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.

Необъяснимые свойства черной дыры

Одним из самых загадочных явлений во Вселенной уже полсотни лет остаются черные дыры. Мы точно не знаем, откуда они взялись и зачем они нужны, однако ученые твердо уверены: решение загадки черных дыр станет тем днем, когда человечество подчинит себе весь космос. Пока же физики могут только предполагать, зачем именно эти невероятные образования «пожирают» звезды и как им удается изменять время.

Творцы

Черные дыры создают новые вселенные. Скорее всего. Такую теорию активно продвигают физики в последний год, а первым эту странную идею высказал Стивен Хокинг. Дело в том, что сингулярность черных дыр нарушает существующие физические законы, а значит их деятельность регулируется в других вселенных. Тех, которые сами дыры и порождают.

Исчезновение

Ученые не могут понять, как именно пропадают черные дыры. Тот же Хокинг еще в 1974 году выяснил, что со временем черная дыра пропадает в окружающем пространстве — но куда она девается никто не понимает.

Замедление времени

Еще одна необъяснимая особенность этих странных космических образований заключается в их способности замедления течения самого времени. Теоретически, у самого горизонта событий черной дыры время для космонавта будет двигаться так быстро, что он может переместиться в будущее.

Контроль населения

Формирование звезды происходит, когда остывает газовое облако. Но излучение черной дыры не дает облакам остывать и тем самым регулирует количество существующих во вселенной звезд. Физики считают, что в этом и может быть практическое назначение черных дыр.

Они громкие

В конце 2003 года астрономы «услышали» странный шум, исходящий от огромной черной дыры в 250 миллионах световых лет от нас. Сейчас предполагается, что черная дыра издает звуки, преобразовывая вещество в энергию.

Источник энергии
Самые смелые физики утверждают, что когда-нибудь человечество научится использовать черные дыры в качестве неиссякаемого источника энергии. Преобразование атомов в субатомные частицы и в самом деле выделяет в пятьдесят раз больше энергии, чем известный нам ядерный синтез.

Игра в бисер

Наш мир немного напоминает конструкторы Lego: все в нем создано из одних и тех же деталей — атомов. Но без черных дыр, которые буквально разбирают материю на составные части, не было бы и субатомных элементов, из которых рождаются звезды. По сути, черная дыра — господь бог в интерпретации физиков.

Ученый рассказал, почему «толстеют» черные дыры

В Коуровской астрономической обсерватории на Среднем Урале проходит конференция «Физика Космоса». Среди прочих вопросов, которые задались ее участники, — изучение феномена «толстеющих» черных дыр, одного из самых обсуждаемых в последнее время. Астрономам и физикам удалось выяснить, что в знаниях о черных дырах есть серьезные пробелы. Предполагалось, что эти объекты, которые появляются на месте разорвавшейся звезды, должны иметь массу в разы меньше сгоревшего светила. Теперь же становится ясно, что некоторые дыры, наоборот, тяжелеют. То есть, если вес звезды составлял, к примеру, 40 масс Солнца, то вместо нее должен появиться объект массой 10-20 масс Солнца. Но на деле получается — около 60. Как рассказал Сергей Пилипенко, сотрудник астрокосмического центра физического института академии наук, исследователи продолжают находить сверхмассивные черные дыры. Их размеры могут быть больше некоторых небольших галактик. 

Весят «толстушки» от нескольких миллионов до миллиардов масс Солнца. Спор по поводу их происхождения пока не разрешен. Как предполагают некоторые российские ученые, они возникли в результате слияние своих младших «сестер».

Отметим, что сейчас особо активно изучаются две ближайшие к Земле дыры. Одна находится в самом центре Млечного пути в созвездии Стрельца. Другая — в галактике M 87 (созвездие Девы). Ожидается, что глобальные открытия в этой сфере случатся в ближайшее десятилетие.

Сверхмассивные черные дыры могут поглощать по одной звезде в год

Исследователи из Колорадского университета в Боулдере, США, открыли механизм, который объясняет устойчивость асимметричных звездных скоплений, окружающих сверхмассивные черные дыры в некоторых галактиках, и позволяет сделать прогноз, согласно которому в период объединения столкнувшихся галактик звезды, обращающиеся вокруг центральной сверхмассивной черной дыры (СМЧД) могут быть поглощены ею и разрушены с частотой порядка одной звезды в год. Гравитация СМЧД формирует околоядерное скопление звезд, которое в соответствии с физикой гравитации должно иметь сферическую симметрию. Однако в некоторых галактиках – включая близлежащую галактику Андромеда – ученые наблюдали вместо сферических скоплений звезд асимметричные скопления, принимающие форму диска. Предполагается, что эксцентричный диск формируется вскоре после столкновения между двумя богатыми газом галактиками.

Внутри этого диска каждая звезда движется по эллиптической орбите, плоскость которой поворачивается относительно черной дыры с течением времени. Орбиты звезд часто накладываются друг на друга и изменяются в результате взаимодействия между звездами. В конечном счете эти изменения накапливаются, и одна из взаимодействующих звезд оказывается расположена слишком близко к черной дыре.

«Мы прогнозируем, что в период после галактического столкновения СМЧД будет поглощать по одной звезде в год, - сказал один из авторов работы Хизер Вернке (Heather Wernke), студент магистратуры Колорадского университета в Боулдере. – Это примерно в 1000 раз чаще, по сравнению с предыдущими оценками».

Эти находки подтверждают наблюдениями предположение о том, что некоторые галактики, в центре которых имеется СМЧД, демонстрируют более высокие скорости поглощения звезд, чем остальные галактики, а также показывают, что эксцентричные околоядерные диски могут быть распространены чаще, чем предполагалось.