Телескоп Казанского университета впервые в истории снял изменение блеска черной дыры
Явление наблюдалось на расстоянии 9 млрд световых лет от Земли
© Юрий Смитюк/ТАСС
_________________________________________________________________________________
Новый телескоп ММТ, установленный Казанским федеральным университетом в астрофизической обсерватории РАН в Карачаево-Черкесии, стал единственным в мире прибором, зафиксировавшим изменение блеска черной дыры.
Об этом сообщили корреспондент ТАСС руководитель пресс-центра университета Камилл Гареев.
"Телескоп ММТ предназначен для исследования быстропротекающих процессов, поэтому была измерена так называемая кривая блеска - как меняется свечение объекта во времени", - сказал Гареев. "ММТ единственный в мире, кто зафиксировал кривую блеска при рождении черной дыры, - добавил он. Небесное явление наблюдалось астрономами 25 июня 2016 года на расстоянии 9 млрд световых лет от Земли, всплеск излечения получил обозначение GRB 160625B.
О телескопе
Телескоп ММТ (Mini-MegaTORTORA) установлен в Карачаево-Черкесии 17 августа 2014 года, на территории Специальной астрофизической обсерватории РАН, телескоп проводит полный мониторинг неба 1,5 раза за ночь. Объем данных, накопленных за ночь, достигает 28 терабайт. Прибор дистанционно управляется из Казанского университета. "В горах Карачаево-Черкесии очень сухой воздух, преломление из-за отсутствия влаги минимально, телескоп в таких условиях работает лучше", - уточнил Гареев.
Как ранее сообщил руководитель группы релятивистской астрофизики Специальной астрофизической обсерватории РАН Григорий Бескин, уникальность ММТ в том, что он может не только обнаружить неожиданно появившийся источник излучения, в том числе и движущийся, на расстоянии вплоть до нескольких сотен тысяч километров от Земли, но также очень быстро приступить к его изучению.
ММТ состоит из девяти объективов, каждый из которых снабжен детектором высокого временного разрешения (0,1 секунды). Прибор имеет большое поле зрения, около 900 квадратных градусов.
Специальная астрофизическая обсерватория РАН находится на Северном Кавказе у подножия горы Пастухова в Зеленчукском районе. Она является крупнейшим российским астрономическим центром, располагает Большим телескопом азимутальным и радиотелескопом РАТАН-600.
Материалы сайта ТАСС.
Крупнейшая чёрная дыра в известной части Вселенной
Опыт человека показывает, что нельзя быстро выйти на свет. Нужно пройти через сумерки в проявляющийся день до того, как наступит полдень, и солнце зальёт ландшафт.
— Вудро Вильсон
Мы знаем, как формируется большинство чёрных дыр во Вселенной: после смерти массивных звёзд (от 20 солнечных масс и более), появляются чёрные дыры массой от трёх солнечных. Такие звёзды сжигают содержащееся в ядре горючее быстрее других – всего лишь за несколько миллионов лет – и когда ядро уже не может гореть, они коллапсируют. И ничто внутри звёзд, ни атомы, ни ядра, ни кварки с глюонами, не могут устоять перед гравитационным коллапсом, если в звезде было достаточно массы!
В обычной звезде давление наружу и гравитационное сжатие внутрь оказываются сбалансированными и держат звезду. Но это давление оказывается фотонами, движущимися со скоростью света, и если эти фотоны внезапно будут превращаться в медленно двигающиеся частицы материи и антиматерии, давление упадёт, и, возможно, критически.
В зависимости от массы звезды, вся она может испытать выходящую из под контроля реакцию синтеза, уничтожающую всю звезду, или, для наиболее массивных звёзд, большая часть этой массы может сколлапсировать в чёрную дыру! Именно этого мы ожидаем от большого количества звёзд в ближайшем к нам звёздном кластере: R136 в туманности Тарантул.
Нужно помнить, что в нашей галактике от 200 до 400 миллиардов звёзд, так что масса нашей чёрной дыры составляет около 0,1% от всей массы галактики. Это малая часть, но большая цифра. А теперь представьте, что наша галактика не находится в числе крупных, и наша чёрная дыра находится в конце списка сверхмассивных.
Существуют огромные галактические монстры и крупнейшим из ближайших к нам будет Messier 87, гигантская галактика в центре скопления Девы.
Это крупнейшая из ближайших галактик, с массой, превышающей в 200 раз массу нашей. Вам может показаться странной выходящая из неё «линия». Насколько нам известно, это релятивистская струя материи длинной в 5000 световых лет, исходящая из центра галактики! Единственный известный нам объект, способный произвести такое явление, это сверхмассивная чёрная дыра, ощутимо большая по размеру, чем та, что находится в центре нашей галактики.
Если нам нужно измерить массу этой чёрной дыры, лучше обратиться к рентгеновским снимкам космического телескопа Чандра.
Что интересно (мне), предыдущая оценка массы центральной чёрной дыры исходила от измерения вспышек в центре M87, что дало массу в 6,4 миллиарда солнечных. Иначе говоря, мы неплохо разбираемся в происходящем там!
Но пока вы не решили, что Messier 87 представляет собой какую-то ненормальную аномалию, давайте я покажу вам большую часть скопления Девы.
Кроме M87 там есть другие гигантские эллиптические галактики примерно на том же расстоянии, включающие M84, M49 и M60, в каждой из которых есть чёрная дыра массой в более чем миллион солнечных. Считается, что обычно – хотя бывают и варианты – эллиптические и линзообразные галактики формируются через слияние нескольких спиральных, их центральные чёрные дыры также сливаются, и поэтому примерно 0,1% всей массы галактики содержится в центральной чёрной дыре.
Поэтому, можно предположить, что в поисках крупнейшей чёрной дыры нужно изучать крупнейшие галактики. Давайте попробуем!
Это скопление Abell 2029, расположенное на расстоянии 1,07 миллиарда световых лет, или в 20 раз дальше, чем скопление Девы. В его центре находится крупнейшая из всех известных галактик Вселенной: IC 1101. Галактика в наиболее удлинённом направлении простирается на два миллиона световых лет, превосходя во много раз Messier 87, и имеет крупнейшую из известных галактических масс во Вселенной. Она простирается на расстояние, в два раза превышающее расстояние от Млечного пути до Андромеды! Включая тёмную материю, её масса равна 100 триллионам солнечных, или примерно всей суммарной массе скопления Девы. (Если погуглить изображения этой галактики, можно наткнуться на слишком преувеличенные картинки. Будьте осторожны).
А что с её чёрной дырой?
Если бы мы знали… Она слишком далеко от нас, недостаточно активна, и наши сегодняшние космические приборы не обладают достаточной точностью для измерения её параметров. Может быть, когда-нибудь! И если бы я заключал пари, то я готов был бы поставить, что в ней действительно находится крупнейшая чёрная дыра в известной Вселенной.
Это была бы умная ставка, но я не был бы удивлён, если бы я ошибся, и причина возможной ошибки вас удивит!
Это скопление Персея, менее впечатляющее скопление, чем Abell 2029. Большая активная галактика в его центре потрясающая, а выделенная галактика совершенно невзрачная: NGC 1277. Этот кластер находится относительно недалеко от нас, чуть более чем в 200 миллионах световых лет – и расстояние до NGC 1277 весьма типичное, около 220 миллионов световых лет. Это не самая крупная галактика, не самая эллиптическая, не самая массивная, не самая яркая. Вообще, судя по её звёздам и общей массе в 120 миллиардов солнечных, она даже менее массивная, чем Млечный путь!
Но если понаблюдать за газом в её центре (а она расположена достаточно близко от нас, чтобы засечь его), можно увидеть, как он двигается и измерить его кинематику. Чем быстрее повышается скорость по мере приближения к центру, тем лучше можно оценить центральную массу галактики.
В этой галактике должна находиться центральная чёрная дыра с потрясающей массой в 17 миллиардов солнечных, составляющей удивительные 14% от общей массы галактики! Это беспрецедентное число, и это не только самая массивная из всех найденных нами чёрных дыр, но и самый большой процент отношения массы чёрной дыры к галактике. Бывают и другие случаи с довольно большими процентами – NGC 4486B и Henize 2-10 – но эти галактики поменьше.
Поэтому, конечно, возможно, что в крупнейшей галактике Вселенной содержится крупнейшая чёрная дыра, но также возможно, что обладателем рекорда станет непримечательная линзообразная галактика, просто по непонятным пока нам причинам содержащая громадную чёрную дыру!
С другой стороны – в пределах погрешности наших измерений – есть ещё один кандидат на крупнейшую чёрную дыру в известной Вселенной, очень отличающийся от рассмотренной нами NGC 1277.
Видите обозначенную на рисунке точку? Это галактика OJ 287, относящаяся к специальному классу объектов под названием блазары. Это компактные внегалактические источники радиоволн, и одни из самых энергетически мощных объектов Вселенной. Это особый тип квазара – активной галактики – у которого одна из самых мощных релятивистских струй направлена в нашу сторону!
Вспомним, как работают такие объекты, как эти активные галактики: их сверхмассивные чёрные дыры кормятся звёздами, газом и другими космическими объектами. Поскольку они разрывают структуры при помощи гравитации и сильно их ускоряют, едоки из них получаются неряшливые. И хотя это один из основных способов роста чёрных дыр, это же и один из способов, которым Вселенная сообщает нам об их присутствии!
Система с орбитой в 300 раз большей, чем орбита Плутона вокруг Солнца, совершающая оборот всего за 12 лет, позволит нам – если мы всё правильно вычисляем – провести величайшую проверку общей теории относительности. В то время, как прецессия эллиптической орбиты Меркурия вокруг Солнца составляет 43" за сто лет из-за релятивистских эффектов (1° равен 3600"), эта меньшая чёрная дыра должна обладать прецессией в 39° за один оборот, и должна по спирали упасть в большую чёрную дыру всего за несколько тысяч лет!
И эти две галактики, ближайшая и мелкая NGC 1277 и очень удалённая OJ 287 содержат крупнейшие из известных нам чёрных дыр во Вселенной. Конечно, бывают чёрные дыры и покрупнее, но чтобы найти их, нам потребуется больше удачи, времени и лучшие радиотелескопы и рентгеновское оборудование.
Черные дыры и ядреные взрывы
Тут я почитал о черных дырах, и по мнению общественности они могут зародится даже на земле, в случае, если некоторое количество материи будет достаточно сильно сжато.
Так вот вопрос, что если произвести два ядерных взрыва рядом друг с другом, таким образом, что между ними две взрывные волны столкнутся и создадут сжатие материи? Возможно ли появление черной дыры в таком случае?
Самые крупные объекты во вселенной. Часть вторая.
Разговор из черной дыры
Знатоки астрофизики и другие умные люди) Назрел вопрос, насколько я знаю черная дыра представляет из себя простым языком говоря насос всасывающий все что оказывается рядом, начиная от планет и заканчивая светом. При попадании человека за горизонт событий время для него исчезнет ( ну представим что человек это бог которого не разорвет силой гравитации) и для наблюдателя извне, человек падающий к черной дыре можно сказать "замрет'', так как свет отражающийся от него перестанет доходить до нас. Но если мы свяжем этого "прыгуна в дыры" скажем телефоном и телефонным кабелем, что произойдет, что мы услышим, как будет вестись диалог и что в теории будет слышать наш прыгун в телефонной трубке?
П.С.
Само собой такие аспекты как "его разорвет на части" или "как ты туда собрался электричество провести" не рассматриваю, так как тут больше научный интерес))
Изучение чёрных дыр. Часть 6 (последняя)
Что же произойдёт с квантовой теорией поля в случае амплификации.
Скорее всего сейчас опять будет забавная фраза, но для этого разберем эффект Казимира :)
Вы берете две незаряженные пластины и сажаете их близко друг к другу, параллельно, в вакууме. Оказывается нулевым колебаниям выгодней иметь меньший объём, поэтому между пластинами возникает притягивающая сила. Это сила называется силой Казимира, и она экспериментально измерена, но проявляется она на расстояниях меньше, чем 1 микрон (<10^-6 метра).
Если резко изменить положение пластин, то то что было пустотой между пластинами начнёт светить. Возникнут частицы, это не значит, что мы из ничего сделали что-то. Так как есть сила Казимира, то нам приходится совершать работу против неё, мы вкладываем энергию и создаются частицы. Закон сохранения энергии не должен нарушаться, эти частицы не из пустоты.
Причём здесь чёрные дыры? Коллапс чёрной дыры - это приблизительно то же самое. Как мы уже отметили ранее, на горизонте чёрной дыры поля себя ведут очень специфическим образом. То есть имеют определенные граничные условия. Эффект Казимира связан с граничными условиями этих полей. Когда происходит образование горизонта - это можно сравнить с тем, что мы резко меняем положение пластин.
Когда происходит коллапс - оболочка падает на горизонт, это сказывается на свойствах полей, и из горизонта пошло излучение, пошла амплификация. То, что было вакуумом, начало светить. Оттуда и взялось излучение Хокинга.
Для чего мы всё это узнали, и углублялись в эту картину. Во многих источниках по-разному описывают излучение чёрных дыр, но вычисления, подтверждающие другие картины, найти очень трудно, таких практически нет. А та картина, которую рассмотрели мы, лежит в основе вычислений излучения Хокинга.
В оставшееся место поста, наверно, стоит упомянуть как вообще были предсказаны чёрные дыры.
Представим, что вы бросаете камень. Он летит по параболе. Вы кидаете сильнее, он летит дальше, парабола больше и т.д.
В некоторый момент вы бросите камень с такой скоростью, что он будет летать вокруг Земли. Он будет свободно падать, но при этом падение не будет происходить. Если он в атмосфере, то он, конечно, трётся об воздух, теряет скорость и в конце концов упадет. Но если бросить камень достаточно высоко, за пределы атмосферы, то там это трение отсутствует.
Скорость, с которой нужно бросить камень, чтобы он так летал вокруг Земли, называется первая космическая. С такой скоростью летают спутники вокруг Земли. Вторая космическая скорость, скорость с которой нужно бросить этот камень, что бы он улетел от Земли.
Безусловно, первая и вторая космическая скорость зависит от размеров того объекта, с которого нужно улететь и от его массы. Лаплас задался таким вопросом: каковы должны быть размер и масса объекта, чтобы вторая космическая скорость была равна скорости света?
Существует формула, связывающая радиус этого тела и массу, при которой вторая космическая скорость превышает скорость света. Оказывается, что если сохранить неизменной массу земли и сжать её до нескольких миллиметров, то как раз вторая космическая скорость достигнет скорости света.
Именно так возник вопрос о чёрных дырах, во времена, когда люди ещё не знали ничего про ОТО.
После открытия ОТО, в начале 20-го века, было найдено решение уравнений ОТО Шварцшильдом. Он нашёл решение того, как ведет себя гравитационное поле в присутствии массивных объектов, которые имеют симметрию шара, или форму шара. Существенной составляющей этого решения было то, что если размер объекта был меньше размера, найденного Лапласом, то с этого объекта свет улететь не может. Это называлось Шварцшильдовская чёрная дыра, про это многое не было понятно. Потихонечку люди разбирались со свойствами этих объектов и так далее. Где-то в конце 60-х годов, в частности Пенроуз и Хокинг, разработали разные математические методы, при помощи которых исследовалась геометрия пространства-времени в присутствии чёрных дыр.
На этом закончим с этой темой. Следующая тема будет об астрономии в целом. Что это такое, и почему эта наука нам нужна?
Как всегда, спасибо за подписку и за плюсик :)