Ученые зафиксировали самые мощные гамма-всплески во Вселенной

Гамма-всплески считаются наиболее яростными взрывами во Вселенной, обычно всего за несколько секунд они выделяют больше энергии, чем наше Солнце за всю свою жизнь, а их яркое свечение достигает самых отдаленных уголков космоса. Астрофизики предполагают, что возникают они в результате образования нейтронных звезд или черных дыр. Ученые сообщают об обнаружении выбросов более 100 гигаэлектронвольт от двух гамма-всплесков, получивших обозначение GRB 190114C и GRB 180720B по дате их фиксации. Источник первого расположен на расстояния примерно 4,5 миллиарда световых лет от нас, а второго – в 6 миллиардах световых лет. Ученые предполагают, что фотоны рассеиваются электронами, увеличивая их энергию, в процессе, известном как обратное комптоновское рассеяние.

Астрономы нашли галактику сразу с тремя сверхмассивными черными дырами

Международная исследовательская группа из университетов Геттингена и Потсдама обнаружила, что галактика NGC 6240 содержит сразу три сверхмассивные черные дыры. Уникальные наблюдения проведенные учеными показали, что черные дыры расположены очень близко друг к другу в ядре галактики. Данное исследование проливает свет на процесс образования крупнейших галактик во Вселенной. Массивные галактики, вроде Млечного Пути, обычно состоят из сотен миллиардов звезд и одной черной дыры с массой от нескольких миллионов до нескольких сотен миллионов солнечных масс в своем центре. Но в NGC 6240 совсем другая история - она ​​известна как неправильная галактика через свою причудливую форму. Галактическая система, находящаяся от нас на расстоянии около 300 000 000 световых лет - очень близко по космическим меркам - была детально изучена во всем волновом диапазоне и до сих пор считается образцом взаимодействия галактик. Ученые давно предполагали, что она появилась в результате слияния двух небольших галактик, и поэтому содержит в своем ядре две черные дыры. Эти галактики движутся навстречу друг другу на скорости в несколько сотен км / с и все еще находятся в процессе слияния. Последние исследования позволили сделать удивительный вывод - оказывается, в галактическом центре находится не две, а три сверхмассивных черных дыры. «Благодаря нашим наблюдением мы смогли доказать, что в галактической системе NGC 6240 расположены не две, как предполагалось ранее, а три сверхмассивные черные дыры в ее центре», - сообщает ведущий автор исследования профессор Вольфрам Коллачни из Геттингенского университета.

Каждая из трех черных дыр имеет массу более 90000000 Солнц. Они расположены в пространстве шириной менее 3000 световых лет, то есть менее чем в одну сотую общего размера галактики. «До сих пор никто не находил такой концентрации сверхмассивных черных дыр во Вселенной», - добавляет доктор Питер Вейльбахер из Потсдамского астрофизического института Лейбница.

Открытие этой тройной системы имеет фундаментальное значение для понимания эволюции галактик. До сих пор не было возможности даже представить, как крупнейшие и самые мощные галактики были сформированы за предыдущие 14000000000 лет - примерный возраст нашей Вселенной.

«Если процессы слияния нескольких галактик происходили одновременно, то наибольшие галактики с их центральными сверхмассивными черными дырами, развивались гораздо быстрее, - резюмирует Питер Вайльбахер. - Наши наблюдения дают первое подтверждение такому сценарию ».

Для уникальных высокоточных наблюдений галактики NGC 6240 использовался 8-метровый телескоп VLT, установленный на горе Серро-Параналь в Чили, в Паранальский обсерватории, а также трехмерный спектрограф MUSE. Благодаря сложной технологии, изображения получаются с резкостью, аналогичной космическому телескопу Хаббл, но дополнительно содержат спектр для каждого пикселя. Эти спектры и стали решающими для определения движения и масс сверхмассивных черных дыр в NGC 6240.

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.