Stembie

В 1974 г. Стивен Хокинг сделал одно из важнейших своих предсказаний: что черные дыры способны полностью испаряться.


Согласно гипотезе Хокинга, черные дыры не являются идеально «черными», а способны испускать частицы. Это излучение, считал британский физик, уносит с собой энергию и массу черной дыры, поэтому через определенное время черная дыра исчезает полностью. Эта гипотеза получила широкое признание, однако ее до сих пор никому не удалось доказать.

Считается, что вакуум космического пространства наполнен постоянно аннигилирующими виртуальными парами частица-античастица. Однако рядом с черной дырой экстремально мощная гравитация разрывает между собой две эти частицы, и одна из частиц, имеющая отрицательную энергию, поглощается черной дырой, снижая ее энергию и массу, а вторая частица – выбрасывается прочь в космическое пространство. Эти выбрасываемые в космос частицы и представляют собой хокинговское излучение.

В новом исследовании физики в лаборатории впервые показали наличие излучения, аналогичного хокинговскому излучению. Хотя само хокинговское излучение является слишком слабым, чтобы его можно было обнаружить в космосе, авторы работы наблюдали это излучение на модели черной дыры, созданной с использованием звуковых волн, а также самой холодной и необычной материи на Земле.

В этой работе группа исследователей во главе с Джеффом Штейнхауэром (Jeff Steinhauer) из Израильского технологического института Технион использовала экстремально холодный газ, называемый конденсатом Бозе-Эйнштейна, для моделирования горизонта событий черной дыры, невидимой границы, через которую не может вернуться обратно ничто, даже свет. На пути протекающего потока этого газа они поместили «обрыв», в результате чего сформировали газовый «водопад»; когда газ увлекался в «водопад», его потенциальная энергия переходила в кинетическую, и скорость потока превышала скорость звука.

Вместо частицы и античастицы исследователи использовали пару фононов, квантовых звуковых волн, в газовом потоке. Фонон на медленной стороне может двигаться против газового потока, вдали от «водопада», в то время как фонон на быстрой стороне двигаться не может, захваченный «черной дырой» сверхзвукового газового потока.

Хокинг предсказал, что поток испускаемых черной дырой частиц будет характеризоваться сплошным спектром длин волн и энергий. Кроме того, физик считал, что этот поток может быть описан с использованием только одного значения температуры, зависящего лишь от массы черной дыры. Данный новый эксперимент позволил подтвердить оба этих прогноза на модели звуковой черной дыры, пояснили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Темная материя является одной из величайших загадок современной астрофизики и космологии. Предположительно, на ее долю приходится 90 процентов материи Вселенной, однако до сих пор присутствие темной материи было зафиксировано лишь непрямыми способами, поэтому в одном из недавних исследований существование этой субстанции было поставлено под сомнение. Однако новая научная работа, проведенная международным институтом SISSA, позволяет разрешить эти сомнения, опровергая универсальность эмпирических соотношений, которые, согласно предыдущим исследованиям, свидетельствовали в пользу альтернативных гипотез.

В астрономическом масштабе движение объектов происходит почти исключительно под действием гравитации, однако наблюдаемые скорости некоторых небесных тел, например звезд в составе галактик, отличаются от расчетных в большую сторону, если исходить при расчете из массы только лишь видимой материи. Для объяснения этого феномена была предложена гипотеза невидимой, «темной» материи, облака которой окружают собой галактики и оказывают влияние на скорость звезд, входящих в их состав.

«Три года назад коллеги из Университета Кейс Вестерн Резерв привели в своем исследовании доводы, бросающие тень сомнения на существование темной материи, – объясняет Чиара ди Паоло (Chiara Di Paolo), студент докторантуры института SISSA. – Анализируя кривые вращения 153 «классических» спиральных галактик, они получили эмпирическое соотношение между общим гравитационным ускорением звезд (наблюдаемым) и компонентом, который бы мы наблюдали в присутствии только лишь нормальной материи в классической ньютоновской теории».

Для проверки этого соотношения ди Паоло и его коллеги провели анализ кривых вращения галактик других типов, отличных от «классических» спиральных галактик – 72 галактик с низкой поверхностной яркостью и 34 карликовых дисковых галактик. Исследователи получили более представительные результаты, предложив иное соотношение, которое помимо общего гравитационного ускорения и его «нормальной» компоненты также включает радиус галактики и параметры ее морфологии.

Согласно авторам работы, это новое соотношение, полученное ими для выборки из 104 галактик, демонстрирует неточность ранее полученного эмпирического соотношения и позволяет разрешить сомнения относительно присутствия темной материи в галактиках, указывая однозначно на ее существование.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Источник

Невозможно не заметить в центре этого фото массивную кратную звездную систему Тау Большого Пса. Она является самым ярким членом одноименного звездного скопления (обозначаемого еще как NGC 2362) в созвездии Большого Пса. Кроме самой Тау Большого Пса в скоплении много молодых и менее заметных звезд, возраст которых всего четыре-пять миллионов лет – они только начинают свою космическую жизнь.

Скопление Тау Большого Пса принадлежит к классу открытых (рассеянных) скоплений — это группа звезд, родившихся из одного и того же молекулярного облака. Это значит, что все звездное население скопления имеет одинаковый химический состав и слабо связано силами гравитации. Так как все эти звезды сформировались вместе, для земного наблюдателя они представляют собой идеальную «звездную лабораторию», в которой можно проверять теории звездной эволюции: цепь событий, которая ведет звезду от рождения из холодного и плотного облака газа к неизбежной смерти.

Так как все звезды на этом фото родились в одно и то же время, различия в их массах говорят о том, что им предстоят различные пути последующей эволюции. И так как сама Тау Большого Пса – одна из наиболее массивных и короткоживущих звезд, она израсходует свое ядерное горючее задолго до того, как это сделают ее менее массивные сестры, которым предстоит сиять миллиарды лет.

Изображение получено в рамках программы «Космические сокровища ESO», просветительской инициативы, состоящей в фотографировании на телескопах ESO в образовательных и общественно-просветительских целях интересных, загадочных или просто красивых объектов. Программа выполняется в такое время, когда телескопы в силу разных причин не могут вести научные наблюдения. Тем не менее, все данные, полученные в рамках программы, могут использоваться и в научных целях и доступны астрономам через Научный архив ESO.

Источник

Это самое детальное на текущий момент изображение этого далекого и загадочного мира. Оно было создано из 9 кадров, полученных при помощи бортовой камеры LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) 1 января 2019 года, за 6,5 минут до близкого пролета мимо объекта.

Это обработанное изображение объединяет семь отдельных снимков, полученных с помощью New Horizons (LORRI), каждое из которых имеет выдержку 0,025 секунды, всего за 19 минут до ближайшего приближения к Ultima Thule (официально названного 2014 MU69). Снимок был сделан в 5:14 UT (12:14 am EST) 1 января 2019 года, когда станция находилась в 10 350 милях (16 694 км) от Ultima Thule, что дало разрешение 273 фута (83 метра) на пиксель.NH находилась на расстоянии 4,1 миллиарда миль (6,6 миллиарда километров) от Земли.

Оригинал на английском.

Снимки, полученные аппаратом, показали, что окраска объекта совпадает с цветом подобных ему тел в Поясе Койпера и напоминает похожие по расцветке области, обнаруженные на Хароне и Плутоне, где цвет поверхности объясняли присутствием сложных органических молекул толинов. Поверхность Ультимы Туле покрыта ямами, впадинами, похожими на ударные кратеры, и бороздами. А недавно выяснилось, что форма двух долей объекта не похожа на сферическую, как считалось ранее, а более плоская и похожа на блины.