого остатки звезд могут слиться.

UPDATE. Ну и да, гравитационные волны будут, теперь уже точно подтверждено.

Александр,

Это могут быть какие-то другие, еще не предсказанные объекты.

Дело в том, что сейчас существует много расширений ОТО, у которых в экстремальных ситуациях другие решения. Например, будет радиус другой. Или будет магнитное поле. Или между ними можно будет перемещаться по типу кротовых нор. Или не будет существовать именно дыра. Никто не знает.

Утверждать, что обнаружена непосредственно керровская или шварцшильдовская черная дыра преждевременно, потому что пока очень мало данных. Реально у нас есть кривые блеска таких объектов как Лебедь X-1 или траектории звезд вблизи галактического центра, но не непосредственно наблюдения черной дыры.

Когда экспериментально докажут существование черных дыр такими, какими их описывает ОТО, за это дадут нобелевку. А если они вдруг окажутся не такими, как их описывает ОТО, то это вообще будет большая сенсация.

Ответить

Прокомментировать

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Крус (UCSC) считают, что облака пыли, а не двойные черные дыры, могут объяснить особенности, обнаруженные в активных галактических ядрах (AGNs). Результаты своей работы они опубликовали в издании «Ежемесячные записи Королевского астрономического сообщества».

У многих крупных галактик есть AGN — небольшая яркая центральная область, работающая от материи, вращающейся в сверхмассивной черной дыре. Когда эти черные дыры энергично поглощают вещество, они окружены горячим быстродвижущимся газом, известным как «область широкой линии» (ее так называют, потому что спектральные линии из этой области расширяются быстрым движением газа).

Выбросы из этого газа является одним из лучших источников информации о массе центральной черной дыры и о том, как она растет. Однако природа этого газа до сих пор плохо изучена. Составление достаточно простых моделей навела некоторых астрофизиков на мысль о том, что многие AGN могут иметь не одну, а две черные дыры.

Новое исследование возглавил Мартин Гаскелл, научный сотрудник по астрономии и астрофизике в UCSC. Вместо того, чтобы ссылаться на две черные дыры, он объяснил большую часть кажущейся сложности и изменчивости эмиссий широкополосной области как результат небольших облаков пыли, которые могут частично скрывать глубинные области AGN.

«Мы показали, что многие загадочные свойства активных галактических ядер могут быть объяснены этими маленькими пыльными облаками, которые значительно меняют картину того, что мы видим», — сообщил Гаскелл.

Соавтор исследования Питер Харрингтон, аспирант UCSC, который начал работу над проектом в качестве бакалавра, объяснил, что газ, вращающийся по направлению к центральной черной дыре галактики, образует плоский «аккреционный диск», а перегретый газ на аккреционном диске в свою очередь испускает интенсивное тепловое излучение. Часть этого света «перерабатывается» (поглощается и меняет излучение) водородом и другими газами, циркулирующими над аккреционным диском в области широкой линии. Выше и дальше — это область пыли.

«Как только пыль пересекает определенный порог, она подвергается сильному излучению от аккреционного диска», — сказал Харрингтон.

Ученые уверены, что это излучение настолько интенсивное, что оно удаляет пыль с диска, что приводит к компульсивному оттоку пылевых облаков, начинающихся с внешнего края широкополосной области.

Эффект пылевых облаков на испускаемом свете заключается в том, чтобы свет, исходящий из-за них, выглядел более слабым и красным, так же, как и атмосфера Земли заставляет Солнце выглядеть более плавным и красным на закате. Гаскелл и Харрингтон разработали компьютерный код для моделирования эффектов этих пылевых облаков с целью наблюдения за широкополосной областью.

Оба ученых также указывают на то, что, включив пылевые облака в свою модель, можно воспроизводить многие особенности излучения из широкополосного региона, которые давно уже волновали астрофизиков. Вместо газа, имеющего изменяющееся асимметричное распределение, которое трудно объяснить, газ просто находится в однородном симметричном турбулентном диске вокруг черной дыры. Очевидные асимметрии и изменения связаны с тем, что пылевые облака проходят перед широкой линией и заставляют регионы за ними выглядеть слабее и краснее.

«Мы считаем, что это гораздо более естественное объяснение асимметрий и изменений, нежели другие более экзотические теории, такие как бинарные черные дыры, которые ученые объясняли эти явления ранее», — подвел итог Гаскелл. «Наше объяснение позволяет нам сохранить простоту стандартной модели AGN материи, вращающейся на орбите одной черной дыры».

нравится(0 ) не нравится(0 )