Учёные впервые показали чёрную дыру в центре Млечного Пути
Исследователи из Европейской южной обсерватории и Института Макса Планка впервые получили детальные снимки уникального космического явления — чёрной дыры, расположившейся практически по центру "домашней" галактики землян — Млечного Пути. Астрофизики выяснили, что чёрная дыра "всасывает" огромные объёмы горячего газа, а скорость завихрений при этом составляет более 320 млн километров в час, сообщает Daily Mail.
Чёрная дыра "Стрелец-А" известна учёным давно, однако необычные свойства этого явления исследователи не изучили полностью до сих пор. Отмечается, что всплески "хищной активности" нерегулярны, однако при последующих "сеансах" всасывания внутри чёрной дыры могут пропадать целые группы крупных звёзд.
https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-6336869/Firs...
Что такое чёрная дыра в космосе простым языком
Черная дыра является одним из самых загадочных явлений во Вселенной. Найти её взглядом крайне сложно, так как данная область не выделяет никакого света, поэтому является практически невидимой.
Черная дыра является чем-то вроде трещины в космосе. Она изгибает пространство своей мощной гравитацией таким образом, что появляется дыра, из которой ничто не может убежать, как только попадает в нее. Даже лучи света не могут сопротивляться.
Активные черные дыры поглощают вещество из окружающей среды и становятся еще тяжелее. Их сфера влияния увеличивается, и они могут получить новую материю.
Но есть также «спящие» черные дыры, которые существуют, но не могут добраться до материи. Когда что-то случается с ними, они снова просыпаются.
Черные дыры являются важным строительным блоком Вселенной. Без них она выглядела бы совершенно иначе. Предположительно, галактик вообще не было бы. В настоящее время изучается влияние черных дыр на их образование.
Дыра настолько черная, что она не излучает свет. Проходящие световые лучи отталкиваются от её первоначальной орбиты огромной гравитацией. В зависимости от того, насколько близок луч света к черной дыре, он оказывает на неё очень разные эффекты.
Как найти черную дыру
При данном явлении наблюдается изгиб световых лучей. Если между нами и далекой галактикой есть черная дыра, мы думаем, что свет галактики будет согнут, потому что он должен пройти через гравитационное поле черной дыры.
Отклонение лучей называется гравитационным линзированием. Этот эффект также возникает, когда большие массовые коллекции, такие как галактики или кластеры галактик, находятся на пути и изгибают свет от базовых объектов.
Неожиданно галактика может появиться несколько раз, а её клоны образуют кольцо вокруг черной дыры. Такие кольца выделяются, когда, например, космический телескоп Хаббла фотографирует звездные поля. Сама черная дыра не видна, но кольца указывают на нее.
Однако, изображение галактики или звезды скользит, поэтому оно находится не в своём точном месте нахождения.
Световые лучи, исходящие от далекой звезды, пересекают гравитационное поле черной дыры и отклоняются от исходной орбиты.
Таким образом, наблюдатель на Земле не видит эту звезду там, где она на самом деле находится. Вместо этого звезда немного смещена, а иногда в два раза или больше!
Если черная дыра когда-то принадлежала двойной звездной системе, которая превратила звезду в черную дыру, вы можете увидеть, как она постоянно истощает материю от оставшейся звезды.
При этом вокруг черной дыры образуется аккреционный диск, в котором «украденное» вещество вращается вокруг области и постепенно попадает в неё.
Как развиваются черные дыры, и какие типы существуют
Вспышка сверхновой
Массивная звезда в конце своей жизни взрывается в сверхновую и отталкивает ее внешние слои. Остальная часть звезды разрушается и сжимается в самых маленьких пространствах. Там создается черная дыра, которая больше не позволяет свету убегать.
Если бы это случилось с нашим Солнцем, у него просто был бы диаметр 3 км!
Для того чтобы вспышка сверхновой произошла, звезда должна весить не менее восьми солнечных масс. После опускания её внешних слоев впечатляющим образом остается черная дыра, в которой масса бывшей звезды концентрируется в крошечном пространстве.
Черные дыры, вероятно, могут возникнуть, когда две звезды сталкиваются и объединяют свои массы. Если масса превышает определенное значение, эта новая звезда рушится до черной дыры.
Галактика Сомбреро
Существуют сверхмассивные черные дыры, которые в миллион или даже в миллиард раз больше массы нашего Солнца. Они находятся в центре большинства галактик.
Как они появились, до сих пор неясно, и сейчас их изучают. Может быть, когда черные дыры слились вместе. Или они пожирают столько материи из своей среды в ходе существования, что могут стать чрезвычайно тяжелыми. Считается, что прийти к образованию большой галактики можно благодаря наличию черной дыры.
Есть ли крошечные черные дыры во Вселенной, трудно ответить, потому что за невозможно проследить. Но кто знает, может быть, кто-то живет в стиральной машине и проглатывает некоторые вещи оттуда?
Изначальные черные дыры в настоящее время остаются чистой теорией. Возможно, они сформировались вскоре после Большого взрыва, когда материя все еще была переполнена в ограниченном пространстве. В некоторых местах она была, вероятно, настолько плотной, что смогла создать черную дыру.
Астрономы получили самые детальные снимки окружения черной дыры в центре Млечного Пути
Используя приемник Европейской южной обсерватории (ESO) GRAVITY на Очень Большом Телескопе (VLT) в режиме интерферометра, международная команда астрономов впервые наблюдали вспышку инфракрасного излучения от аккреционного диска вокруг массивного объекта Стрелец A* в самом сердце Млечного Пути. Эти наблюдения стали долгожданным подтверждением того, что объект в центре нашей Галактики действительно, как и предполагалось, является сверхмассивной черной дырой. Вспышка была порождена веществом, находящимся на орбите, очень близкой к горизонту событий. Таким образом, это самое детальное на сегодняшний день наблюдение вещества на столь близком расстоянии от черной дыры.
«Просто сносит крышу, когда видишь, как вещество вращается вокруг сверхмассивной черной дыры со скоростью 30 процентов от скорости света. Фантастическая чувствительность приемника GRAVITY позволила нам наблюдать процесс аккреции в реальном времени в небывалых подробностях», – рассказывает Оливер Пфуль, соавтор исследования из Института внеземной физики Макса Планка (Германия).
(Смоделированное изображение на основе полученных данных показывает вещество на орбите вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Credit: ESO/Gravity Consortium/L. Calçada)
Большая часть вещества аккреционного диска – газового пояса вокруг Стрельца A*, вращающегося с релятивистской скоростью – остается на своей орбите вокруг черной дыры. Однако, все, что окажется слишком близко к сверхмассивному монстру, обречено: материя будет втянута под горизонт событий. Наименьшее расстояние от черной дыры, на котором вещество еще может остаться не вовлеченным внутрь нее мощным тяготением, называется самой внутренней устойчивой круговой орбитой, и именно здесь произошла наблюдавшаяся вспышка.
Эти измерения стали возможными только благодаря сверхсовременной технике. Приемник GRAVITY, который помог осуществить это исследование, собирает световые потоки одновременно от всех четырех телескопов комплекса ESO VLT. В результате образуется виртуальный супер-телескоп с диаметром апертуры 130 метров. Именно так и удалось прозондировать ближайшие окрестности объекта Стрелец A*.
(Звезда S2 проходит вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути в представлении художника. Credit: ESO/M. Kornmesser)
Ранее в этом году тот же коллектив исследователей при помощи GRAVITY и другого приемника VLT, SINFONI, сумел точно измерить координаты звезды S2 в момент ее прохождения через область крайне мощного гравитационного поля объекта Стрелец A*. В результате впервые были зарегистрированы эффекты, предсказываемые Общей теорией относительности Альберта Эйнштейна для столь экстремальной среды. Кроме того, во время прохождения S2 вблизи черной дыры наблюдалось сильное инфракрасное излучение.
«Мы тщательно отслеживали звезду S2 и, конечно, не спускаем глаз с объекта Стрелец A*. И вот, во время наших наблюдений нам повезло зарегистрировать три ярких вспышки в окрестности черной дыры. Это было счастливым совпадением!» – добавил Оливер Пфуль.
Излучение, испускаемое высокоэнергетическими электронами в непосредственной близости к черной дыре, наблюдалось в виде трех исключительно ярких вспышек, параметры которых в точности соответствуют теоретическим предсказаниям для горячих пятен в окрестности черной дыры с массой в четыре миллиона солнечных масс. По-видимому, причиной этих вспышек являются магнитные взаимодействия в очень горячем газе, обращающемся вокруг объекта Стрелец A* на очень близком расстоянии от него.
«Полученный результат является ярким подтверждением парадигмы черной дыры», – заключил Райнхард Гензель, ведущий автор исследования из Института внеземной физики Макса Планка.
10 вещей, на которые способны черные дыры
За последнее время наука смогла обнаружить целый арсенал других всевозможных особенностей этих объектов. Оказывается, они не только способны двигаться почти со световой скоростью и проявлять признаки настоящих космических маньяков, уничтожая и пожирая все на своем пути, но еще и демонстрировать существенно более гибкое поведение, чем мы привыкли от них ожидать. Сегодня поговорим о том, на что еще способны эти объекты.
1.Очень быстро вращаться
Ученые впервые точно измерили скорость вращения сверхмассивной черной дыры. Она поражает – 84 процента от скорости света.
Черная дыра галактики NGC 1365, расположенная в 60 миллионах световых лет поразила исследователей своими характеристиками. Ее диаметр составляет 3,2 миллиона километров, а масса приблизительно равна нескольким миллионам солнечных масс.
При вращении она в буквальном смысле искривляет за собой не только пространство, но и время, создавая пылающий водоворот из рентгеновского излучения, газа и пыли, падающие в ее недра. Вся эта материя, вероятнее всего, попадает в черную дыру с одного направления, что по мнению ученых, придает ей такую невероятную скорость вращения.
2.Объединяться в группы
Самые большие из обнаруженных астрономами галактик в буквальном смысле засеяны сверхмассивными черными дырами. Они настолько огромны, что ученые сомневаются в том, что их прародителями являются одиночные звезды. Ученые долгое время подозревали, что сверхмассивные черные дыры могут рождаться в плотных звездных скоплениях, состоящих из групп умирающих двойных звезд или же групп более компактных черных дыр, которые со временем сливаются между собой, образуя настоящих сверхгигантов.
Что интересно, предположение наконец-то обрело настоящее подтверждение. Рентгеновский анализ центра Млечного Пути показал, что непосредственно в самом центре наше галактики скрывается очень плотная область, в которой, могут находиться до 12 черных дыр, вращающихся вокруг основной центральной черной дыры Млечного Пути – Стрельца А*.
Кроме того, анализ показал, что в общей сложности в центральной области нашей галактики могут находится до 20 000 черных дыр.
3.Кидаться материей размером с Юпитер (иногда в нашем направлении)
Теоретические расчеты и компьютерное моделирование говорят о том, что возле центральной черной дыры нашей галактики – Стрельца А* — может находиться очень массивная звезда, которая каждые 10 тысяч лет очень близко приближается к дыре, из-за чего последняя вытягивает из нее звездное вещество, образуя длинную струю из раскаленной материи. Часть этой материи пожирается самой дырой, другая – выбрасывается в космос. Однако некоторая часть этой материи остается на достаточно удаленном от дыры расстоянии и способна сливаться в клубок размером с планету. Но самое интересно заключается даже не в этом.
Эти клубы материи, в некоторых случаях размером с Нептун, а иногда и достигающие размера Юпитера, выбрасываются в галактическое пространство со скоростью 3,2 – 32,2 миллиона километров в час. По расчетам исследователей, в результате событий приливного разрушения звезды в космос будут выброшены около 100 миллионов подобных тел. И, возможно, некоторые из них будут направлены в нашу сторону.
4.Скрывать галактическое прошлое
Комплекс радиотелескопов «Атакамская большая антенная решётка миллиметрового диапазона» (ALMA) позволил ученым впервые взглянуть ну тор черной дыры – скопление пыли и газа, вращающегося вокруг «пасти» галактического монстра и со стороны напоминающего пончик.
Объект исследования находится в 47 миллионах световых лет от нас в созвездии Кита. Благодаря удивительной мощности и чувствительности ALMA, ученые даже рассчитали его ширину. Она составляет порядка 20 световых лет. Наблюдая за торами черных дыр, исследователи могут больше узнать о прошлом галактик. Например, ассиметричная форма тора может говорить о том, что галактика могла слиться с другой галактикой в некий период своей истории в прошлом.
5.Поглощать материю с невероятной скоростью
В миллиарде световых лет от нас в направлении созвездия Волосы Вероники находится очень яркая галактика PG211+143. Своей яркости галактика обязана центральной черной дыре, которая поглощает материю из внешнего космоса с невероятной скоростью – 100 000 километров в секунду.
Исследователи выяснили, что рентгеновское излучение этой галактики демонстрирует значительное красное смещение, что может объясняться движением материи этой галактики прямиком в сторону центральной сверхмассивной черной дыры с огромной скоростью, составляющей порядка 30 процентов от скорости света. Этот газ почти не вращается вокруг черной дыры, а движется прямо к ее центру по прямой линии, находясь на невероятно близком к центру черной дыры расстоянии, составляющем всего лишь 20 размеров черной дыры.
6.Скитаться по космосу
Астрономы долгое время предполагали, что черные дыры иногда могут быть выброшены из своих галактик. И очень серьезное доказательство этому предположению, как оказалось, находится примерно в 8 миллиардах световых лет от нас. Им является квазар 3C 186, обладающий массой в один миллиард солнечных.
Ученые выяснили, что квазар на всех парах стремится покинуть свое родное галактическое скопление. Согласно расчетам исследователей, газовое облако квазара уносится прочь со скоростью 7,6 миллиона километров в час. При такой скорости, например, с Земли до Луны можно будет добраться всего за 3 минуты.
Астрономы считают, что причиной такого «побега» являются гравитационные волны – продукт слияния двух сверхмассивных черных дыр. В результате этого слияния они создали мощнейшую ударную волну, по силе сопоставимой одновременному взрыву 100 миллионов сверхновых, которая в буквальном смысле вытолкнула квазар со своего «насиженного» места.
7.Красть у более крупных сородичей
На данный момент астрономы не только подтвердили пять событий слияний черных дыр и произведенных ими гравитационных волн, но еще и выделили среди них одно, выделяющееся на общем фоне. Речь идет о слиянии двух черных дырах, масса которых согласно прогнозам, должна была составлять 10-15 солнечных. На деле же оказалось, что масса обеих черных дыр превышает 20 солнечных масс.
Проанализировав собранные данные ученые пришли к выводу, что обе черные дыры набрали в весе из-за того, что воровали «пищу» у существенно более крупной черной дыры, находящейся также по соседству в галактическом центре.
До превращения в черные дыры эти воры представляли собой две массивные звезды. В ходе звездной эволюции они коллапсировали в черные дыры и стали притягиваться к галактическому центру, где уже имелась сверхмассивная черная дыра, поглощающая окружающие ее газ и пыль. Две «крохи» умудрились своровать часть материи у центральной черной дыры и набрали почти в три раза больше массы от своего изначального размера, прежде чем слиться между собой.
8.Использовать магнитные поля для пропитания
По мнению астрономов, одним из основных факторов, определяющих массу черной дыры может быть ее магнитное поле. Исследуя галактику Лебедь А, расположенную в 600 миллионах световых лет от нас, ученые обнаружили в ее галактическом центре очень сильное магнитное поле.
Дальнейший анализ показал, что черная дыра Лебедь А очень активна. Ученые считают, что она является самым мощным внегалактическим источником радиоизлучения в своем созвездии, которое создается в результате поглощения дырой окружающей ее материи. И в этом деле, говорят исследователи, активное участие принимает ее магнитное поле, которое притягивает материю к тору черной дыры, а затем и в самые ее недра.
По мнению астрономов, разница между активными галактиками, такими, как Лебедь А и неактивными галактиками, такими, как наш Млечный Путь, заключается в наличии и отсутствии магнитного поля.
9.Скрываться в крошечных галактиках
В галактике Fornax UCD3 в созвездии Печь находится всего 100 миллионов звезд. Это настоящая кроха по сравнению с тем же Млечным Путем, в котором предположительно могут находиться сотни миллиардов светил. Радиус галактики Fornax UCD3 составляет всего каких-то 300 световых лет. Несмотря на свои крошечные размеры, «ультракомпактная карликовая» UCD3 является одной из самых плотных галактик во Вселенной.
В ее центре находится сверхмассивная черная дыра с 3-5 миллионами солнечных масс. Она почти такая же тяжелая, как черная дыра Стрелец А* в центре нашего Млечного Пути, диаметр которого составляет около 150 000 световых лет.
Обнаружение черной дыры UCD3 оказалось лишь четвертым случаем обнаружения сверхмассивных черных дыр внутри ультракомпактных галактик. Астрономы подсчитали, что на долю дыры приходится 4 процента от общей массы галактики. Как правило в любых других случаях эта доля составляет всего 0,3 процента.
Ученые подозревают, что раньше галактика UCD3 была еще больше, однако близкое расположение с более крупной галактикой лишило Fornax UCD3 большого числа ее звезд, превратив в карлика.
10.Сожрать наше Солнце за два дня
Астрономы обнаружили удивительно прожорливую черную дыру, появившуюся на свет около 12 миллиардов лет назад. Обнаруженный квазар каждые два дня поглощает массу эквивалентную одной солнечной. Вследствие такого аппетита, черная дыра растет настолько быстро, что ее излучение в тысячи раз ярче, чем у целой галактики. Само же излучение происходит вследствие нагрева материи и газов, которые она поглощает.
Ученые пока не разобрались в том, каким образом черная дыра из «темных времен» настолько быстро набрала свою массу, но зато прекрасно понимают ее потенциал.
Если бы этот монстр находился в центре нашего Млечного Пути, то его яркость в 10 раз превзошла бы яркость полной Луны на небе. Объект был бы настолько ярким, что затмил свет большего числа звезд на небе, а еще убил бы нас всех своим рентгеновским излучением.
Почувствуй себя "ничем"...
Сравнение черных дыр и звёзд, включая Солнце.
В видео заметил кое-какие неточности. Добавил описание (все данные из вики):
Звезда в компактном звёздном скоплении R136 в эмиссионной туманности NGC 2070 (туманность «Тарантул»), расположенной в Большом Магеллановом Облаке, самая массивная из известных науке звёзд. Относится к голубым гипергигантам. Невооружённым глазом ввиду расстояния 165 000 световых лет звезда не видна, но скопление может быть найдено в хороший любительский телескоп в южном полушарии или вблизи экватора. Также звезда является и одной из самых ярких, испуская света, по высшим оценкам, до 10 млн раз больше, чем Солнце. 315 масс Солнца.
Это одна из самых больших (после NML Лебедя и WOH G64) и самых ярких известных звёзд после Эпсилона Возничнего B. По оценкам учёных, радиус UY Щита равен 1708 радиусам Солнца, диаметр 2,4 миллиарда км (15,9 а. е.). На пике пульсаций радиус может достигать 1900 радиусов Солнца. Объём звезды примерно в 5 миллиардов раз больше объёма Солнца. Если поместить UY Щита в центре Солнечной системы, то её фотосфера охватит орбиту Юпитера. От 7 до 10 масс Солнца.
Другие обозначения - MCG 7-7-64, ZWG 540.104, PGC 12434 - компактная линзовидная галактика в созвездии Персей. Галактику открыл британский астроном Лоренс Парсонс. Звёздное население галактики очень старое, звездообразование в ней завершилось более 8 млрд лет назад. Находится на расстоянии 220 млн световых лет от Земли (73 Мпк). Масса её составляет около 10 % от массы нашей Галактики, а радиус (по половинной изофоте) равен 1,6 кпк. Входит в состав Скопления Персея.
В галактике обнаружена сверхмассивная чёрная дыра, вторая по массе из известных на 2012 год (17±3 млрд M☉). Масса чёрной дыры составляет 59 % массы балджа* галактики, и 14 % от массы всей галактики (что больше ранее известного рекордного значения 11 %, наблюдавшегося у малой галактики NGC 4486B). Она в несколько тысяч раз превосходит по размерам и массе чёрную дыру в центре нашей Галактики. Для сравнения, чёрная дыра из центра нашей Галактики (имеющая массу 4,31 млн масс Солнца) могла бы легко уместиться внутри орбиты Меркурия, тогда как открытая в NGC 1277 чёрная дыра по диаметру в 11 раз больше орбиты Нептуна.
Но есть и другие черные дыры во Вселенной, которые во много, много раз больше.
Далёкий компактный гиперсветовой широкоугольный квазар или блазар, расположенный вблизи области высокого склонения созвездия Цефея близ Северного экваториального полюса.
Самая большая черная дыра
известная науке.
*балдж - от англ. bulge «вздутие» - центральный яркий эллипсоидальный компонент спиральных и линзообразных галактик.
Парадокс чёрной дыры
Хотелось бы вам рассказать о таком парадоксе как парадокс чёрной дыры. Я точно не знаю, как он называется, но думаю вам будет понятно, почему я его назвал именно так
В общем, немножечко про физику. Чем сильнее давление, тем медленнее идёт время. И наоборот. Проще говоря, если Вас закапать под землю на глубину в 1 км, то у Вас там время будет идти медленнее, и в какой-то степени, когда Вас оттуда вытащат вы окажетесь в будущем. Так как у Вас время шло медленно, а на земле оно было таким, каким и было раньше. Ну и вот, переходим к самому парадоксу. В общем, представьте: есть Вы и есть Ваш напарник космонавт. Вы находитесь в космосе. И так вышло, что именно Вы оказались ближе к чёрной дыре, чем Ваш напарник и Вас начало засасывать. А его нет, он остался на своём же месте. Ну точнее вас обоих дыра будет притягивать, просто Вы были отдельно от вашего корабля, а напарник был привязан и сам корабль старается сохранять дистанцию, но Вам уже ничем помочь не может. И вот Вы начали приближаться к центру дыры. А как мы знаем в чёрных дырах сильное давление и притяжение, на столько сильное, что даже фотоны света засасываются туда. И Вы приближаетесь к горизонту событий ииииии вас засасывает туда. Вы просто залетает за горизонт событий и всё. Что с вам происходит дальше это уже другой вопрос. Но вот... что видит Ваш напарник? Он видит, что чем Вы ближе к дыре, тем медленнее вы к ней приближаетесь. И в конце концов он увидит, что Вы застыли в одной позе ровно на границу между космосом и тем, что находится там. И Вы вот так вот пробудете миллион, миллиард лет. Триллиард гуголплексов в трёхсот триллиардной степени лет вы будете находится в этой самой позе. Всегда. До тех пор, пока все звёзды не погаснут и вселенная не схлопнется Вы будете находиться там. А почему? Да просто потому, что там давление ужасающее, вы просто застынете во времени. Вы остановитесь во времени для всех, но лично для Вас всё будет протекать, как и должно. В этом и заключается парадокс.
Вот такая вот минутка почти бесполезной инфы, так как она Вам вряд ли пригодится. Но для общего развития думаю сойдёт) Желаю всем удачи, пусть мама не болеет