Источник: КомпьюЛента
Оригинал: arXiv.org
Кандидатов на роль тёмной материи много, и они не ограничиваются мейнстримными вимпами (WIMP, Weakly Interacting Massive Particle) — гипотетически слабо взаимодействующими с обычной материей массивными частицами. Есть и претендент менее элементарной природы — MACHO, или массивный астрофизический компактный объект в галактическом гало.
Источник: European Southern Observatory
С Очень Большим Телескопом ESO (VLT) впервые наблюдалась деформация газового облака сверхмассивной черной дырой в центре нашей Галактики. В результате облако сейчас так растянуто, что его передняя часть уже миновала ближайшую к черной дыре точку и отдаляется от нее со скоростью более 10 миллионов километров в час, в то время, как хвост облака все еще находится в процессе падения на черную дыру.
Источник: Элементы
Глава 2. Темная звезда
Горацио, — на небе и земле
Есть многое, что и не снилось даже
Науке.
— Уильям Шекспир, Гамлет1
Первый намек на что-то подобное черной дыре появился в конце XVIII века, когда великий французский физик Пьер-Симон де Лаплас и английский клирик Джон Митчел высказали одну и ту же замечательную мысль. Все физики тех дней серьезно интересовались астрономией. Все, что было известно о небесных телах, выяснялось благодаря свету, который они испускали или, как в случае с Луной и планетами, отражали. Хотя ко времени Митчела и Лапласа со смерти Исаака Ньютона прошло уже полвека, он все равно оставался самой влиятельной фигурой в физике. Ньютон считал, что свет состоит из крошечных частиц — корпускул, как он их называл, — а раз так, то почему бы свету не испытывать действие гравитации? Лаплас и Митчел задумались, может ли существовать звезда, столь массивная и плотная, что свет не сможет преодолеть ее гравитационное притяжение. Должны ли такие звезды, если они существуют, быть абсолютно темными и потому невидимыми?
Известный израильский физик-теоретик Яков Бекенштейн (Jacob D. Bekenstein) из Еврейского университета в Иерусалиме опубликовал работу, в которой изложил простую схему «настольного» эксперимента, способного подтвердить или опровергнуть существование квантовой пены.
Источник: ПостНаука
Как возможно изучение чёрных дыр? Что такое Шварцшильдовская чёрная дыра? И в чём особенность гигантских чёрных дыр? Об этом рассказывает специалист в области теоретической физики Эмиль Ахмедов.
Об авторе: Эмиль Ахмедов, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова.
Взгляд художника, сверхмассивная черная дыра (слева внизу) захватывает одну из звездной пары, вторая же отбрасывается прочь на скорости в миллионы километров в час.
Источник: Популярная Механика
Оригинал: University of Utah
Американские астрофизики, возглавляемые профессором Беном Бромли (Ben Bromley), показали, что невероятно быстрый рост сверхмассивных черных дыр может быть следствием регулярного питания двойными звездными системами: одна из звезд при этом поглощается, вторая же отбрасывается прочь.
«Уверен, что это – основной путь роста сверхмассивных черных дыр, - говорит Бен Бромли, - Вообще, таких путей можно рассматривать два: за счет поглощения газа и пыли, или за счет звезд. Наблюдения показывают, что газопылевых скоплений в окрестностях дыры, расположенной в центре крупной галактики, может и не быть. Но звезды имеются всегда». С другой стороны, поглотить целую звезду – задача не такая простая, но ученые уверены, что если речь идет об одной из пары, все становится намного проще. Авторы сравнивают это с ловлей жертвы, стреноживая ее с помощью камня, обвязанного веревкой: легче сделать это, привязав к веревке второй камень.
Газопылевые облака и искажения пространства-времени в окрестностях черной дыры.
Источник: Популярная Механика
Оригинал: Space.com
По современным представлениям, пульсары представляют собой быстро вращающиеся нейтронные звезды. Так это или нет, но пульсируют они с поразительно точной периодичностью, так что некоторое время после открытия подозревалось, что эти всплески имеют искусственное происхождение. Именно такая точность позволяет надеяться, что пульсар послужит замечательным инструментом для изучения пространства-времени в окрестностях сверхмассивной черной дыры, которая, как считается, имеется в активном центре нашей галактики.
Источник: КомпьюЛента
Оригинал: PhysOrg / arXiv
Исследователи из Принстонского университета (США) подвергли тщательному анализу вероятность, частоту и последствия столкновения чёрной дыры с нашей планетой и пришли к совершенно необычным результатам. Похоже, такое в истории Земли уже случалось, причём много раз.
Очень может быть, что и человечество сталкивалось с такого рода явлением, просто не смогло его распознать.
Стандартная кротовая нора схематически может быть представлена как соединительный туннель между двумя точками трёхмерного пространства.
Источник: КомпьюЛента
Оригинал: NewScientist и arXiv
Новые исследования группы германских и греческих физиков постулируют возможность существования множества устойчивых проходимых кротовых нор больших размеров, соединяющих участки пространства внутри нашей Вселенной. Более того, эти теоретически предсказанные объекты можно обнаружить, хотя это чуть сложнее, чем уже проведённые работы по поискам чёрных дыр.
Аккреционный диск материи, падающей в недра сверхмассивной черной дыры, может выбрасывать узкие джеты вещества (показаны оранжевым) и более рассеянные быстрые потоки (сине-серые), которые оказывают влияние и на рост самой черной дыры, и на процесс звездообразования в окружающей ее галактике.
Источник: Популярная Механика
Оригинал: NASA
В центре большинства крупных галактик – в том числе и нашей – расположена сверхмассивная черная дыра, масса которой может достигать миллионов, а то и миллиардов солнечных масс. Здесь же, в центральной области имеется и еще один интересный регион, плотное сферическое звездное скопление, или просто балдж. Звезды в балдже отличаются, в среднем, большей скоростью движения, причем чем крупнее дыра – тем выше эта скорость.
Эта корреляция свидетельствует о том, что сверхмассивная черная дыра в активном центре галактики оказывает замедляющее влияние на процесс звездообразования в ее центральной области. Однако адекватного описания этой взаимосвязи до сих пор не существовало. Вообще, трудно было представить, как черная дыра, пускай и сверхмассивная, но размерами – вместе с аккреционным диском падающей в нее материи – лишь в несколько раз больше Солнечной системы, может существенно влиять на регион, размеры которого в миллионы раз больше.
Изображение туманности Андромеды, составленное из инфракрасных фотографий космического телескопа «Гершель» и рентгеновского телескопа XMM-Newton. Инфракрасный снимок позволяет увидеть кольца пыли, указывающие на газовые резервуары, где формируются новые звёзды, а рентгеновский демонстрирует звёзды, которые приближаются к концу жизни. (Изображение SA / Herschel / PACS / SPIRE / J.Fritz, U. Gent / XMM-Newton / EPIC / W. Pietsch, MPE.)
Источник: КомпьюЛента
Оригинал: Space.com
Очень яркий рентгеновский маяк, сияющий в туманности Андромеды, указывает на голодную чёрную дыру, которая поглощает материал с бешеной скоростью.
Американская орбитальная рентгеновская обсерватория «Чандра» обнаружила так называемый ультраяркий источник рентгеновского излучения (ULX) в конце 2009 года.
Анализ полученных данных, проведённый международной группой учёных, говорит о том, что яркий объект — результат страшного космического обжорства. Чёрные дыры, быстро поглощающие окружающие газ и пыль, образуют аккреционный диск, который нагревается и испускает рентгеновское излучение. Это первый ULX, замеченный в спиральной галактике Андромеды, а также ближайший к нам (до него — всего около 2,5 млн световых лет).
Двойная система IGR J17091-3624 в представлении художника (изображение NASA / CXC / M. Weiss).
Источник: КомпьюЛента
Оригинал: NASA
Анализ данных, полученных американской рентгеновской космической обсерваторией «Чандра», позволил обнаружить самый быстрый «ветер», дующий с диска, который окружает чёрную дыру звёздной массы IGR J17091-3624.
Чёрные дыры звёздной массы рождаются в результате коллапса очень массивных звёзд. Как правило, они в 5–10 раз тяжелее Солнца.
Поток движется со скоростью около 9 тыс. км/с (примерно 3% световой), то есть почти в 10 раз быстрее, чем предыдущий рекордсмен. Его можно сравнить с самыми быстрыми ветрами, рождёнными сверхмассивными чёрными дырами, которые в миллионы и миллиарды раз тяжелее.
Источник HLX-1 (отмечен кружком) и галактика ESO 243-49 (иллюстрация НАСА, ESA, S. Farrell).
Источник: КомпьюЛента
Оригинал: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Международная группа астрономов собрала доказательства того, что чёрная дыра ESO 243-49 HLX-1 находится в скоплении молодых звёзд.
Яркий рентгеновский источник HLX-1, который расположен в ~3,3 кпк от ядра галактики ESO 243-49, ориентированной «ребром» к нам, привлёк внимание в 2009-м, когда учёные из Франции и Великобритании назвали его отличным кандидатом на роль чёрной дыры промежуточной массы. Самой интересной особенностью HLX-1 стало то, что его оценочная рентгеновская светимость примерно в 400 раз превышала теоретический эддингтоновский предел для обычной небольшой чёрной дыры массой в 20 солнечных.
Источник: Астронет
Прошедший год не принес, пожалуй, революционных неожиданных прорывов в астрофизике. Тем не менее спутники летали, телескопы наблюдали, теоретики размышляли, а потому было получено немало интересных результатов. Выделим традиционную двадцатку наиболее интересных, на наш взгляд, сюжетов. Из этого списка исключено изучение планет и малых тел солнечной системы. Работы брались только из Архива препринтов ArXiv.org. В некоторых сюжетах речь идет о результатах, опубликованных в нескольких статьях, иногда даже разными группами исследователей.
Прежде чем перейти к двадцатке необходимо выделить самое главное событие в отечественной астрофизике. Им является запуск спутника Спектр-Р, который стал основой для космического радиоинтерферометра Радиоастрон. Хочется верить, что подводя научные итоги 2012 года, мы сможем назвать несколько важных результатов, полученных с его помощью.
Международная команда астрономов идентифицировала кандидата на звание самой маленькой черной дыры из известных нам. Открытие было сделано с помощью орбитальной обсерватории НАСА RXTE. Такое заключение было сделано на основе характерного рисунка рентгеновского излучения, названного "биением сердца" из-за сходства с электрокардиограммой.
Группа астрономов во главе с профессором Чун-Пей Ма (Chung-Pei Ma) и аспирантом Николасом Макконнелом (Nicholas McConnell) из Калифорнийского университета провела наблюдения за быстродвижущимися звездами в центрах галактик NGC 3842 и NGC 4889 и их темными гало – диффузными внешними областями. Сопоставив результаты этих наблюдений, ученые смогли определить массы черных дыр, находящихся в центрах этих галактик. Результаты их работы готовятся к публикации в декабрьском номере журнала Nature. Наблюдения быстродвижущихся звезд проводились с помощью телескопов Джемини и Кека на Гавайях, темных гало – в обсерватории Макдональд Техасского университета.
Исследователи из Техасского университета Карл Гебхардт (Karl Gebhardt) и Джереми Мерфи (Jeremy Murphy), которые проводили наблюдения с помощью мощного спектрографа в обсерватории Макдональд, обнаружили также и предыдущего «рекордсмена» — черную дыру в галактике M87, но каждый из недавно обнаруженных гигантов превосходит её по массе практически вдвое. Возможно, эти сверхмассивные черные дыры – все, что осталось от двух квазаров, существовавших в молодой Вселенной. Они удалены от Земли более чем на 300 миллионов световых лет.
Помните, в повести братьев Стругацких «Жук в муравейнике» упоминается о полете уникального звездолета «Тьма» внутрь черной дыры ЕН 200056… Если когда-нибудь человечество дорастет до попытки осуществить такой эксперимент, каковы будут его результаты?
Вспышка, зарегистрированная орбитальной обсерваторией НАСА Swift 28 марта, оказалась следствием поглощения звезды чёрной дырой.
Об этой вспышке в созвездии Дракона, изначально классифицированной как длинный гамма-всплеск (gamma-ray burst, GRB) 110328A, мы рассказывали на MagSpace два месяца назад. Уже тогда было понятно, что астрономам посчастливилось увидеть нечто необычное: GRB 110328A имел очень высокую и быстро изменявшуюся рентгеновскую яркость. По предположению теоретиков, причиной вспышки стал не гравитационный коллапс массивной звезды, который рождает «типовые» длинные гамма-всплески, а приливное разрушение светила, проходившего рядом с чёрной дырой.
Большие и чрезвычайно активные чёрные дыры населяли молодые галактики на заре Вселенной, что подтверждает теорию, в соответствии с которой галактики и чёрные дыры развиваются в своеобразном симбиозе, пишут американские астрономы в статье, опубликованной в журнале Nature.
"До настоящего времени мы не знали, какую функцию исполняли чёрные дыры в молодых галактиках, да и вообще, существовали ли они. Теперь мы знаем — они существуют, и они растут как грибы", — говорит руководитель исследования Эзекиль Трейстер (Ezequiel Treister) из Гавайского университета, слова которого цитируются в сообщении университета.
Два активных ядра в NGC 3758.
Космические рентгеновские телескопы отыскали второе активное ядро в галактике NGC 3758.
Если быть точным, NGC 3758, также обозначаемая как Markarian 739, представляет собой пару взаимодействующих галактик. Давно известно, что её восточное ядро содержит мощный источник излучения — сверхмассивную чёрную дыру, поглощающую вещество. Поскольку столкновение галактик способствует аккреции, можно было предположить, что активность проявляют обе чёрные дыры в NGC 3758.
Современные астрономические приборы в состоянии зафиксировать "солнцетрясения", которые могут возникнуть в случае столкновения Солнца и черной дыры малой массы, так называемой примордиальной черной дыры, параметры этого события описали американские астрономы в статье, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета.
"Мы предсказываем, что примордиальные черные дыры с массой более 10 в 21 степени грамм (1000 триллионов тонн), сопоставимой с массой астероида, может быть обнаружена существующими солнечными обсерваториями", — говорится в статье.
Два британских астронома, Алехо Мартинес-Сансигре (Alejo Martinez-Sansigre) из Портсмутского университета и Стив Роулинс (Steve Rawlings) из Оксфорда заявляют, что сейчас сверхмассивные черные дыры, которые, как считается, находятся в центрах большинства галактик Вселенной, вращаются намного быстрее, чем когда-либо за всю историю жизни Вселенной.
Галактика NGC 5128 в видимом диапазоне (иллюстрация Capella Observatory).
Массив радиотелескопов, размещённых в Южном полушарии, передал высококачественные изображения джетов галактики NGC 5128 (Кентавр А).
Джетами называют противоположно направленные струи заряженных частиц, которые вылетают из центра активной галактики на огромной скорости, составляющей значительную часть скорости света c. Ответственность за их образование несёт чёрная дыра, масса которой в нашем случае оценивается в (5,5 ± 3,0)•107 солнечной.
Американские физики Аарон и Джей Пейс Вандевендеры предложили идею "гравитационного атома" — микроскопического объекта, в основе которого лежит миниатюрная черная дыра. Существование подобных объектов в природе могло бы объяснить отсутствие следов квантового испарения так называемых первичных черных дыр, образовавшихся сразу после Большого Взрыва. Статья ученых пока не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.
В рамках исследования ученых интересовали миниатюрные черные дыры. Согласно современным представлениям, после Большого Взрыва образовалось большое количество черных дыр, которые ученые называют первичными. В отличие от черных дыр звездной массы, которые формируются в результате гравитационного коллапса звезды (и их более тяжелых коллег, например сверхмассивных черных дыр в центре галактик), масса первичных дыр в теории может быть сколь угодно малой (в рамках работы рассматривались значение от нескольких десятков килограммов до нескольких миллиардов тонн).
Астрономы из Канады и Великобритании установили, что некоторые черные дыры способны пережить Большое Сжатие. Из этого вытекает теоретическое существование дыр, которые старше нашей Вселенной (считая с момента Большого Взрыва). Свои результаты ученые пока не опубликовали, однако препринт их работы доступен на сайте arXiv.org.
В рамках работы ученые исследовали пульсирующую космологическую модель (Андрей Сахаров, занимавшийся этими моделями в 70-х годах прошлого века, называл такую модель многолистной). Согласно этой модели, расширение Вселенной сменяется сжатием, которое заканчивается так называемым Большим Сжатием, своего рода антиподом Большого Взрыва.
Гамма-всплески — самые мощные во Вселенной процессы, сопровождающие гибель или слияние звезд и рождение черных дыр.
В 1960-х годах США отправили в космос несколько специализированных спутников семейства Vela, предназначенных для регистрации элементарных частиц и фотонов очень высоких энергий. Хотя эти спутники не имели никакого отношения к астрономии (они должны были отслеживать для Пентагона советские ядерные испытания на обратной стороне Луны), именно они стали первооткрывателями чрезвычайно интересного астрономического феномена — гамма-вспышек.
Астрономы нашли новый способ поиска вращающихся черных дыр, известных как черные дыры Керра. Препринт статьи доступен на сайте arXiv.org. Как оказалось, подобные дыры особым образом поляризуют свет, испускаемый ее аккреционным диском.
При помощи численного моделирования ученые анализировали геометрию пространства-времени вокруг типичной черной дыры Керра — массивного вращающегося объекта. Им удалось рассчитать спектр излучения точечного источника вблизи объекта для удаленного наблюдателя и обнаружить, в частности, искривление волнового фронта и круговую поляризацию света.
Гамма-всплески – едва ли не самые яркие события современной нам Вселенной. В считанные секунды они выделяют количество энергии, сравнимое с излучением всей нашей галактики в течение года. Львиная доля излучения всплеска, вырывающегося в двух противоположных направлениях узконаправленными струями-джетами, приходится именно на гамма-лучи, наиболее жесткую часть спектра. Вопрос о том, что именно придает всплескам такую огромную мощь, остается одной из неразрешенных проблем астрофизики. И хотя на этот счет существует целый ряд гипотез, ни одна из них не является окончательно доказанной.
Одна из версий предполагает, что гамма-всплески (или, по крайней мере, одна их разновидность, короткие всплески) могут рождаться в процессе слияния двух нейтронных звезд, либо нейтронной звезды и черной дыры. Предполагается, что по мере того, как вещество падает, все ускоряясь и раскаляясь, в черную дыру, часть его слишком ускоряется и выбрасывается в виде тонких джетов в противоположном направлении на скорости, близкой к световой. Сталкиваясь с гибнущей звездой, джеты и вызывают появление пучков гамма-излучения.
Доктор физико-математических наук сотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев установил, что внутри черной дыры в теории могут существовать аналоги привычных астрономам планет. Статья ученого пока не принята к публикации в рецензируемом журнале, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org (скачать с MagSpace).
В рамках исследования автор изучал черные дыры, помимо горизонта событий обладающие скрытым под ним горизонтом Коши (это черные дыры Керра и дыры Райсснера-Нордстрема). Он ограничивает область внутри дыры с сингулярностью, где разрешима задача Коши для уравнений движения теории относительности, то есть для начальных условий движения можно построить траекторию-решение с этими условиями.
В короне известной чёрной дыры учёные выявили загадочный источник сильно поляризованных гамма-лучей. Разгадка их происхождения поможет больше узнать о чёрных дырах и процессах, протекающих близ горизонта событий.
Исследователи из Франции, Германии, Испании и США получили новые данные о галактическом рентгеновском источнике Лебедь X-1 (Cygnus X-1). Это один из самых известных и изученных объектов такого рода. Он представляет собой пару чёрная дыра — голубой сверхгигант. Чёрная дыра затягивает к себе звёздный ветер от сверхгиганта. Вещество закручивается в аккреционный диск, разогревается и порождает излучение, фиксируемое уже довольно давно.
Для любителей научной фантастики мысль о том, что новые вселенные могут рождаться внутри черных дыр, и о том, что наш собственный мир – порождение черной дыры, не нова. Однако достойного математического описания эта идея до сих пор не имела. Пока за дело не взялся молодой и отчаянный физик-теоретик Никодем Поплавски (Nikodem Poplawski).
По мнению Поплавски, гипотеза о том, что черные дыры являются прародительницами новых миров естественно вытекает из слегка скорректированного представления о природе пространства-времени. Он отмечает, что в традиционных уравнениях Общей Теории Относительности не принимаются во внимание свойства частиц, обладающих полуцелым спином. Зато они учитываются одной из альтернативных теорий гравитации, Теорией Эйнштейна-Картана.
Международная команда ученых сообщила о завершении большого исследования с участием и наземных, и орбитальных телескопов. Картина, полученная после обработки и анализа снимков, сделанных в видимом, рентгеновском и гамма-диапазоне, оказалась намного сложнее, чем ученые ожидали, и, возможно, позволит переосмыслить существующие теории возникновения излучения. А посвящено исследование было тому, что происходит в бурных сердцах крупных галактик наподобие нашего Млечного Пути – в сверхмассивных черных дырах.
Читать дальше »
Двое ученых построили модель, показывающую, как выглядит пространство для наблюдателя, упавшего в сферически симметричную черную дыру. Статья с теоретическими основами работы доступна на сайте arXiv.org. Скачать видео этого процесса можно здесь.
Черными дырами называют области в пространстве, гравитационное притяжение которых настолько велико, что ни вещество, ни излучение не могут покинуть их. Считается, что в космосе черные дыры могут образовываться при коллапсе массивных звезд. Граница области, за которую не выходит свет, получила название горизонта событий.
Читать дальше »
Астрономы, работающие с космическим телескопом NASA Сhandra, опубликовали «рентгеновский портрет» одной из ближайших к Земле активных супермассивных черных дыр. Она находится в галактике Центавр А.
Объект съемки
Галактика Центавр А, или NGC 5128, — одна из ближайших к нам галактик с активным ядром. Она расположена, как нетрудно догадаться, в созвездии Центавра на расстоянии в 11 млн световых лет от нас. Во второй половине XX века ее активно изучали в радиодиапазоне. Это сильно запыленная линзообразная галактика класса S0. Впрочем, строго в классификацию галактик Центавр А все равно не вписывается, поэтому ее поместил в свой каталог пекулярных галактик астроном Хальтон Арп. Так что под индексом Arp 153 ее тоже можно встретить в научной литературе. Судя по всему, галактика образовалась совсем недавно путем слияния двух других. С этим и связана ее запыленность и активность в радиодиапазоне.
В начале сентября прошлого года стало известно об интересном и важном исследовании, выполненном двумя американскими астрономами. Его результаты скоро будут опубликованы в Записках Королевского астрономического общества (). Статью представили Приямвада Натараджан (), доцент физики и астрономии Йельского университета (), член Радклиффского института перспективных исследований (), и Изекиль Трейстер (Ezequiel Treister), постдок Гавайского университета ().