Астрономы обнаружили трио черных дыр в процессе слияния (ФОТО)

Эти черные дыры находятся в центре "тройной" галактики, расположенной за миллиард световых лет от нас. Система галактик SDSS J084905.51 + 111447.2 обнаружена и зафиксирована различными телескопами, - пишет Space.com. В центре этой системы обнаружено трио сверхмассивных черных дыр в процессе слияния вместе. "Обычно мы ищем пары, но благодаря технике отбора наткнулись на эту головокружительную систему", - говорит ключевой автор исследования, Райан Пфайфл из университета штата Вирджиния. Обнаружить ее было непросто. Началось с телескопа Sloan Digital Sky Survey (SDSS), который сканирует небо, в Нью-Мехико. Он зафиксировал эту систему в оптическом свете. Впоследствии волонтеры, которые просматривают подобные изображения (их много), обозначили систему как возможное место слияния разных галактик. Впоследствии на нее посмотрели через инфракрасный свет - он излучает в больших количествах на стадиях слияния, где супермассивные черные дыры быстро впитывают материал. Впоследствии проверили в рентгене и снова в оптическом свете. Обсерватория Chandra X-ray, принадлежащей NASA, обнаружила мощные источники рентгеновского излучения у каждого из центров галактик, которые сливаются - и это показало, что здесь не превышает и поглощается много газа и пыли. Это знак наличия черных дыр.

Nuclear Spectroscopic Telescope Array, а затем Large Binocular Telescope в Аризоне также подтвердили, что все три черные дыры сейчас активны.

Каждый телескоп дает новые указания на то, что происходит в системах. Ученые надеются, что на основе этого опыта начнут проявлять новые "трио", а не только "дуэты" черных дыр в галактиках, сливающиеся между собой.

NASA показало искривление пространства-времени вблизи черной дыры (ВИДЕО)

NASA наглядно показало, что имел в виду Альберт Эйнштейн, когда утверждал, что сильнейшая гравитация черной дыры искривляет пространственно-временной континуум. Компьютерная визуализация опубликована на сайте космического агентства. В мае 2019 года международная команда ученых получила первое изображение “тени” черной дыры. Это достижение было отмечено премией Breakthrough prize. Теперь специалисты NASA смоделировали, как будут выглядеть будущие изображения черных дыр, когда их можно будет заснять в высоком разрешении. Черный круг в центре изображения — это горизонт событий, область, после попадания в которую свет, радиоволны, рентгеновские лучи и др. уже не могут вырваться наружу. Вращающееся оранжевое кольцо — это аккреционный диск, облако материала, окружающего черную дыру. Из-за интенсивного давления при приближении к черной звезде этот материал нагревается и излучает свет — до тех пор, пока не достигает точки невозврата и не исчезает навсегда. При этом сильная гравитация черной дыры искажает свет, из-за чего он “растекается”, как отражение в кривом зеркале. Горизонт событий очерчен так называемым фотонном кольцом. Его образует свет, исходящий от части аккреционного диска за черной дырой, но гравитация так сильна, что деформирует пространство-время даже вне горизонта событий.

Можно заметить, что одна сторона аккреционного диска ярче другой. Это связано с релятивистским эффектом Доплера: в космосе материя, движущаяся с огромной скоростью в нашу сторону, из-за изменения длины электромагнитных волн выглядит ярче, чем та, что удаляется от нас.

From primordial black holes new clues to dark matter

Moving through cosmic forests and spider webs in deep space in search of answers on the origin of the Cosmos. "We have tested a scenario in which dark matter is composed by non-stellar black holes, formed in the primordial Universe" says Riccardo Murgia, lead author of the study recently published in Physical Review Letters. The research was carried out together with his colleagues Giulio Scelfo and Matteo Viel of SISSA - International School for Advanced Studies and INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Trieste division) and Alvise Raccanelli of CERN. Primordial black holes (PBH for cosmologists) are objects that formed just fractions of a second after the Big Bang, considered by many researchers among the principal candidates in explaining the nature of dark matter, above all following direct observations of gravitational waves by the VIRGO and LIGO detectors in 2016. "Primordial black holes remain hypothetical objects for the moment, but they are envisaged in some models of the primordial universe" underlines Raccanelli of CERN. "Initially proposed by Stephen Hawking in 1971, they have come back to the fore in recent years as possible candidates for explaining dark matter. It is believed that this accounts for approximately 80% of all matter present in the Universe, so to explain even just a small part of it would be a major achievement. Not only, but looking for evidence of the existence of PBHs, or excluding their existence, provides us with information of considerable relevance on the physics of the primordial universe."

Cosmic forests and spider webs
In this work, the scientists have concentrated on the abundance of PBHs that are 50 times larger than the solar mass. In short, the researchers have tried to better describe several parameters linked to their presence (specifically mass and abundance) by analysing the interaction of the light emitted from extremely distant quasars with the cosmic web, a network of filaments composed of gas and dark matter present throughout the Universe.

Within this dense weave, the scholars have concentrated on the "Lyman-alpha forest", namely the interactions of the photons with the hydrogen of cosmic filaments, which presents characteristics closely linked to the fundamental nature of dark matter.

Between supercomputers and telescopes
Simulations carried out using the Ulysses supercomputer of SISSA and ICTP have been able to reproduce the interactions between photons and hydrogen and they have been compared with "real" interactions, detected by the Keck telescope (in Hawaii). The researchers were then able to trace several properties of primordial black holes to understand the effects of their presence.

"We used a computer to simulate the distribution of neutral hydrogen on sub-galactic scales, which manifests itself in the form of absorption lines in the spectra of distant sources," continues Murgia.

"Comparing the results of our simulations with the data observed, it is possible to establish limits on the mass and abundance of primordial black holes and determine whether and to what extent such candidates can constitute dark matter."

The results of the study seem to disadvantage the case that all dark matter is composed of a certain type of primordial black holes (those with a mass greater than 50 times that of the sun) but they do not totally exclude that they could constitute a fraction of it.

"We have developed a new way to easily and efficiently explore alternative scenarios of the standard cosmological model, according to which dark matter would instead be composed of particles called WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles)".

These results, important for the construction of new theoretical models and for the development of new hypotheses about the nature of dark matter, offer much more precise indications for tracing the intricate path to understanding one of the largest mysteries of the cosmos.

Откуда берутся сверхмощные черные дыры?

Канадские астрономы Западного университета в Онтарио выяснили, как возникают сверхмассивные черные дыры. Благодаря механизму происхождения в очень ранней Вселенной, объекты были на активной стадии роста. В сравнении с обычными черными дырами, сверхмассивные — не возникают из-за вспышки сверхновой. Пока неизвестны точные причины их возникновения. Специалисты решили задачу, которая возникает с пределом Эддингтона. Последний накладывает ограничения на скорость поглощения (аккреции) вещества черной дырой. Масса миллиарда солнц вмещается в сверхмассивные черные дыры. Предполагалось, что рост объектов происходит в коротком промежутке времени — 800 млн лет (с момента возникновения Вселенной). Когда темпы аккреции очень большие, то происходит давление излучения в диске. В свою очередь диск образует вокруг черной дыры, интенсивное истечение вещества прочь из гравитационного поля. По теории, прямому коллапсу с происхождением черных дыр поддавались облака межзвездного газа. На ранних стадиях развития Вселенной создавались особенные условия. В результате некоторые облака коллапсировали лишь в то время, когда их общая масса становилась равной массе 100 тысяч Солнц. Вследствие сжатия появлялись короткоживущие квазизвезды, а после них крупные черные дыры, становившиеся зачатком для более массивных.

После прямого коллапса дыры стали очень активно «есть» вещество вокруг себя. В то время как скорость поглощения на некоторый период, примерно на 150 миллионов лет, становилась супер-Эддингтоновской. Это означает — большая часть вещества пропадала за горизонтом событий. Она ничего такого не излучала, что могло нарушить аккрецию. Позже в результате этого, излучение от ближайших звезд и других черных дыр остановило супер-Эддингтоновскую аккрецию.

Телескоп сфотографировал пылевой "пончик" вокруг сверхмассивной черной дыры

Радиотелескоп VLA получил первые изображения пылевого ореола в форме пончика, окружающего сверхмассивную черную дыру в центре одной из самых мощных радиогалактик во Вселенной. Об этом пишет National Radio Astronomy Observatory. Черная дыра, масса которой в 2,5 миллиардов раз превышает массу Солнца, находится в радиогалактике Лебедь А. По мере того как мощное гравитационное притяжение черной дыры притягивает окружающую материю, оно также выбрасывает наружу потоки материи почти со скоростью света, создавая впечатляющие "лепестки" яркого радиоизлучения. Радиогалактика Лебедь А расположена на расстоянии 760 млн световых лет от Земли - в 10 раз ближе, чем любая другая, обладающая сравнительно мощным радиоизлучением. Такое сравнительно близкое расстояние позволило получить первые четкие изображения газо-пылевого "пончика" вокруг черной дыры. По словам Крис Карилли из Национальной радиоастрономической обсерватории США, чтобы определить форму точнее, придется провести дальнейшие наблюдения. Например, задействовать радиотелескоп ALMA, который может распознавать непосредственно пыль.