Перевод на русский Ускоренного Курса Астрономии (Crash Course Astronomy)
Перевод Crash Course Astronomy
1. Свет
2. Телескопы
3. Введение в Солнечную систему
4. Марс
5. Экзопланеты
6. Чёрные дыры
7. Нейтронные звёзды
8. В глубинах времени
Перевод Crash Course Astronomy
1. Свет
2. Телескопы
3. Введение в Солнечную систему
4. Марс
5. Экзопланеты
6. Чёрные дыры
7. Нейтронные звёзды
8. В глубинах времени
22 апреля 2021
Астрономы Университета штата Огайо обнаружили самую близкую к Земле черную дыру, названную Единорогом, которая также является одной из самых маленьких. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org https://phys.org/news/2021-04-black-hole-closest-earth-small...
Масса Единорога примерно в три раза больше массы Солнца, что немного по меркам черной дыры, однако делает этот объект редкостью в Млечном Пути. По всей видимости, она является компаньоном красного гиганта — звезды, за которой велись наблюдения с помощью разных телескопов: от Kilodegree Extremely Little Telescope (KELT) до космической обсерватории TESS.
Исследователи заметили изменения в интенсивности света и внешнего вида звезды, как будто вокруг нее вращается что-то невидимое. Приливное искажение формы светила указывало на существование компактного объекта, например черной дыры. Однако многих астрономов смутила небольшая масса объекта, которая делала такой вариант маловероятным.
Ученые вновь допустили наличие черной дыры возле красной звезды после открытия крошечных черных дыр, сделанного той же исследовательской группой из Университете штата Огайо. Тогда исследователи проанализировали данные о световых спектрах 100 тысяч звезд в Млечном Пути, чтобы найти звезды, вокруг которых вращались невидимые объекты. Согласно расчетам, одна из звезд-кандидатов входит в одну систему с черной дырой, чья масса превышает массу Солнца в 3,3 раза.
По мнению ученых, самым простым и самым вероятным объяснением, почему красный гигант подвергается приливному искажению, является такая же небольшая черная дыра. В этом случае «Единорог» бьет рекорд самых близких к Солнечной системе черных дыр из известных, располагаясь на расстоянии 1500 световых лет от Земли.
В будущем, одним из самых важных достижений будет преодоление "отчуждения знаний". На пути к этой благой цели мы создали материал, который поможет узнать, можно ли увидеть черную дыру? Существуют ли такие телескопы? И если да, то как они функционируют? Какие телескопы есть сейчас в распоряжении человечества и на что они способны? А главное что дает наука "дальнего горизонта" и почему астрономия и астрофизика это очень увлекательное занятие.
1. Свет
2. Телескопы
3. Введение в Солнечную систему
4. Экзопланеты
5. Чёрные дыры
Астрономы обнаружили в струе гигантской черной дыры модель поведения, которая никогда ранее не наблюдалась. С помощью космического телескопа NASA «Чандра» они наблюдали за струей, которая сначала отскакивает от газовой стенки, а затем разрывает дыру в облаке из высокоэнергетических частиц. Такое поведение предоставляет ученым уникальную возможность больше узнать о том, как струи черных дыр взаимодействуют со своим окружением.
Композитное изображение Лебедя А. Рентгеновские данные от «Чандры» (красным, зеленым, синим) были объединены с оптическими данными от телескопа «Хаббл». © X-ray: NASA / CXC / Columbia Univ. / A. Johnson et al.; Optical: NASA / STScI)
Открытие было сделано в Лебеде А, большой галактике (радиогалактике) в центре галактического скопления, расположенного примерно в 760 миллионах световых лет от Земли. Данные телескопа «Чандра» показали мощные струи частиц и электромагнитной энергии, происходящие из быстро растущей черной дыры в центре Лебедя А. После того, как струи с каждой стороны черной дыры преодолевают более 200 тысяч световых лет, они замедляются вследствие взаимодействия с межгалактическим газом, нагретым до температуры в несколько миллионов градусов, который окружает Лебедя А. Такое взаимодействие стало причиной образования огромных облаков из высокоэнергетических частиц, испускающих рентгеновское излучение и радиоволны.
В рамках продолжавшегося 23 дня глубокого наблюдения исследователи использовали телескоп «Чандра», чтобы составить подробнейшую карту струй и межгалактического газа. Составленная карта была использована для того, чтобы проследить траектории струй, начиная с их исхода из черной дыры. И выяснилось, что левая струя после отскока расширяется, создавая дыру в окружающем облаке частиц глубиной от 50 тысяч до 100 тысяч световых лет и шириной всего 26 тысяч световых лет.
«Мы не только увидели, как эта струя отскакивает от межгалактического газа, подобно тому, как камешек отскакивает от поверхности пруда, но и разрывают дыру в облаке высокоэнергетических частиц», - говорит Амалия Джонсон из Колумбийского университета в Нью-Йорке. руководитель нового исследования. - «И это вообще первый раз, когда нам удалось увидеть такой космический `дырокол`».
Высокая четкость передачи изображения телескопом «Чандра» имела решающее значение для этого открытия. «Примечательно, что рентгеновское изображение «Чандры» может улавливать мелкие детали того, что делает эта черная дыра на расстоянии более миллиарда триллионов миль от Земли», - говорит соавтор Пол Нульсен из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) в Кембридже, штат Массачусетс. - «Благодаря данным «Чандры», мы можем увидеть, куда струя отскочила, и отследить ее орбиту, прежде чем она снова попадет в газ».
Хотя черные дыры широко известны тем, что они притягивают к себе все, что приближается к ним, они также могут очень хорошо катапультировать материю. Когда черная дыра вращается, она может создать вращающуюся, плотно намотанную вертикальную «башню» из сильных магнитных полей. Это позволяет черной дыре перенаправлять часть поступающего в нее газа и создавать энергетическую струю, которая удаляется от черной дыры на очень высоких скоростях. И струя Лебедя А является одной из наибольших и мощных струй, которые когда-либо наблюдались учеными.
Теперь же астрофизики работают над тем, чтобы определить, какие виды энергии (кинетическая энергия, тепло или излучение) несет в себе эта струя. Состав струи и виды энергии определяют ее поведение во время отскока, а также влияют на размер создаваемой ею дыры. При этом для того, чтобы сделать выводы о свойствах струи, необходимы теоретические модели струи и ее взаимодействия с окружающим газом.
Энергия струй из черных дыр может нагревать межгалактический газ в скоплениях галактик и препятствовать его охлаждению и созданию большого количества звезд в галактиках, подобных Лебедю А. «Мы знаем, что быстрорастущие черные дыры оказывают большое влияние на окружающую среду», - рассказал еще один соавтор исследования Брэдфорд Сниос из CfA. - «Изучая Лебедя А, мы надеемся узнать больше о том, как с течением времени гигантские черные дыры влияют на свои домашние галактики».
Результаты этого исследования были представлены на 233 встрече Американского астрономического общества в Сиэтле.
При поиске самых далеких объектов ключом к успеху является гравитационное линзирование, благодаря которому их свет может быть усилен в несколько тысяч раз.
При удачном стечении обстоятельств космический телескоп NASA «James Webb» сможет уловить свет первых звезд во Вселенной и обнаружить древнейшие черные дыры, говорится в исследовании, представленном в журнале Astrophysical Journal.
«Обнаружение первых звезд и черных дыр является важной целью для астрономов. Эти объекты расскажут нам о реальных свойствах самой ранней Вселенной, о том, что пока мы можем лишь моделировать на наших компьютерах», – рассказывает Роджер Виндхорст, ведущий автор исследования из Аризонского университета (США).
(Самые первые звезды во Вселенной в представлении художника. Credit: N.R.Fuller, National Science Foundation)
Самые первые звезды во Вселенной начали появляться спустя 200-400 миллионов лет после Большого Взрыва. Наблюдение этих объектов на столь огромных расстояниях находится за пределами возможностей любого современного телескопа. Однако новая работа предполагает, что при определенных условиях преемник космического телескопа «Hubble» сможет захватить свет от одиночных звезд, родившихся в эту эпоху.
«Мы хотим раскрыть секреты ранней Вселенной, например, сколько тяжелых химических элементов в своих недрах производили первые звезды, и как это повлияло на их последователей?» – добавил Фрэнк Тиммс, соавтор исследования из Аризонского университета.
Ключом к успеху является гравитационное линзирование, при котором свет далеких звезд будет усилен в несколько раз промежуточным скоплением галактик. Но типичная природная линза может «увеличить» объект всего в 10-20 раз, что недостаточно для того, чтобы звезда первого поколения была поймана телескопом «James Webb». И здесь приходится полагаться на удачу: если удаленный объект и галактический кластер выстроятся правильно, свет звезды может быть усилен в 10 000 раз и более, достигнув уровня обнаружения.
Шансы на такое точное выравнивание крайне малы, но не равны нулю. Недавно астрономы сообщили об обнаружении с помощью «Hubble» звезды, удаленной от Земли на 9 миллиардов световых лет, свет от которой был увеличен в 2000 раз благодаря удачному расположению и движению промежуточного скопления. Но несмотря на то, что она является самым отдаленным от нас одиночным светилом, которое когда-либо наблюдали телескопы, цели «James Webb» лежат намного дальше.
(Поглощение звезды черной дырой в представлении художника. Credit: ESO/L. Calçada)
В дополнение к первым звездам астрономы оценили возможность увидеть светящиеся аккреционные диски, окружающие древнейшие черные дыры.
Чем дольше объект излучает, тем больше шансов на то, что он попадет в удачное для тысячекратного увеличения место позади гравитационной линзы. Ожидается, что звезды первого поколения были невероятно массивными и, следовательно, недолговечными, прожив всего несколько миллионов лет, прежде чем взорваться сверхновыми. С другой стороны, черные дыры, поглощающие компаньонов, могли светиться в 10 раз дольше, питаясь постоянным потоком газа. В результате исследователи считают, что «James Webb» обнаружит больше первичных черных дыр, чем ранних звезд.
Источник