Ученые считают, что Вселенная «находится» в черной дыре

В ученом сообществе появилась новая гипотеза, согласно которой наша Вселенная может находиться внутри гигантской черной дыры. Природа сверхмассивных черных дыр до конца не изучена. Именуемые в узких кругах специалистов как область пространства-времени гигантские ЧД породили множество догадок и предположений. Например, некоторые эксперты уверены, что эти объекты не что иное, как «двери» в другие миры. Однако эти рассуждения не возникли на пустом месте. Известно, что плотность сверхмассивных черных дыр очень низкая. Так, черная дыра в центре Млечного Пути по плотности меньше чем вода, а гигантская ЧД в центре галактики NGC 4889 в созвездии Волосы Вероники уступает по плотности воздуху. Низкая плотность черных дыр обусловлена гравитационным радиусом, который у этих объектов прямо пропорционален массе. Это значит, что чем массивней черная дыра, тем больше она похожа на призрака.

Данную закономерность можно наблюдать и при сравнении гравитационного радиуса и плотности Вселенной. Но специалисты отмечают, что один этот вывод не является доказательством того, что мы живем внутри сверхмассивной ЧД.

Космический филамент близ центральной черной дыры нашей Галактики

Центр нашей Галактики являлся предметом многочисленных исследований на протяжении многих лет, однако он до сих пор полон сюрпризов для ученых. Недавно таким сюрпризом для астрономов стало обнаружение структуры, напоминающей по виду змейку, близ центральной сверхмассивной черной дыры Галактики. В 2016 г. близ центра Млечного пути был обнаружен необычный изогнутый филамент длиной 2,3 светового года, который располагается рядом с центральной сверхмассивной черной дырой Галактики, называемой Стрелец А. Теперь в новом исследовании команда астрономов во главе с Марком Моррисом (Mark Morris) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, США, используя новый метод, получила снимки этой структуры при помощи радиотелескопа Very Large Array в самом высоком доступном на сегодняшний день пространственном разрешении. Эти новые снимки позволяют более подробно проследить этот филамент почти до самой сверхмассивной черной дыры Стрелец А и показывают, что филамент происходит именно из ее окрестностей.

Согласно команде Морриса существуют три основные версии происхождения этого филамента. По первой из этих версий «змейка» появилась в результате выбрасывания заряженных частиц из окрестностей этой сверхмассивной черной дыры под действием магнитных полей. Вторая версия связана с теорией так называемых космических струн, гипотетических объектов, длинных и экстремально тонких, которые способны переносить массу и электрические заряды. Согласно этой версии обнаруженный филамент представляет собой как раз такую космическую струну. Третья версия предполагает, что сверхмассивная черная дыра Стрелец А и обнаруженная «змейка» вообще никак не связаны между собой. Последняя версия является наименее вероятной из трех, считают исследователи.

Для того чтобы определиться в пользу одной из этих версий, потребуются дополнительные исследования, указывают Моррис и его коллеги.

Астрономы поймали рентгеновский сигнал от тёмной материи

Загадочная тёмная материя не видна в телескопы никаких диапазонов. Она проявляет себя лишь гравитационным воздействием на обычную материю. Эту печальную истину, похоже, придётся пересмотреть. На радость учёным. В далёком скоплении галактик нечто поглощает и переизлучает рентгеновские лучи определённой энергии. И это нечто не может быть обычным веществом. Такой вывод делается в исследовании, опубликованном научной группой во главе с Джозефом Конлоном (Joseph P. Conlon) из Оксфордского университета. Работа доступна на сайте препринтов arXiv.org. Как сообщает пресс-релиз исследования, Эта детективная история началась началась в 2014 году. Тогда научная группа во главе с Эзрой Булбуль (Esra Bulbul) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже обнаружила странное явление. В рентгеновском излучении скопления галактик, известного как скопление Персея, наблюдалась спектральная линия излучения с энергией 3,5 килоэлектронвольт. Результат был получен с помощью инструментов телескопов XMM-Newton и Chandra. Та же линия обнаружилась в излучении 73 других скоплений галактик, зарегистрированном телескопом XMM-Newton.

Буквально через неделю после публикации этого результата другая группа во главе с Алексеем Боярским (Alexey Boyarsky) из Лейденского университета в Нидерландах сообщила о наблюдении этой же линии в излучении галактики M31 и окраины скопления Персея на том же инструменте XMM-Newton.

Ни один известный астрофизический процесс не приводит к образованию такой линии. Поэтому астрономы предположили, что имеют дело с излучением загадочной тёмной материи.

Многие астрономы пытались повторить эти наблюдения, но загадочная линия то обнаруживалась, то нет. Это заставляло скептиков предположить, что учёные столкнулись с ошибкой в работе инструмента или в обработке данных.

В 2016 году новый японский телескоп Hitomi, специально предназначенный для наблюдения рентгеновских спектральных линий, не смог обнаружить линию 3,5 килоэлектронвольт в излучении скопления Персея. Казалось, что вопрос закрыт окончательно. Но это был лишь очередной поворот сюжета.

Команда Конлона обратила внимание, что изображения, даваемые «Хитоми», гораздо менее чёткие, чем у «Чандры». Поэтому в изображении скопления Персея смешивался сигнал от двух источников: излучение горячего газа, расположенного вокруг массивной галактики в центре кластера, и свет, исходящий из окрестностей сверхмассивной чёрной дыры в центре самой этой галактики.

Более чёткие изображения «Чандры» позволяют различить вклад этих источников. Воспользовавшись этим, авторы смогли отдельно проанализировать вклад чёрной дыры и излучение горячего газа.

Имея на руках ранние наблюдения «Чандры», сделанные ещё в 2009 году, они обнаружили удивительное: спектральная линия 3,5 килоэлектронвольт наблюдалась, но в «X-лучах», испущенных газом, это была линия излучения, а в излучении чёрной дыры — линия поглощения! Как выяснилось, телескоп Hitomi смешал вклад от двух источников, в итоге линии компенсировали друг друга и поэтому не наблюдались. Исследователи проверили это, выполнив соответствующие вычисления.

Но как же получается, что, глядя «прямо в глаза» чёрной дыре, астрономы обнаруживают поглощение квантов с энергией 3,5 килоэлектронвольт, а наблюдая достаточно далёкий от неё газ ловят излучение в виде этих квантов?

Это явление давно известно специалистам, работающим с оптическими телескопами. Представим себе звезду, заслонённую от нас облаком газа. Газ поглощает кванты определённой энергии и тут же вновь излучает их. Но это излучение происходит во всех направлениях: обратно к звезде, перпендикулярно линии «звезда — наблюдатель» (лучу зрения, как говорят специалисты), и так далее. Поэтому, глядя прямо на звезду, мы обнаруживаем линию поглощения, так как часть испущенных звездой квантов с этой энергией до нас не дойдёт.

Теперь гордо отвернёмся от звезды и обратим свой взор на ту часть облака, которая находится «сбоку» от неё. Эти атомы газа тоже поглощают излучение звезды и тоже переизлучают его. Но на сей раз самого света звезды мы не видим, он распространяется под большим углом к лучу зрения. Зато видим ту часть поглощённого света, который газ испустит в нашу сторону (он ведь испускает свет во все стороны равномерно). Поэтому при взгляде на эти «боковые» области газа мы увидим линию излучения!

Всё, казалось бы, замечательно. И окрестность сверхмассивной чёрной дыры действительно излучает кванты с энергией 3,5 килоэлектронвольт, равно как и кванты всех остальных энергий из широкого диапазона. У неё «гладкий» рентгеновский спектр без линий излучения. Но, чтобы воспроизвести только что описанную картину, нам требуется предположить, что в облаке горячего газа вокруг галактики присутствует нечто, что поглощает кванты именно этой энергии, а потом переизлучает их. И, как уже говорилось выше, обычное вещество этого сделать просто не в состоянии!

Значит, всё-таки тёмная материя? Конлон и его коллеги считают именно так. Они даже разработали собственную модель этой загадочной субстанции, воспроизводящую такое поведение. Впрочем, вариант ошибки авторы пока не сбрасывают со счетов. Окончательно прояснить вопрос должны последующие исследования.

К слову, «Вести. Наука» (nauka.vesti.ru) ранее писали о другом явлении, которое может быть следствием «активности» тёмной материи — потоке антиматерии вблизи Земли.

Между тем сами частицы этой субстанции пока не удалось обнаружить. Впрочем, некоторые исследователи видят причину в том, что эти частицы легче, чем ожидается.

Астрономы раскрыли секрет "пушистости" хвостов черных дыр

Британско-русские астрономы выяснили, почему выбросы некоторых сверхмассивных черных дыр похожи по своей форме на гигантские уши или широкий луч фонарика, а не на узкую линию лазерной указки, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy. "Когда узкий джет черной дыры распадается и превращается в широкий газовый хвост, выделяется огромное количество тепла, благодаря чему он становится хорошо заметным для телескопов. Эти выбросы обладают столь высокой яркостью, что иногда они светят ярче, чем вся остальная галактика, и их гораздо проще заметить, чем саму черную дыру, чье положение чаще всего определяется косвенным путем", — рассказывает Костас Гургулиатос (Kostas Gourgouliatos) из университета Лидса (Великобритания). Сверхмассивные черные дыры существуют в центре практически любой галактики. В отличие от черных дыр, возникающих при коллапсе звезд, их масса в несколько миллионов раз больше солнечной. Они периодически поглощают звезды, другие небесные тела и газ, и выбрасывают часть захваченной материи в виде джетов — пучков разогретой плазмы, движущихся с околосветовой скоростью.

Эти выбросы, как сегодня считают астрономы, являются результатом того, что черные дыры не способны поглощать материю в неограниченных количествах. Существует некая граница, которую астрофизики называют пределом Эддингтона, при достижении которой материя начинает скапливаться в окрестностях черной дыры в виде горячего "бублика" из материи, диска аккреции. Внутри него частицы материи трутся друг об друга, разогреваются до сверхвысоких температур и часть из них выбрасывается черной дырой в космос в тот момент, когда они достигают границы между дырой и "бубликом".

В некоторых случаях эти выбросы имеют форму не узкой линии света, а своеобразного конуса, похожего по форме на широкий луч фонаря или прожектора, благодаря которым мы можем видеть многие галактики, расположенные слишком далеко от нас для того, чтобы за ними можно было наблюдать напрямую. Самые широкие выбросы подобного типа ученые часто называют "ушами" черных дыр из-за их необычной формы. Внезапное превращение узких потоков плазмы в подобные широкие лучи было загадкой для ученых, так как этому должны мешать свойства межзвездной и межгалактической среды.

Гургулиатос и Сергей Комиссаров, выходец из России и его коллега по университету, нашли объяснение этому феномену, создав компьютерную модель выбросов черной дыры, которая учитывала в себе одно важное свойство джетов, которое раньше игнорировалось в подобных расчетах.

Как отмечают ученые, для упрощения моделей ученые раньше считали, что джет имеет идеально цилиндрическую форму, и что его толщина никак не меняется при удалении от черной дыры. Последние наблюдения за центрами галактик при помощи мощнейших радиотелескопов и интерферометров показывают, что это не так – джет часто имеет "закрученную" форму и внутри него могут присутствовать особенно плотные и относительно разреженные зоны.

"Джеты у подобных черных дыр похожи по своей форме не на цилиндры, а на вытянутые овалы, благодаря чему внутри них возникает особая искривленная пограничная зона, "слабое звено" в структуре джета. Внутри этой зоны возникают очаги нестабильности, которые движутся в сторону черной дыры и сходятся, формируя точку, которую мы называем "зоной локализации", — продолжает астроном.

Она является границей между "нормальной" половиной джета, расположенной ближе к черной дыре, и той его частью, где тонкий пучок плазмы распадается и превращается в конус под действием турбулентности. Свойства межгалактической и межзвездной среды на этот процесс никак не влияют, что может объяснять то, почему во Вселенной достаточно много галактик с широкими, "пушистыми" хвостами.

Как надеются Комиссаров и Гургулиатос, их расчеты и модели помогут понять, как возникают черные дыры с хвостами и того, и другого типа, и выяснить, какую роль они играют в эволюции галактик и Вселенной в целом.

Магнитное поле черной дыры оказалось удивительно слабым

Черные дыры хорошо известны своим мощным гравитационным воздействием на материю, позволяющим им поглощать целые звезды и испускать в космос потоки материи со скоростью, близкой к скорости света. Однако магнитное поле в окрестностях одной из черных дыр, к удивлению исследователей, оказалось довольно слабым. Эта черная дыра диаметром около 60 километров, находящаяся на расстоянии 8000 световых лет от Земли и называемая V404 Лебедя, дала возможность впервые измерить с высокой точностью параметры магнитного поля, окружающего эти самые глубокие «гравитационные колодцы» Вселенной. Группа исследователей под руководством И. Даллилар (Y. Dallilar) с кафедры астрономии Университета Флориды, США, в результате анализа данных наблюдений, проведенных с использованием Большого Канарского телескопа, расположенного на Канарских островах, Испания, обнаружила, что магнитное поле вокруг черной дыры на самом деле примерно в 400 раз слабее, чем ожидалось.

Эти измерения позволяют ученым глубже понять устройство и механизмы функционирования магнитных полей черных дыр, проникая в тайны поведения материи в экстремальных физических условиях. Эти знания в дальнейшем могут быть использованы для расширения возможностей систем GPS навигации и усовершенствования конструкций ядерных реакторов.

Эти измерения также могут помочь ученым разгадать загадку появления так называемых «джетов» черных дыр – потоков заряженной материи, извергаемых со стороны черной дыры и движущихся со скоростью, близкой к скорости света. Ранее ученые полагали, что эти джеты ускоряются в мощном магнитном поле черной дыры, однако теперь эта гипотеза требует пересмотра, отмечает Даллилар.

Ученые обнаружили нейтронную звезду, маскирующуюся под черную дыру

Найти черную дыру в космосе очень сложно – она не светится и находится в полной темноте. Идентифицировать ее можно по определенной пульсации, но в космосе есть объекты, подающие подобные сигналы. Одной из таких «самозванцев» ученые считают нейтронную звезду PSR J1023, маскирующуюся под ЧД. Специалисты всегда считали выплеск огромных потоков субатомных частиц характеристикой черных дыр. Однако загадочный объект, открытый недавно астрономами, испускает аналогичные импульсы. «Умирая», гигантское светило оставляет сердцевину - нейтронную звезду, продолжающую вращение. Выплески электронных и фотонных пучков объекта происходят с определенной регулярностью, действуя как «пульсар». PSR J1023 является переходным миллисекундным пульсаром, вращающимся со скоростью 1 000 оборотов в секунду. Причиной тому служит захват газа соседней подобной звезды, поэтому PSR J1023 изредка извергает струи, имитируя черные дыры.

Исследователи намерены досконально изучить принцип продуцирования нейтронными звездами плазмы. Это поможет отличать черные дыры от «самозванцев».

На окраинах Млечного пути могут находиться сталкивающиеся черные дыры

Периферия спиральных галактик, подобных нашему Млечному пути, может быть наполнена сталкивающимися черными дырами огромных размеров и являться важной «охотничьей зоной» для поисков источников гравитационных волн, сообщают исследователи из Технологического института Рочестер, США, в новой научной работе. До настоящего времени считалось, что наиболее подходящие условия для популяций черных дыр существуют в небольших спутниковых или карликовых галактиках, где звезды расположены довольно редко, где имеются лишь относительно небольшие количества тяжелых металлов, таких как железо, золото и платина – элементов, формируемых в результате взрывов сверхновых – и низкая эффективность звездных ветров приводит к тому, что звезды теряют с ними лишь очень небольшую часть своей массы.

В новой работе Суканья Чакрабарти (Sukanya Chakrabarti), ассистент-профессор физики Технологического института Рочестер с коллегами показывает, что окраины галактик, подобных Млечному пути, могут быть близки карликовым галактикам по условиям, но с одним большим преимуществом перед последними – крупные галактики проще обнаружить.

«Содержание металлов во внешних частях дисков спиральных галактик также довольно низкое, поэтому в широких областях в этих зонах можно встретить большие количества черных дыр», - сказала Чакрабарти.

Более глубокое понимание Вселенной стало возможным теперь, когда ученые могут комбинировать методы гравитационно-волновой астрономии с традиционными измерениями в разных диапазонах электромагнитного спектра. Настоящее исследование показывает, что даже черные дыры, которые имеют настолько большую плотность, что их окрестности не может покинуть ничто – даже свет – являются источниками гравитационных волн и излучения в оптическом диапазоне, испускаемых, конечно, не самой черной дырой, а остатками материи, сохранившимися после звездного коллапса, породившего черную дыру.

Ученые глубже проникают в природу джетов черных дыр

Команда ученых из Саутгемптонского университета сделала новый шаг на пути к пониманию релятивистских джетов – мощных пучков излучения, испускаемых из окрестностей черных дыр – измерив, насколько быстро происходит их «зажигание» после появления. Происхождение джетов черных дыр до сих пор продолжает оставаться загадкой для ученых. Одна из теорий гласит, что они развиваются из «аккреционного диска» - материи, затягиваемой на орбиту к растущей черной дыре. Экстремальная гравитация внутри этого диска скручивает и растягивает магнитные поля, сжимая раскаленный, намагниченный материал диска, называемый плазмой, до тех пор пока он не будет извергнут в форме двух противоположно направленных магнитных «колонн», ориентированных вдоль оси собственного вращения черной дыры.

Плазма движется вдоль этих сфокусированных джетов и развивает гигантскую скорость, «выстреливая» на гигантские расстояния. В какой-то момент плазма начинает ярко светиться, однако когда именно происходит «зажигание» джета – это оставалось загадкой для ученых до настоящего момента.

В новом исследовании группа под руководством доктора Пошака Гандхи (Poshak Gandhi) показывает при помощи наблюдений системы V404 Лебедя, состоящей из черной дыры и поглощаемой ею звезды-компаньона, что между рентгеновскими вспышками, обозначающими рождение джета в окрестностях черной дыры, и появлением вспышек в оптическом диапазоне проходит примерно 0,1 секунды. Если перевести эти цифры в расстояние, которое проходит релятивистский джет за это время, то получается, что джет успевает пройти не более 30000 километров. Система V404 Лебедя находится от нас на расстоянии примерно 7800 световых лет, поэтому даже при помощи самых мощных современных телескопов ученые не смогли бы разглядеть при прямых наблюдениях системы этот крохотный отрезок.

Вспышка звездообразования, способная дать начало гравитационным волнам

В 1887 г. американский астроном Льюис Свифт открыл яркое облако, или туманность, которая в действительности оказалась небольшой галактикой, находящейся на расстоянии примерно 2,2 миллиарда световых лет от Земли. Сегодня она известна как галактика «со вспышкой звездообразования» IC 10. Спустя более столетия после открытия Свифта астрономы изучают галактику IC 10 при помощи самых мощных телескопов 21-го века. Новые наблюдения, проведенные при помощи рентгеновской космической обсерватории НАСА Chandra («Чандра»), обнаруживают множество звездных пар, которые однажды могут стать источниками волн удивительного типа, называемых гравитационными волнами. Анализируя данные наблюдений галактики IC 10, собранные при помощи обсерватории Chandra за последние 10 лет, астрономы обнаружили свыше десятка черных дыр и нейтронных звезд, поглощающих газ, который перетекает на них со стороны молодых звезд-компаньонов. Такие двойные системы называют рентгеновскими двойными, поскольку они интенсивно излучают в рентгеновском диапазоне.

На этом новом комбинированном снимке галактики IC 10 представлены данные, полученные при помощи космической обсерватории Chandra (голубой) и при помощи наблюдений в оптическом диапазоне (красный, зеленый, голубой). Рентгеновские источники, обнаруженные при помощи «Чандры» имеют более темный голубой оттенок, по сравнению со звездами, наблюдаемыми в оптическом диапазоне.

Две научные работы, посвященные изучению рентгеновских двойных в галактике IC 10, увидели свет в выпуске журнала Astrophysical Journal за 10 февраля 2017 г.

Черные дыры могут порождать новые звезды

Черные дыры открыты астрономами уже давно, однако все еще являются крайне таинственными объектами. Астрономы выяснили, что черные дыры могут стать источником зарождения новых звезд. Ранее ученые наблюдали только обратный процесс, когда дыры поглощали ночные светила, но недавнее открытие подтвердило догадки исследователей о том, что они способны влиять на звездообразование. Как пишет научный обозреватель журнала ToDay News Ufa, доказательства были найдены в 600 млн. лет от Млечного Пути, где столкнулись две галактики. Здесь ученые обнаружили одну из сверхмассивных черных дыр, извергавшую раскаленный газ, внутри которого были найдены молодые звезды, чей возраст не превышает и 10 млн. лет. Рассуждая о дальнейшей судьбе этих светил, ученые предполагают, что они покинут родную галактику и присоединятся к другой звездной системе, когда наберут достаточную скорость. В противном случае им придется обитать в межгалактическом пространстве.

В данный момент ученые продолжают наблюдать за необычными молодыми звездами. Они, как предполагается, могут таить в себе немало интересного.

Бледнеть очень быстро квазары заставляет «голод»

Две группы астрономов попытались выяснить, что заставляет квазары – одни из ярчайших объектов во Вселенной – терять свою яркость буквально за несколько лет. Свои статьи ученые выложили на портале препринтов ArXiv. Квазары – сверхмассивные черные дыры в центрах галактик – заметны на очень больших расстояниях. Источником их свечения астрономы считают аккреционные диски – вращающиеся вокруг квазаров массы нагретого вещества. Предполагается, что такая структура должна светиться на протяжении миллионов лет и плавно угасать за десятки тысяч лет. Но в 2014 году американские астрономы обнаружили квазар, который стал практически невидим менее чем за десять лет. После этого открытия ученые стали предлагать различные объяснения: квазар могло закрыть от наблюдателей массивное облако пыли или, возможно, за квазар приняли вспышку звезды, подошедшей слишком близко к черной дыре. Однако позднее астрономы заметили еще несколько квазаров, чья яркость снижалась даже быстрее, чем у открытого в 2014 году.

Авторы двух недавних исследований полагают, что причина снижения яркости квазаров – уменьшение количества газа и пыли в их аккреционных дисках. Одна группа ученых, которой руководил астроном из Научно-технического университета Китая Чжэньфэн Шэн, изучила свет десяти быстро «побледневших» квазаров в оптическом и инфракрасном диапазонах. Так как видимое излучение аккреционного диска вызывает свечение окружающей материи в инфракрасном диапазоне, тот факт, что интенсивность видимого изучения снизилась раньше, чем инфракрасного, говорит о том, что причиной его стала именно нехватка вещества в аккреционном диске.

Авторы другой статьи, написанной под руководством астронома из Льежского университета Дамьена Хатсемекерса, исследовали свет одного быстро погасшего квазара. Они хотели проверить, могла ли яркость снизиться из-за прохождения облака пыли. Если это действительно так, то значительная часть света квазара должна была стать поляризованной. Однако доля поляризованного света до и после снижения яркости не различается, то есть оно вызвано внутренними процессами в квазаре, а не облаком пыли.

В России получили фото "новорожденного" гамма-всплеска

Астрономы из МГУ и ряда зарубежных университетов и институтов получили первые детальные фотографии и данные по тому, как возникают загадочные гамма-всплески, чье изучение поможет ученым понять, что их порождает и угрожают ли они Земле, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature. "Гамма-вспышки происходят на космологических расстояниях от нас, и некоторые из них случились практически в момент рождения Вселенной. Их появление невозможно предсказать, и когда вспышка происходит, их источник навсегда исчезает. Нам очень повезло, что мы смогли проследить за этим событием при помощи разных телескопов и с разных углов зрения, особенно в момент рождения вспышки, который крайне тяжело поймать", — рассказывает Александр Кутырев из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда в Гринбелте (США).

Звездный крик

Загадочные космические вспышки гамма-излучения, продолжавшиеся от нескольких секунд до нескольких минут, впервые были обнаружены в 1968 году американскими спутниками, предназначенными для наблюдений за советскими ядерными испытаниями. На небосводе гамма-вспышки наблюдаются появляются раз в день. По современным представлениям ученых, они возникают во время взрывов особенно крупных звезд и на первых фазах их превращения в черные дыры.

Когда такая звезда гибнет, сила притяжения порождаемой ими черной дыры или нейтронной звезды заставляет клубы материи бывшего светила. выбрасываемые в открытый космос, возвращаться назад и объединяться в "бублик", вращающийся вокруг центрального объекта. Часть этого диска поглощается черной дырой, а остатки разгоняются до околосветовых скоростей и выбрасываются во внешнее пространство в виде джетов, узких пучков материи.

Во время этой "раскрутки" материи погибающая звезда порождает столько энергии и света, сколько звезда класса Солнца вырабатывает за всю свою жизнь. То, как именно происходит этот процесс, ученые пока не знают, и спорят о его сути на протяжении последних 50 лет.

Кутырев и его коллеги сделали большой шаг к раскрытию тайны рождения гамма-всплесков, наблюдая за одной из последних вспышек такого рода, GRB160625B, возникшей в созвездии Дельфина на ночном небе северного полушария Земли в конце июня прошлого года и открытой в первые секунды после ее рождения космическим гамма-телескопом "Ферми".

Практически в первые же секунды после начала вспышки к наблюдениям присоединилась российская сеть роботизированных телескопов МАСТЕР, созданных под руководством Владимира Липунова из ГАИШ МГУ и расставленных в стратегически выбранных точках по территории всей планеты.

Танец электронов

Наблюдения за послесвечением вспышки, которые вели Липунов и его коллеги, помогли ученым впервые проследить за тем, в какую сторону "закручено" ее излучение и понять, какую роль в ее рождении играли магнитные поля и притяжение черной дыры.

Астрономы в прошлом считали, что вспышка гамма-всплеска может возникать по двум разным причинам – в результате взаимодействия магнитного поля черной дыры и "роя" окружающих ее частиц, или же в результате взаимного трения частиц материи звезды, падающих на нее и "выплевываемых" вместе с джетами.

Как пишут Липунов и его коллеги, данные по поляризации излучения GRB160625B указывают на то, что на самом деле в рождении этих вспышек виноват и тот, и другой механизм. Изначально рождением гамма-всплеска "дирижирует" магнитное поле черной дыры, однако на некотором расстоянии от сингулярности это поле ослабевает, и взаимодействия частиц материи начинают играть ведущую роль в формировании излучения.

"Синхротронное излучение, порождаемое электронами, "танцующими" в магнитном поле, является единственным механизмом формирования вспышки, который мог бы породить ту поляризацию и тот спектр гамма-всплеска, который мы наблюдали в первые мгновения после его начала. Открытие и доказательство этого является крайне важной вещью для нас, так как до этого нам не удавалось однозначно идентифицировать механизм, порождающий этот поток частиц света", — добавляет Элеонора Троя (Eleonora Troja), астроном из университета Мэриленда в Балтиморе (США).

Как отмечают астрономы, раскрытие механизма работы "самой мощной космической пушки" поможет астрономам понять, как часто возникают гамма-всплески, могут ли они рождаться в нашей Галактике и на каком расстоянии от Земли находится звезда, которая закончит свое существование подобным образом. Кроме того, это открытие указывает на то, что гамма-вспышки не являются источниками космических лучей высокой энергии, как считали раньше ученые, так как сильное магнитное поле черной дыры будет мешать их разгону.

Ученые рассказали о новых черных дырах - тихих убийцах

В ходе исследования космических тех группа ученых обнаружила новый вид черных дыр. По мнению астрофизиков, такие черные дыры, как объект, найденный неподалеку от шарового скопления М15 в созвездии Пегаса. На сегодняшний день известно, что во Вселенной «обитают» черные дыры совершенно разных типов: некоторых из них – сверхмассивные – находятся в центре галактики, другие, к примеру, прячутся в газовых скоплениях или скоплениях звезд. Последние активно поглощают все вокруг, питаясь за счет рядом расположенных космических объектов. При этом, добавили ученые, не все черные дыры считаются активным, ведь некоторые из них одновременно могут «поедать» соседнюю звезду и вести себя тихо. Такие черные дыры получили название «тихие убийцы». Одной из них является черная дыра, найденная астрофизиками во время изучения созвездия Пегаса. 

Рядом со скоплением шарового скопления М15 учеными был зафиксирован едва заметный источник рентгеновского изучения, исходящий из космического объекта. Ранее астрономы были уверены, в телескопы они смогли запечатлеть сигналы какой-нибудь незнакомой далекой галактики. Однако, позднее добавили астрофизики, объектом оказалась черная дыра. Телескопы смогли зафиксировать «тихого убийцу», поедающего расположенную совсем неподалеку маленькую звезду. По статистическим сведениям ученых, в общей сложности в галактике может находится несколько миллионов черных дыр такого вида.

Астрофизики МГУ открыли оптический джет в черной дыре

Сотрудники физического факультета и Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга МГУ имениМ. В. Ломоносова доказали существование оптического джета — потока частиц, выталкиваемых гравитационными силами черных дыр, — в микроквазаре V404 Cyg. Микроквазары (рентгеновские двойные звезды) — это двойные звездные системы, в которых остаток первой звезды, сжатый в темный компактный объект (такой как нейтронная звезда или черная дыра), гравитационно связан со второй звездой-гигантом. Около черных дыр возникает мощное рентгеновское излучение, которое, попадая на поверхность звезды-гиганта, прогревает ее. Это происходит редко и длится в течение нескольких недель, однако для ученых это мощная оптическая вспышка, излучение которой не поляризовано. После таких вспышек звезда «засыпает» на неопределенное время. Именно так микроквазар V404 после активности в 1979 году «заснул» на 30 лет.

Микроквазар — двойная звездная система

В ходе работы ученые обнаружили, что поляризация микроквазара V404 меняется, а это значит, что во время «сна» гиганта на первый план выходит нетепловое излучение джета, имеющего совсем иную, синхротронную, природу и другой механизм энерговыделения. Это и зарегистрировали авторы работы, проведя наблюдения на телескопах-роботах Глобальной сети МАСТЕР. Результаты своей работы ученые опубликовали в журнале Astrophysical Journal.

«Долговременные радио- и рентгеновские наблюдения показали, что между вспышками микроквазар спит, но не совсем. Удалось обнаружить нетепловое поляризованное радио- и рентгеновское излучение, возникающее, по‑видимому, не в диске, а в джете плазмы, ускоряемом вдоль оси вращения диска», — рассказал один из авторов статьи Владимир Липунов, доктор физико-математических наук, профессор кафедры астрофизики и звездной астрономии отделения астрономии физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и заведующий лабораторией космического мониторинга Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ имени М.В. Ломоносова.

Летом 2015 года с помощью шести телескопов-роботов гамма-обсерватории Свифт учёные вновь зафиксировали активность микроквазара, однако его блеск в оптическом диапазоне увеличился в сотни раз, а в рентгеновском диапазоне — в миллионы. Через несколько недель ученые выяснили, что V404 линейно поляризован межзвездной пылью, которая рассеивает свет не изотропно: пылинки выстраиваются вдоль магнитных силовых линий, словно магнитные стрелки.

«Самое поразительное в том, что мы нашли два эпизода, продолжительностью не больше нескольких часов, когда поляризация микроквазара стала меняться. Но ведь межзвездная поляризация не может так быстро меняться. Следовательно, это какое-то собственное поляризованное излучение микроквазара. Оказалось, что поляризация нарастала в те моменты, когда оптический блеск системы падал, как будто в системе есть слабый источник сильно поляризованного света, и его вклад при падении общей яркости становится важным, и общее излучение дополнительно поляризуется», — объяснил ученый.

Ученые сделали прорыв в науке и вычислили вес черной дыры

Сотрудники южнокорейской обсерватории Eso нашли способ измерить вес гигантской черной дыры. Для этого они решили исследовать движение угарного газа. По данным ученых, наблюдая за движением молекулярного газа вокруг дыры, можно измерить силу тяготения и вычислить ее массу, сообщает «ПолитЭксперт». Так, по данным специалистов, вес черной дыры в галактике NGC 4526 равен массе 500 тысяч солнц.

Ранее астрономы не раз пытались измерить черные дыры, но использовали другие методы. Прежние способы расчета работали не со всеми галактиками.

Крупнейшие черные дыры Вселенной подтвердили существование темной энергии

Карта распределения сверхмассивных черных дыр по Вселенной помогла астрономам доказать, что темная энергия существует и что она заставляет пространство расширяться все быстрее, говорится в статье, опубликованной в журнале MNRAS. "Сейчас мы понимаем, как работает гравитация, но некоторые вопросы устройства Вселенной, такие как суть темной энергии, остаются тайной для нас. Мы давно желаем понять, чем она является, и проекты, подобные eBOSS, помогают нам постепенно пополнять наш багаж знаний о природе Вселенной", — заявил Уильям Персиваль (William Percival) из Портсмутского университета (Великобритания). Проект BOSS проводится в рамках "большого" Слоановского цифрового обзора неба (SDSS) c середины 2008 года. С его помощью ученые пытаются найти так называемые барионные акустические осцилляции (БАО) — "отголоски" рождения Вселенной в виде акустических волн, из-за движения которых возникли неоднородности в распределении материи, породившие современные галактики и группы галактик.

Для этого астрономы изучают спектр квазаров, самых древних, ярких и больших черных дыр в центрах далеких галактик, наблюдая за тем, как их свет взаимодействовал с облаками газа в пустотах между нитями "паутины Вселенной" на пути к Земле. Сравнивая различия в том, как поменялся свет в ходе этих путешествий из относительно далеких и близких галактик, ученые отслеживают, с какой скоростью расширялась Вселенная, и проверяют, происходил ли этот процесс одинаково в разных ее уголках.

Первые результаты BOSS были опубликованы четыре года назад. Проследив за 60 тысячами черных дыр, самые далекие из которых находились на расстоянии в 11,5 миллиарда световых лет от Земли, ученые не нашли расхождений между современными теоретическими представлениями о свойствах темной энергии и тем, что они наблюдали в спектрах этих квазаров.

С другой стороны, подобные расхождения были недавно найдены в результатах наблюдений за относительно близкими к нам сверхновыми и "парами" далеких квазаров. Оказалось, что сегодня Вселенная расширяется неожиданно быстро — гораздо быстрее, чем говорят теория и расчеты на основе наблюдений за микроволновым "эхо" Большого взрыва при помощи телескопа "Планк".

Космические разночтения

Это заставило многих физиков сомневаться в существовании темной энергии и расширении Вселенной с ускорением. Недавно сторонники и противники "инфляционной теории" вступили в открытый спор на страницах научных журналов и научно-популярных изданий.

К примеру, противники расширения Вселенной назвали эту идею антинаучной, а ее сторонники обвиняют оппонентов в методологических просчетах. Сразу 33 ведущих космолога мира, в их числе россиянин Андрей Линде, опубликовали на прошлой неделе письмо, отвечающее на критику скептиков.

Персиваль и его коллеги, в том числе астрофизики из Института ядерных исследований РАН в Москве, подлили масла в огонь, опубликовав новые данные обзора BOSS, в который теперь входит свыше 176 тысяч галактик и их черных дыр, удаленных на расстояние в 13 миллионов световых лет от Земли. Фактически им удалось построить трехмерную карту галактик и материи между ними в кубе размерами 12 х 12 х 12 миллиардов световых лет.

Новые данные обзора, как рассказывают астрофизики, в целом соответствуют классической модели устройства Вселенной, включающей в себя темную материю и темную энергию. Скорость расширения Вселенной в ней, с другой стороны, ближе к значениям "Планка", чем к данным по сверхновым, что делает разночтения еще более непонятными и интересными.

Дальнейшее увеличение числа квазаров и открытие более далеких объектов, как надеются участники, поможет проверить результаты "Планка" и понять, какая из двух скоростей расширения Вселенной является правильной и насколько в этом процессе участвует темная энергия.

Открытие трех необычных квазаров бросает вызов теории эволюции черных дыр

Квазары представляют собой светящиеся объекты, в центрах которых расположены черные дыры, наблюдаемые через гигантские космические расстояния. Падающая на черную дыру материя увеличивает массу черной дыры и вызывает свечение квазара. В новой работе астрономы во главе с Кристиной Эйлерс (Christina Eilers) из Института астрономии Общества Макса Планка (Max Planck Institute for Astronomy, MPIA) при помощи обсерватории им. Кека, расположенной на Гавайях, открыли экстремально молодые квазары с необычным свойством: эти квазары смогли набрать массу, оцениваемую примерно в один миллиард масс Солнца, менее чем за 100000 лет. Согласно существующим моделям квазарам потребовалось бы примерно в 1000 раз больше времени, чтобы набрать такую массу, поэтому эти находки представляют большую загадку для ученых.

Эти загадочные квазары наблюдались астрономами в том состоянии, в котором они пребывали примерно 13 миллиардов лет назад, то есть примерно через 1 миллиард лет после Большого взрыва. Согласно существующим моделям эволюции черных дыр на формирование черных дыр такого размера, как эти квазары, требуется примерно 100 миллионов лет, однако ученые определили, что активность обнаруженных квазаров продолжается в течение не более чем 100 тысяч лет.

Чтобы определить, как долго длится активность этих квазаров, астрономы проанализировали влияние этих квазаров на их галактические окрестности – в частности, они изучили нагретые, в основном прозрачные «ближние зоны» (proximity zones) вокруг каждого квазара. «Моделируя ионизацию и нагрев газа светом, идущим от квазаров, мы можем прогнозировать, какого размера будет ближняя зона у каждого квазара, - объясняет Фредерик Дэйвис (Frederick Davies), научный сотрудник MPIA и эксперт по взаимодействию между светом, идущим от квазара, и газом межгалактического пространства. После того как квазар «включился», эти зоны растут очень быстро. – Всего лишь через 100000 лет квазары должны иметь широкие (зеленый график на фото) ближние зоны ».

К удивлению Дэйвиса, три этих квазара имеют очень небольшие (желтый график на фото) ближние зоны – что указывает на то, что они находятся в фазе активного квазара в течение не более чем 100000 лет.

На следующем этапе своего исследования Эйлерс и ее команда собираются попытаться обнаружить новые квазары с такими же аномалиями развития, как и у этих трех квазаров. Такое обнаружение могло бы свидетельствовать о том, что значительная часть известных ученым квазаров на самом деле намного моложе, чем считалось, указывают авторы.

Астрономы выяснили, когда черные дыры закутываются в "шубу"

Процесс слияния галактик заставляет сверхмассивные черные дыры в их центрах "скрываться" от всего остального мира, окружая себя плотным коконом из пыли, который не проникают даже их мощные выбросы света и частиц высокой энергии, говорится в статье, опубликованной в журнале MNRAS. "Чем ближе слияние к завершению, тем толще будет эта шуба. Сверхмассивные черные дыры растут со сверхвысокой скоростью во время подобных слияний. Те данные, которые мы собрали в ходе этих наблюдений, помогут нам приблизиться к раскрытию загадки того, как влияют друг на друга галактики и черные дыры", — рассказывает Клаудио Риччи (Claudio Ricci) из Католического университета Чили в Сантьяго. Считается, что в центре большинства крупных галактик существует, по крайней мере, одна сверхмассивная черная дыра. Причины образования этих объектов пока не совсем ясны. Наблюдения за искривлением пространства вокруг них позволяют говорить о том, что типичная масса сверхмассивных черных дыр находится в диапазоне от миллиона до нескольких миллиардов масс Солнца.

Астрономы изучают подобные объекты уже несколько десятилетий, наблюдая за ними в радиоволновом и рентгеновском диапазонах. Наблюдения за подобными "тяжеловесами" затруднены тем, что они нередко скрываются от нашего взора под толстой "шубой" из пыли и газа, окружающей ядра галактик.

Как рассказывает Риччи, то, как эта "шуба" исчезает и появляется, сегодня является предметом ожесточенных споров среди астрономов. По его словам, сегодня многие ученые считают, что пыль и газ из подобного "кокона" является основным источником пищи для черных дыр, помогающим им расти очень быстро, однако пока никому не удавалось доказать, что это так, и понять, откуда берется эта пыль.

Пылевая "шуба"

Проблема заключается в том, что пыль, звезды и другие объекты могут находиться на орбите черной дыры очень продолжительное время, не падая в нее, что должно ограничивать ее аппетиты и скорость роста. Тем не менее, многие черные дыры в центрах галактик, судя по яркости их выбросов, растут с очень высокой скоростью, каким то образом поглощая эту пыль. Возникает вопрос – что может толкать эту пыль в сторону черной дыры?

Риччи и его коллеги сделали первый шаг к раскрытию этой тайны, проследив за несколькими десятками сливающихся галактик при помощи орбитального телескопа NuSTAR и нескольких других рентгеновских обсерваторий НАСА и ЕКА.

Эти наблюдения раскрыли интересную закономерность – чем ближе были галактики к полному слиянию, тем больше пыли присутствовало в окрестностях черной дыры. Во многих случаях пыли и газа было так много, что выбросы черных дыр оказывались полностью закрытыми для нас, и были видны только в жесткой части рентгеновского спектра, в которой пыль является "прозрачной".

Как полагают ученые, формирование подобных пылевых коконов вокруг сливающихся черных дыр было связано с тем, что их гравитационные взаимодействия "тормозят" пыль и заставляют ее "падать" в сторону центра будущей единой галактики. В это время, как считают Риччи и его коллеги, черные дыры могут набирать большую часть своей массы.

Что интересно, открытие подобных пылевых "коконов" противоречит популярной на сегодняшний день теории о том, что сливающиеся черные дыры окружает толстый "бублик" из газа и пыли, периодически закрывающий их от нашего взора. Если результаты наблюдений Риччи и его коллег подтвердятся, то тогда астрофизикам придется пересмотреть общепринятые теории эволюции галактик и переоценить роль сверхмассивных черных дыр в их жизни.

Обнаружена черная дыра промежуточной массы в Стрельце

Международная команда астрономов под руководством ученых из Манчестерского университета, США, обнаружила свидетельства того, что в нашей галактике Млечный путь, в направлении созвездия Стрельца на небе скрывается черная дыра, представляющая собой «промежуточное звено» теории эволюции черных дыр.Эта черная дыра расположена на расстоянии примерно 26000 световых лет, или 7,9 килопарсека, от Земли в шаровом скоплении звезд под названием NGC 6624. Шаровое скопление звезд представляет собой гравитационно связанную группу из миллионов старых звезд, занимающих область пространства всего лишь порядка нескольких световых лет в диаметре.

Эта команда, возглавляемая доктором Бенетге Перерой (Benetge Perera) обнаружила свидетельства того, что миллисекундный пульсар PSR B1820-30A – сильно намагниченная, стремительно вращающаяся нейтронная звезда, которая излучает поток электромагнитного излучения – расположенный внутри скопления NGC 6624, вероятно, обращается вокруг черной дыры промежуточной массы (intermediate-mass black hole, IMBH), расположенной в центре скопления. Масса этой черной дыры по оценкам довольно велика и составляет примерно 7500 масс Солнца.

PSR B1820 30A является ближайшим к Земле известным науке пульсаром, расположенным в центре шарового скопления звезд, а также первым известным науке пульсаром, обращающимся вокруг черной дыры. Обнаружение IMBH имеет большое значение для астрономии, поскольку помогает понять связь между черными дырами звездных масс, представляющими собой самую небольшую по размерам разновидность черной дыры, и сверхмассивными черными дырами, являющимися крупнейшими из объектов своего рода.

Загадки космоса: ученые объяснили происхождение черных дыр

Первые гигантские черные дыры Вселенной начали расти большими темпами благодаря "помощи" соседних с ними галактик. Астрономы, разгадывая загадки космоса, отметили, что излучение галактик мешало звездам сформироваться внутри "зародышей" будущих гигантов. "Коллапс галактики и формирование черной дыры с массой в миллион Солнц происходит в таком случае всего за 100 тысяч лет, мгновение по космическим меркам. Через несколько миллионов лет она вырастает до массы в миллиард Солнц, что заметно быстрее, чем мы ожидали увидеть", — заявил Золтан Хайман (Zoltan Haiman) из университета Колумбии в Нью-Йорке (США).

Считается, что в центре большинства массивных галактик обитают сверхмассивные черные дыры, чья масса может составлять от миллиона до миллиардов масс Солнца. Причины образования этих объектов пока не совсем ясны. Изначально ученые считали, что подобные объекты возникали таким же путем, как их "нормальные" кузены – в результате гравитационного коллапса звезд и последующего слияния нескольких крупных черных дыр.

Наблюдения за первыми галактиками Вселенной заставили астрофизиков усомниться в этом – оказалось, что в них обитают черные дыры с массой в десятки миллиардов Солнц. Подобные объекты, как показывают расчеты, просто не успели бы вырасти до таких размеров, если бы они родились маленькими. Поэтому некоторые ученые начали считать, что сверхмассивные черные дыры рождаются по более экзотическим сценариям – в результате коллапса гигантских облаков из "чистого" атомарного водорода или благодаря наличию в них сгустков темной материи.

Хайман и его коллеги предложили еще один необычный сценарий рождения крупнейших черных дыр Вселенной, ключевую роль в котором играют не их "зародыши", а их космические соседи – другие крупные галактики.

Главным препятствием для роста черных дыр, по словам Хаймана, являются звезды, вернее процесс их образования. Когда черные дыры начинают расти, внутри их "зародыша" возникают сгустки материи, туманности, где рождаются десятки и сотни звезд. Звезды гораздо сильнее сопротивляются притяжению черной дыры, благодаря чему ее рост останавливается фактически сам по себе.

Процесс формирования звезд можно остановить, если в тот момент, когда "зародыш" черной дыры сжимается, молекулы водорода в нем будут расщеплены на отдельные атомы или ионы. Подобную вещь, как предположили Хайман и его коллеги, может осуществить достаточно большая галактика с большим числом молодых звезд, вырабатывающих большое количество рентгена и ультрафиолета.

Ученые проверили эту идею, создав компьютерную модель ранней Вселенной, населенной первыми галактиками и зародышами черных дыр. Как показали их расчеты, крупные галактики действительно могут ускорять рост черных дыр в своих "соседках", если они расположены на определенном расстоянии от них и имеют правильную массу и яркость. Тогда газ в соседних галактиках распадается на атомы, но нагревается не так сильно, чтобы галактика просто распалась на части, не образовав черной дыры.

Все эти расчеты, как подчеркивают ученые, не исключают альтернативных сценариев формирования крупнейших черных дыр Вселенной. Как надеются Хайман и его коллеги, запуск телескопа "Джеймс Уэбб", крупнейшего орбитального телескопа мира, поможет нам увидеть эти ранние галактики и понять, действительно ли они помогали черным дырам.

Астрономы открыли первую звезду, вращающуюся вокруг черной дыры

Телескоп NuSTAR обнаружил в созвездии Тукана необычный белый карлик, который вращается вокруг черной дыры по крайне тесной орбите, совершая один виток вокруг "точки невозвращения" всего за 30 минут, говорится в статье, опубликованной в журнале MNRAS.  "Мы предполагаем, что эта звезда вращается вокруг черной дыры уже десятки миллионов лет, и что она потеряла большую часть своей массы. Со временем, когда она потеряет еще больше массы, она начнет постепенно отдаляться от дыры, и превратится в экзотический холодный объект, похожий на алмазную планету, открытую несколько лет назад", — заявил Джеймс Миллер-Джонс (James Miller-Jones) из университета Кэртина в Перте (Австралия).

Черная дыра – это особая область в пространстве и времени, в которой силы гравитации настолько велики, что их не способны преодолеть даже объекты, которые двигаются со скоростью света, в том числе и сам свет. 

"Обычные" черные дыры, в отличие от их сверхмассивных кузин в центрах далеких галактик, крайне сложно находить и изучать из-за их спокойного нрава. Об их присутствии мы можем узнать только по тому, как они искривляют свет других звезд, а также по вспышкам радиоизлучения, вырабатываемых при поглощении ими сгустков материи. 

Миллер-Джонс и его коллеги случайно открыли пример такой черной дыры, наблюдая за звездой 47 X9 в созвездии Тукана при помощи рентгеновского телескопа NuSTAR и ряда других наземных и космических обсерваторий. Как рассказывают ученые, изначально они считали ее заурядной катаклизмической переменной звездой – парой из белого карлика и обычной звезды, яркость которой периодически вырастает в десятки раз из-за обмена материей между светилами.

Наблюдая за 47 X9, ученые заметили две необычных вещи – она излучала радиоволны, и ее спектр был больше похож на спектр белого карлика, чем на спектр "большой" звезды. И то и другое заставило астрономов предположить, что на самом деле роль "нормальной" звезды играет белый карлик, а роль карлика – еще более компактный и плотный объект. Им оказалась, как показали одновременные наблюдения при помощи радио- и рентгеновских телескопов, небольшая черная дыра массой в несколько Солнц.

Белый карлик, невольный компаньон этой черной дыры, почти касается ее по космическим меркам – дистанция между ними всего в три раза больше, чем расстояние между Луной и Землей (300 тысяч километров). Благодаря этому белый карлик совершает один оборот вокруг черной дыры всего за 28 минут, а его материя постоянно перетекает на черную дыру, подпитывая ее и формируя яркий диск аккреции, где периодически возникают мощные рентгеновские вспышки.

Как черная дыра и белый карлик сблизились, ученые пока не знают – это первый объект такого рода, который был когда-либо открыт астрономами. Как предполагают Миллер-Джонс и его коллеги, он мог возникнуть в результате экзотического столкновения черной дыры с красным гигантом. В результате столкновения внешние оболочки красного гиганта были выброшены в открытый космос, и на его месте осталось горячее ядро, ставшее белым карликом, и черная дыра, вращающаяся вокруг него.

Со временем, благодаря излучению гравитационных волн, карлик и дыра сблизились настолько, что материя звезды начала "перетекать" на черную дыру. Это заставило карлик отдаляться, а не сближаться с черной дырой, что приведет к тому, что обед черной дыры, длившийся десятки миллионов лет, наконец-то завершится. Как надеются ученые, дальнейшие наблюдения за 47 X9 помогут нам понять, откуда взялась эта черная дыра и как часто такие странные пары возникают в космосе.

Открыты два новых события приливного разрыва звезды

В двух новых научных работах международная команда астрономов представляет открытия двух новых событий приливного разрыва (tidal disruption events, TDEs). При помощи Паломарской обсерватории, расположенной близ г. Сан-Диего, штат Калифорния, исследователи открыли вспышки излучения, которые в действительности оказались событиями TDE. TDE-события представляют собой астрономические явления, которые происходят при подходе звезды близко к сверхмассивной черной дыре. При этом происходит разрыв светила под действием приливных сил со стороны черной дыры. Осколки разорванной звезды начинают падать на черную дыру, и из её окрестностей начинает вырываться мощное излучение, указывающее на событие TDE.

Эти два TDE были обнаружены в рамках обзора неба intermediate Palomar Transient Factory (iPTF) 29 мая и 29 августа 2016 г. и получили названия соответственно iPTF16axa и iPTF16fnl. Последующие дополнительные наблюдения этих объектов при помощи космической обсерватории НАСА «Свифт» (Swift) и наземных телескопов позволили глубже понять эволюцию этих объектов.

Как обнаружили исследователи, событие iPTF16axa было обнаружено через 49 суток после разрыва звезды. На кривой блеска события не отмечалось признаков цветовой эволюции с течением времени, и цветовая температура оставалась равной примерно 30000 Кельвинов. Кроме того, было обнаружено, что это событие TDE произошло в галактике с центральной черной дырой массой порядка 40 миллионов масс Солнца – одной из самых массивных центральных черных дыр галактик, для которых было засвидетельствовано участие в событии приливного разрыва звезды.

Родительская галактика события TDE iPTF16fnl (называемая Маркариан 950) содержит значительно менее массивную центральную черную дыру – ее масса не превышает двух миллионов масс Солнца. Эта черная дыра является наименее массивной черной дырой, принимающей участие в приливном разрыве, считая все известные TDE, наблюдаемые в оптическом диапазоне. Команда также отмечает, что iPTF16fnl демонстрирует мощное излучение в ультрафиолетовой части спектра, соответствующее температуре 19000 Кельвинов.

«Хаббл» помогает датировать последний крупный «обед» черной дыры Млечного пути

Сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре Млечного пути, долгое время проводила «без обеда». Космический телескоп НАСА «Хаббл» позволил обнаружить, что последний крупный «прием пищи» для нашей черной дыры состоялся примерно 6 миллионов лет назад, когда она поглотила крупный сгусток падающего на неё газа. После этой «трапезы» эта гигантская черная дыра разразилась мощным выбросом газа, масса которого составила порядка нескольких миллионов солнечных масс, и который теперь в форме двух пузырей располагается выше и ниже плоскости Галактики.

Эти гигантские структуры, называемые пузырями Ферми, были впервые открыты в 2010 г. при помощи космической гамма-обсерватории НАСА «Ферми». Однако новые наблюдения северного пузыря помогли астрономам определить более точно возраст пузырей и выявить механизм их возникновения.

Выводы, сделанные командой астрономов во главе с Ронгмоном Бордолоем (Rongmon Bordoloi) из Массачусетского технологического института, США, по результатам нового исследования, базируются на наблюдениях, проведенных при помощи инструмента Cosmic Origins Spectrograph (COS) космического телескопа «Хаббл», который позволил проанализировать ультрафиолетовое излучение, идущее от 47 далеких квазаров. Свет, идущий от этих квазаров (как показано на снимке), проходит при движении к Земле сквозь северный пузырь Ферми, что позволяет получить информацию о скорости, составе и температуре газа, заключенного внутри расширяющегося пузыря.

Названо число черных дыр в Млечном Пути

Ученые из Калифорнийского университета в Ирвине (США) оценили число черных дыр в Млечном Пути. В Млечном Пути ученые насчитали несколько миллионов черных дыр, которые примерно в тридцать раз тяжелее Солнца. К своим выводам авторы пришли, использовав наблюдаемое соотношение между массой Галактики и звездной металличностью (содержанием элементов тяжелее гелия). Ученые отмечают, что чем меньше галактика, тем больше в ней доля черных дыр, которые тяжелее Солнца в 50 раз. С другой стороны, доля черных дыр, которые тяжелее светила в десять раз, велика в крупных звездных системах.

Примерно один процент черных дыр представляют собой двойные системы. Именно они, отмечают авторы, представляют интерес для гравитационно-волновой обсерватории LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory), которая 14 сентября 2015 года впервые наблюдала возмущения пространства-времени.

Две черные дыры «притаились» неподалеку от Млечного пути

Гигантские черные дыры иногда бывают скрыты от наблюдений толстыми слоями из газа и пыли. Однако их присутствие выдает падающая на них материя, испускающая высокоэнергетическое рентгеновское излучение, которое регистрирует космическая обсерватория НАСА NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array). Именно таким образом в новом исследовании ученые смогли разглядеть две окруженных плотными газовыми оболочками сверхмассивные черные дыры, расположенные в центрах близлежащих галактик.

«Эти черные дыры расположены довольно близко к Млечному пути, однако до сих пор оставались недоступными наблюдениям, - сказал Эди Ануар (Ady Annuar), аспирант Даремского университета, Соединенное Королевство, и один из авторов нового исследования. – Их можно уподобить чудовищам, которые прячутся у вас под кроватью».

Первая из этих изученных галактик носит название IC 3639 и расположена на расстоянии 170 миллионов световых лет от нас. Благодаря высокой чувствительности обсерватории NuSTAR к высокоэнергетическому рентгеновскому излучению, исследователи смогли подтвердить, что эта галактика имеет активное ядро. Кроме того, исследователи впервые смогли оценить истинную яркость этого «монстра», оценив толщину слоя материала, скрывающего его от наблюдений.

Ещё более интересными оказались результаты исследования галактики NGC 1448, центральная черная дыра которой была открыта лишь в 2009 г., хотя она находится в центре одной из ближайших к Млечному пути крупных галактик, находящейся на расстоянии всего лишь 38 миллионов световых лет от нас. Исследование смогло подтвердить, что сверхмассивную черную дыру этой галактики также скрывает от наблюдений толстый газовый столб; кроме того, команда Ануара обнаружила в этой галактике крупную популяцию молодых (возрастом порядка 5 миллионов лет) звезд, что является признаком формирования в этой галактике новых звезд, в то же самое время, когда её центральная черная дыра продолжает активно поглощать газ и пыль.

Обнаружена нарушающая представления ученых черная дыра

Телескоп Hubble сделал снимки черной дыры в созвездии Девы, которые нарушают представления ученых о подобных космических объектах. Об этом сообщается на официальном сайте Hubble. Речь идет о черной дыре в центре галактики RX J1140.1+0307. Ученых удивила яркость этого объекта, притом что он является одним из самых легких среди известных в настоящее время.

"С такой относительно малой массой для черной дыры сложно объяснить наблюдаемый спектр", — говорится в сообщении.

Ученые предполагают, что существует пока не известное объяснение, связанное с устройством черной дыры, которое противоречит существующей теории о яркости этих объектов.