воскресенье, 8 апреля 2018 г.

Гравитационные волны, формируемые черными дырами в центрах галактик

Гравитационные волны могут формироваться в центрах галактик, сообщается в новом исследовании, проведенном группой ученых под руководством Джозефа Фернандеса (Joseph Fernandez) из Ливерпульского университета имени Джона Мурса, Великобритания. Гравитационные волны представляют собой мелкую рябь пространства-времени, распространяющуюся по Вселенной. Когда во Вселенной сталкиваются два массивных объекта, таких как черные дыры или нейтронные звезды, происходит формирование гравитационных волн, расходящихся в стороны от места столкновения. Этот феномен был предсказан Альбертом Эйнштейном в 1915 г. Амплитуда этих изменений согласно прогнозам должна была быть настолько крохотной, что Эйнштейн даже не рассчитывал обнаружить гравитационные волны. Однако в 2015 г., спустя сто лет после того, как был сделан этот прогноз, ученые впервые смогли наблюдать гравитационные волны напрямую. Обнаруженные гравитационные волны исходили со стороны пары черных дыр звездных масс (примерно по 30 масс Солнца каждая), которые упали друг на друга и в конечном счете объединились.


С того времени ученые обнаружили еще 4 события слияния черных дыр, однако наука до сих пор не приблизилась к пониманию механизмов, заставляющих черные дыры сближаться настолько, что становится возможным формирование гравитационных волн.

В новой работе команда Фернандеса показывает, что сверхмассивная черная дыра (СМЧД), лежащая в центре галактики, может изменить орбиты компонент двойной звездной системы так, что окажется возможным приведение компонент системы в очень тесный контакт, и продолжительность их обращения друг относительно друга перед слиянием будет в 100 раз ниже, чем в отсутствие такого искажения орбит со стороны СМЧД. Этого может оказаться достаточно, чтобы двойная система успела за время существования нашей Вселенной достичь фазы слияния компонент, считают Фернандес и его коллеги.

Исследование было представлено 3 апреля на Европейской неделе астрономии и наук о космосе, проходившей в Ливерпуле, Великобритания.

четверг, 5 апреля 2018 г.

В центре Млечного пути лежат тысячи черных дыр, выяснили ученые

Команда астрофизиков открыла несколько сотен черных дыр, концентрирующихся вокруг сверхмассивной черной дыры (СМЧД) Млечного пути Стрелец А*. В течение более чем двух десятилетий исследователи искали доказательства в пользу гипотезы, согласно которой тысячи черных дыр звездных размеров окружают сверхмассивную черную дыру, лежащую в центре крупной галактики. «Нам известно о существовании всего лишь пяти десятков черных дыр во всей Галактике – и в то же время мы предполагаем наличие от 10000 до 20000 этих объектов в границах области размером 6 световых лет, которые, однако, до сих пор так и не были никем обнаружены», - рассказал главный автор нового исследования Чак Хейли (Chuck Hailey) из Колумбийского университета, США. Ученым известно, что СМЧД Млечного пути окружена плотным гало из газа и пыли, в котором с высокой вероятностью могут формироваться черные дыры. Изолированную черную дыру во Вселенной увидеть практически невозможно, поэтому команда Хейли в своей работе наблюдала двойные системы, состоящие из черной дыры и звезды небольшой массы.


 В таких системах происходят несильные, но различимые рентгеновские вспышки, которые регистрируются космической рентгеновской обсерваторией НАСА Chandra («Чандра»). Зная отношение общего числа черных дыр к числу черных дыр, входящих в состав двойных систем со звездами небольших масс, можно на основании этих данных рассчитать общее предполагаемое число черных дыр, указывают Хейли и его соавторы.

Проведя такой анализ, исследователи обнаружили примерно 500 двойных систем, включающих черную дыру и звезду небольшой массы, а рассчитанное на основании этих данных общее число черных дыр в окрестностях СМЧД Стрелец А* составило примерно 10000.

понедельник, 26 марта 2018 г.

Ученые посвящают рождение новой черной дыры Стивену Хокингу

Один из телескопов сети MASTER Global Robotic Net telescopes (MSU), расположенный на острове Тенерифе (Испания, Канарские острова) помог ученым наблюдать гамма-всплеск, вызванный коллапсом одной звезды и формированием на ее месте черной дыры. Обычные телескопы неспособны осуществлять наведение на гамма-всплески с достаточно высокой скоростью, чтобы отследить изменения их яркости и получить информацию об их источниках. Гамма-всплески регистрируются космическими обсерваториями довольно часто – каждый день. Эти энергетические всплески сопровождают события столкновения нейтронных звезд или коллапса массивной звезды с превращением ее в нейтронную звезду, кварковую звезду или черную дыру. В случае каждого из перечисленных событий выделяются огромные количества энергии, и телескопы могут обнаружить гамма-всплески, даже если те происходят на расстояниях в миллионы и миллиарды световых лет от Земли. Гамма-всплески длятся от нескольких миллисекунд до десятков секунд и регистрируются в различных диапазонах.


«Главной задачей сети телескопов MASTER Global Robotic Net являются наблюдения раннего оптического излучения гамма-всплеска перед его затуханием. В оптическом диапазоне мы наблюдали всё это событие целиком, от начала до конца. Это редкий случай, который выдается лишь два или три раза в год, и, как правило, такие наблюдения всегда проводятся при помощи сети телескопов MASTER», - рассказал руководитель проекта MASTER Global Robotic Net и профессор кафедры физики Московского государственного университета Владимир Липунов.

Сообщение об этом открытии посвящено памяти Стивена Хокинга и опубликовано на веб-сайте Astronomer"s Telegram.

четверг, 1 марта 2018 г.

Выбросы со стороны черных дыр превращают супернептуны в каменистые планеты

Команда астрофизиков и планетологов прогнозирует, что планеты, подобные Нептуну, которые входят в состав планетных систем звезд, расположенных близ центра Млечного пути, были превращены в каменистые планеты за счет действия выбросов близлежащей сверхмассивной черной дыры (СМЧД). В этой новой работе были объединены результаты компьютерного моделирования с данными наблюдений экзопланет, а также наблюдений звезд и черных дыр в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах. «Кажется, на первый взгляд, довольно странным предполагать, что черные дыры влияют на эволюцию планет, однако именно такой процесс протекает в центре нашей Галактики», - сказал главный автор исследования Говард Чен (Howard Chen) из Северо-западного университета, штат Иллинойс, США. Чен и коллеги изучили окрестности СМЧД нашей галактики Млечный путь, рассмотрев влияние жестких излучений, формируемых при падении материи на черную дыру, на планеты, расположенные на расстоянии не более 70 световых лет от этой СМЧД, имеющей массу порядка 4 миллионов масс Солнца и называемую Стрелец А*. 


В исследовании были проанализированы свойства экзопланет массами в диапазоне от массы Земли до массы Нептуна.

Согласно полученным результатам рентгеновское и УФ излучение, идущее со стороны СМЧД Стрелец А*, «сдувает» большую часть толстых газовых атмосфер таких планет, оставляя в ряде случаев лишь каменистое ядро. Сформированные таким образом планеты относятся к классу суперземель (каменистых планет массой больше массы Земли, но меньше массы Нептуна). Исследователи считают, что этот механизм отвечает за формирование основного массива суперземель в окрестностях центра Галактики.

понедельник, 26 февраля 2018 г.

Новая стратегия поиска первичных черных дыр

Согласно некоторым теориям флуктуации плотности вещества ранней Вселенной могли привести к формированию небольших «первичных черных дыр», некоторые из которых могут двигаться в окрестностях нашей Галактики и сегодня и даже являться яркими источниками гамма-излучения.Исследователи проанализировали данные, собранные при помощи космической гамма-обсерватории НАСА Fermi («Ферми»), и не обнаружили признаков, указывающих на существование этих объектов, однако этот отрицательный результат, тем не менее, позволяет наложить ограничение на максимальное число этих крохотных черных дыр, которые могут находиться в окрестностях Земли.Ожидается, что черные дыры небольших масс испускают в гамма-диапазоне так называемое «излучение Хокинга» - теоретический прогноз, сделанный физиком Стивеном Хокингом и его коллегами. Хокинг показал, что квантовые эффекты могут привести к возникновению пары частица-античастица у горизонта событий черной дыры, позволяя одной из частиц упасть на черную дыру, а другой – покинуть ее пределы. Результатом является то, что черная дыра испускает излучение и теряет массу. 



С уменьшением массы черной дыры возрастает ее яркость в гамма-диапазоне, до тех пор пока она не «загорится» ярко в гамма-диапазоне в финальном взрыве. Ожидается, что такие вспышки в гамма-диапазоне могут происходить с частотой примерно один раз в несколько лет.

Исследование принято к публикации в журнале Astrophysical Journal; главный автор Кристиан Джонсон (Christian Johnson) из Калифорнийского университета в Санта-Круз, США.