Как астрофизик, проведший бесчисленное количество ночей, вглядываясь в космос и разгадывая тайны, скрытые в его обширных просторах, я могу с уверенностью сказать, что открытие двойных сверхмассивных черных дыр в центрах некоторых галактик так же захватывающе, как и наткнуться на коробку с редкими , яйца с двумя желтками в продуктовом магазине. Изучение этих загадочных небесных тел уже давно стало для нас увлекательным занятием, поскольку они позволяют лучше понять работу гравитации и формирование самих галактик.
🚀 Хочешь улететь на Луну вместе с нами? Подписывайся на CryptoMoon! 💸 Новости крипты, аналитика и прогнозы, которые дадут твоему кошельку ракетный ускоритель! 📈 Нажмите здесь: 👇
CryptoMoon Telegram
Точно так же, как каждое яйцо часто содержит один желток, считается, что большинство галактик содержат в своем ядре одиночную сверхмассивную черную дыру. Однако изредка куры несут яйца с двумя желтками. Точно так же эксперты в астрофизике ожидают открытия двойных систем — пар сверхмассивных черных дыр, вращающихся вокруг друг друга — в центрах некоторых галактик.
Черные дыры представляют собой области в космосе, где сила гравитации невероятно сильна, настолько сильна, что даже свет не может вырваться из их окружения. Они создаются, когда сердце чрезвычайно массивной звезды разрушается под собственным весом, действуя как мощные космические очистители. Эти сверхмассивные черные дыры обладают массой, в миллион и более раз превышающей массу нашего Солнца. Такие исследователи, как мы, исследуют эти небесные загадки, чтобы получить представление о работе гравитации и формировании галактик.
Определить, содержит ли галактика одну или две черные дыры в своем ядре, это не совсем то же самое, что очистить яйцо и проверить желток. Тем не менее, отслеживание частоты формирования этих парных сверхмассивных черных дыр могло бы дать представление о преобразованиях, которые происходят в галактиках при их столкновениях.
В ходе недавнего расследования наша исследовательская группа углубилась в старые астрономические записи, охватывающие более ста лет. Мы искали спектральные свидетельства конкретной галактики, указывающие на наличие двойной системы сверхмассивных черных дыр.
Галактические столкновения
Галактики, подобные Млечному Пути, почти так же древны, как и сама Вселенная. Иногда они могут сталкиваться с другими галактиками, что приводит к слиянию, при котором эти две галактики объединяются, образуя более крупную и более существенную галактику.
Проще говоря, центральные черные дыры, обнаруженные в двух сталкивающихся галактиках, могут стать гравитационно связанными, если они подойдут достаточно близко друг к другу. Этот гравитационный дуэт может существовать до сотен миллионов лет, прежде чем в конечном итоге слиться в одну черную дыру.
Энергия исходит от слияния двойных черных дыр в виде гравитационных волн — по сути, волнистости ткани пространства-времени, которые могут обнаружить сложные детекторы. В соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна эти волны распространяются со скоростью света, заставляя пространство растягиваться и сжиматься вокруг них, напоминающее волну.
Сети пульсаров используют быстро вращающиеся пульсары, остатки коллапсирующих звезд с высокой плотностью и интенсивностью, в качестве своих основных инструментов. Тщательно исследуя диаграммы радиоволн, излучаемых этими быстро вращающимися пульсарами, на предмет каких-либо неровностей или пробелов, ученые могут выявить признаки гравитационных волн.
Хотя массивы синхронизации пульсаров способны идентифицировать коллективное излучение гравитационных волн от нескольких двойных систем, датируемое примерно 9 миллиардами лет назад, они недостаточно развиты, чтобы обнаружить сигнал гравитационных волн от одной двойной системы в пределах одной галактики. Даже самые сложные телескопы не имеют возможности напрямую наблюдать эти двойные черные дыры. Следовательно, астрономам приходится прибегать к творческим косвенным методам, чтобы определить, содержит ли галактика в своем ядре двойную сверхмассивную черную дыру.
Признаки двойных черных дыр
Иногда используется косвенный подход — поиск повторяющихся сигналов, исходящих из сердца энергетически интенсивных галактик. Эти галактики излучают энергию, которая превышает оценки астрономов, основанные на их звездном свете, газе и содержании пыли.
Активные галактики выделяют энергию из своего ядра, которое называется активным галактическим ядром. Благодаря процессу, известному как аккреция, черная дыра в центре каждой активной галактики притягивает к себе близлежащий газ с помощью гравитации. Когда этот газ приближается к границе черной дыры, называемой горизонтом событий, он начинает ускоряться, подобно тому, как вода вокруг водоворота ускоряется по спирали внутрь.
Когда газ нагревается, он ярко светится в оптическом, ультрафиолетовом и рентгеновском свете. Активные ядра галактик — одни из самых ярких объектов во Вселенной.
Некоторые активные галактические центры могут излучать мощные лучи, известные как джеты, состоящие из частиц, движущихся почти со скоростью света. Когда эти лучи совпадают с направлениями наблюдения наших телескопов, они становятся исключительно яркими, как маяки в космосе.
В некоторых активных ядрах галактик наблюдаются повторяющиеся закономерности интенсивности света: они становятся яркими, тускнеют, а затем снова становятся ярче. Эта характерная закономерность может быть связана с регулярным движением двух колоссальных черных дыр внутри них, что намекает астрономам на поиск системы двойных черных дыр в этой конкретной галактике.
Обещания PG 1553+153
Мы исследовали конкретное активное ядро галактики, обозначенное как PG 1553+153. Яркость этого объекта колеблется примерно каждые 2,2 года, чередуясь между яркой и тусклой.
Повторяющиеся колебания указывают на то, что PG 1553+153 может содержать пару сверхмассивных черных дыр. Однако важно отметить, что это не единственная возможность. Другие явления, такие как нестабильные струи или смещение потока материи возле черной дыры, потенциально могут вызвать эти закономерности. Поэтому нам нужно было изучить и отвергнуть эти альтернативы.
Будучи энтузиастом, я углубился в исследование того, были ли диаграммы светового излучения системы PG 1553+153 результатом бинарной черной дыры. Чтобы прояснить это, я смоделировал процесс сбора газа двумя сверхмассивными черными дырами. Мое моделирование показало, что временами, когда эти черные дыры втягивают газ, плотные скопления газа имеют тенденцию собираться по периферии черной дыры.
Орбиты этих скоплений вокруг двух черных дыр могут длиться от пяти до десяти раз дольше, чем период вращения двух черных дыр вокруг друг друга.
Как геймер, заглядывающий в космическую бездну, я с нетерпением ждал этого момента. Если интригующий 2,2-летний цикл в PG 1553+153 действительно обусловлен наличием двойной системы черных дыр, тогда мы сможем обнаружить другую закономерность, более длинную, которая повторяется примерно каждые десять лет или около того. Этот космический танец происходит, когда газовые сгустки вращаются вокруг этих массивных черных дыр, давая нам возможность стать свидетелями их небесного вальса в течение периода времени от 10 до 20 лет.
Чтобы подтвердить, действительно ли это происходило по определенной схеме, нам пришлось наблюдать, как это повторяется примерно в четырех-пяти случаях. Для объекта PG 1553+153 это соответствует временным рамкам от 40 до 100 лет.
На протяжении веков астрономы наблюдали за небом. Однако прошло чуть более двух десятилетий, как мы вступили в эпоху цифровой астрономии, когда астрономические изображения захватываются компьютерами и сохраняются в базах данных, начиная примерно с 2000 года.
До этого периода, примерно с 1850 года, астрономы начали делать снимки неба с помощью фотопластинок. Это были плоские кусочки стекла, обработанные светочувствительным химическим слоем, обычно используемым в фотографии. Благодаря этому методу многочисленные обсерватории по всему миру имеют фотографии ночного неба, сделанные более ста лет назад. Раньше астрономы делали зарисовки неба в своих журналах.
Такие инициативы, как DASCH (Центр цифровых астрономических данных) и Digital Sky Survey в Гарвардском университете, берут на себя задачу оцифровки астрономических фотографических пластинок из нескольких обсерваторий с целью сделать эти ресурсы доступными как для исследователей, ученых, так и для широкой публики.
Еще в 1900 году я наткнулся на увлекательную базу данных DASCH, содержащую данные о небесном объекте PG 1553+153. На протяжении более столетия накапливалась эта сокровищница данных! Как заядлый астроэнтузиаст, мне было интересно выяснить, есть ли в его поведении повторяющаяся закономерность примерно каждые 10–20 лет.
К нашему удивлению, мы обнаружили 20-летнее циклическое поведение, которое укрепляет нашу веру в бинарную систему в ядре PG 1553+153. Обнаружение этого дополнительного цикла помогло нам определить, что массы двух сверхмассивных черных дыр составляют 2,5:1, причем одна примерно в 2,5 раза больше другой. Более того, мы обнаружили, что их орбита почти идеально круглая.
Хотя исторические данные повышают нашу уверенность в том, что в PG 1553+153, вероятно, есть две сверхмассивные черные дыры, для окончательного подтверждения может потребоваться ожидание, пока массивы синхронизации пульсаров не приобретут достаточную чувствительность, чтобы обнаружить гравитационные волны, исходящие из этого конкретного источника.
Смотрите также
- Кто такой муж Колмана Доминго Рауль Доминго? Все о его жизни
- Скай Джексон ждет своего первого ребенка от бойфренда; Говорит: «Я очень рад начать…»
- Портативное устройство Anbernic RG40XX H может играть в игры PSP, Nintendo DS и Dreamcast
- Кто такая София Фальконе из «Пингвина»? Объяснение ее истории в комиксах DC
- Кто такой игрок 001? Раскрыт главный поворот второго сезона «Игры в кальмаров»
- Поцелуй Рейниры и Мисарии в «Доме Дракона» не был написан по сценарию
- Да, во втором сезоне «Кольцо силы» был маленький орк и семья орков (смиритесь с этим!)
- Звезда «Ривердейла» Ванесса Морган поделилась именем новорожденной дочери и опубликовала очаровательные семейные фотографии; СМОТРИТЕ ЗДЕСЬ
- Сцена с крипером Саурона предлагает нам крошки Халадриэли на КОЛЬЦАХ ВЛАСТИ
- Маргарет Куэлли рассказывает, что она была эмоционально перегружена во время подготовки к ЭТОМУ эпизоду в «Субстанции»: «Это было действительно за пределами моего…»
2024-12-07 20:58