Астрономия

Чӣ гуна сӯрохиҳои сиёҳ массаи худро гум мекунанд?

Чӣ гуна сӯрохиҳои сиёҳ массаи худро гум мекунанд?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Вақте ки ман ҷавоби 'Чӣ пас аз сӯрохиҳои сиёҳ меояд' меҷустам, ёфтам, ки ин ду ришта дар бораи як чиз сӯҳбат мекунанд

Оё сӯрохиҳои сиёҳ мемиранд?

Оё сурохии сиёҳ ба ҳадде расида метавонад, ки дигар наметавонад моддаҳои бештарро ҷалб кунад?

Ҷавобҳо дар ин ҷо қайд мекунанд, ки сӯрохиҳои сиёҳ мемиранд, аммо бо мурури замон ва онҳо "бухор шудан"

Шумо чӣ маъно доред? Бухоршавии сӯрохи сиёҳ?

Чӣ гуна ин сурохиҳои сиёҳ массаи худро гум мекунанд?


"Сӯрохиҳои сиёҳ бо мурури замон бухор мешаванд" маънои онро дорад, ки онҳо бо мурури замон масса ва энергияро аз даст медиҳанд. Ин падида ҳамчун радиатсияи Ҳокинг (номи профессор Стивен Ҳокинг, ки назария додааст) ё бухоршавии оддии сиёҳ номида мешавад. Тибқи гуфтаи ӯ, вақте заррае ё заррача дар уфуқи ҳодиса пайдо мешавад, ба ҷои он ки ҳамдигарро тавре нобуд кунанд, ки яке аз он ду ба сӯрохи сиёҳ афтод ва дигаре раҳо хоҳад ёфт. Як қисми массаи дохили сурохи сиёҳ ба энергия мубаддал мешавад, ки баъдтар ба зарраҳо мубаддал мешавад (дар уфуқи ҳодиса дар ин ҳолат) сурохии сиёҳ энергия / массаро дар шакли зарра аз даст медиҳад (масса ва энергия баробаранд)


Чӣ гуна сӯрохиҳои сиёҳ массаи худро гум мекунанд? - Астрономия

Чӣ қадар вақт як сӯрохи сиёҳии ибтидоӣ мехӯрд, агар замин ба маркази он афтад? Оё он танҳо дар он ҷо нишаста, то абад якбора заррае бихӯрад? (бо назардошти уфуқи ҳодиса ба андозаи ядрои атом бо массаи 1 000 000 000 тонна).

Миллиард тонна метавонад ба назар хеле зиёд менамояд, аммо он дар муқоиса бо массаи Замин, ки вазнаш тақрибан 6x10 21 тонна аст, хурд аст! Сӯрохи сиёҳ, ки вазнаш як миллиард тонна аст, уфуқи рӯйдодҳо дорад, ки ҳамагӣ 10-15 метрро ташкил медиҳад. Ҳамин тавр, он қадар хурд мебуд, ки он дар ҳақиқат танҳо зарраҳое, ки дар натиҷа ба он дучор меоянд, мехӯрад, ки ин бисёр вақт рух намедиҳад. Агар шумо онро дар маркази Замин шинонданӣ мешавед, он ҳамеша дар он ҷо нишаста, ҳеҷ гоҳ моддаи кофӣ намехӯрад, то касе онро пай барад.

Агар шумо ба ҷои он, ки онро дар ядрои Замин ҷойгир кунед, шумо онро аз сатҳи Замин партофтанӣ мешавед, он ба мобайн ғарқ шуда, тарафи дигарро бароварда, дар замин то абад ба пеш ва пас ғарқ мекунад. Агар шумо фикр кунед, ки сурохии сиёҳ танҳо атомҳоеро истеъмол мекунад, ки дар натиҷа онҳо дучор меоянд, пас ман ҳисоб мекунам, ки он тақрибан 10 28 солро дар бар мегирад, то он тамоми Заминро аз синни Олам хеле дарозтар истеъмол кунад. Ин тахмин мезанад, ки сӯрохи сиёҳ аз ҳисоби радиатсияи Ҳокинг ягон миқдорро гум намекунад. Агар шумо инро ба назар гиред, он эҳтимолан ҳеҷ гоҳ * тамоми Заминро нахӯрад.

Ин саҳифа бори охир 27 июни соли 2015 навсозӣ шудааст.

Дар бораи муаллиф

Кристофер Спрингоб

Крис сохтори миқёси бузурги оламро бо истифода аз суръати хоси галактикаҳо меомӯзад. Вай доктори илмро аз Корнелл соли 2005 гирифтааст ва ҳоло ассистенти илмии Донишгоҳи Ғарбии Австралия мебошад.


Аввалин сӯрохи сиёҳе, ки ҳамеша ошкор карда шуд, аз оне ки мо фикр кардем, азимтар аст

Мушоҳидаҳои нави аввалин сурохии сиёҳ, ки ҳамеша ошкор карда шуданд, мунаҷҷимонро водор кард, ки дар бораи чизҳои пурасрортарини Коинот чӣ медонанд.

Имрӯз дар маҷаллаи Science нашр шудааст, таҳқиқот нишон медиҳад, ки системаи маъруф ба Cygnus X-1 сӯрохи сиёҳтарини оммавии ситораро, ки бе истифодаи мавҷҳои ҷозиба кашф шуда буд, дар бар мегирад.

Таассуроти рассом аз системаи Cygnus X-1. Ин система дорои азимтарин сӯрохи сиёҳ-оммавии ситора мебошад, ки то ҳол бидуни истифодаи мавҷҳои ҷозиба кашф карда шудааст, ки вазнашон ба 21 маротиба аз массаи Офтоб баробар аст. Кредит: Маркази байналмилалии тадқиқоти радио астрономия. Кредит: Маркази байналмилалии тадқиқоти радио астрономия.

Cygnus X-1 яке аз наздиктарин сӯрохиҳои сиёҳ ба Замин аст. Он дар соли 1964 вақте пайдо шуд, ки як ҷуфт ҳисобкунаки Гейгерро дар болои мушаки суб-орбиталӣ, ки аз Ню-Мексико бароварда шудааст, кашиданд.

Иншоот дар маркази таваҷҷӯҳи марҳилаи илмии машҳур байни физикҳо Стивен Ҳокинг ва Кип Торн қарор дошт ва Ҳокинг дар соли 1974 букмекерӣ кард, ки ин сурохии сиёҳ нест. Ҳокинг дар соли 1990 шартро қабул кард.

Дар ин кори охирин, як гурӯҳи байналмилалии астрономҳо массиви хеле дарозии ибтидоӣ - радиотелескопи қитъаи иборат аз 10 хӯроки дар саросари Иёлоти Муттаҳида паҳншударо истифода бурд - дар якҷоягӣ бо техникаи оқилона барои чен кардани масофа дар фазо.

"Агар мо як объектро аз ҷойҳои гуногун дида тавонем, мо метавонем масофаи онро аз мо бо чен кардани он, ки чӣ гуна объект нисбат ба замина ба назар мерасад, ҳисоб кунем" гуфт тадқиқотчии пешбар, профессор Ҷеймс Миллер-Ҷонс аз Донишгоҳи Куртин ва Байналмилалӣ Маркази тадқиқоти радио астрономия (ICRAR).

«Агар шумо ангушти худро дар пеши чашмонатон дароз карда, онро бо як чашм дар як вақт бинед, шумо пай мебаред, ки ангуштонатон аз як нуқта ба ҷои дигар ҷаҳида истодааст. Ин маҳз ҳамон принсип аст. ”

Астрономҳо системаи Cygnus X-1-ро аз паҳлӯҳои гуногун бо истифода аз мадори Замин дар атрофи Офтоб мушоҳида карданд, то ҳаракати эҳсосшудаи система ба ситораҳои заминаро чен кунанд. Ин ба онҳо имкон дод, ки масофаро то система ва аз ин рӯ массаи сурохии сиёҳро аниқ кунанд. Кредит: Маркази байналмилалии тадқиқоти радио астрономия.

"Дар тӯли шаш рӯз мо даври пурраи сӯрохи сиёҳро мушоҳида кардем ва мушоҳидаҳои ҳамон системаро бо ҳамон массиви телескоп дар соли 2011 истифода бурдем" гуфт профессор Миллер-Ҷонс. "Ин усул ва ченакҳои нави мо нишон медиҳанд, ки система назар ба оне ки пештар фикр карда шуда буд, бо сурохии сиёҳ, ки ба таври назаррас азимтар аст, дуртар аст."

Ҳаммуаллиф Профессор Иля Мандел аз Донишгоҳи Монаш ва Маркази Мукаммалгардонии ARC дар Кашфи Мавҷи Ҷозиба (OzGrav) гуфтанд, ки сурохии сиёҳ ба андозае азим аст, ки дарвоқеъ аст, ки чӣ гуна астрономҳо гумон карданд, ки онҳо ташкил кардаанд

Таассуроти рассом аз системаи Cygnus X-1. Сӯрохи сиёҳи оммавии ситоравӣ бо ситораи ҳамроҳаш давр зада, 7200 соли нур аз Замин ҷойгир аст. Кредит: Маркази байналмилалии тадқиқоти радио астрономия.

«Ситорагон тавассути шамолҳои ситоравӣ, ки аз сатҳи худ дур мешаванд, оммавиро ба муҳити атроф гум мекунанд. Аммо барои он ки як сӯрохи сиёҳ ин қадар вазнин шавад, мо бояд миқдори миқдореро, ки ситораҳои дурахшон дар тӯли умр аз даст медиҳанд, коҳиш диҳем "гуфт ӯ.

"Сӯрохи сиёҳ дар системаи Cygnus X-1 ҳаётро ҳамчун ситора тақрибан 60 маротиба аз массаи Офтоб оғоз кард ва даҳҳо ҳазор сол пеш фурӯ рехт", - гуфт ӯ. "Бениҳоят, он дар атрофи ситораи ҳамсафари худ - як абарқудрат - ҳар панҷу ним рӯз танҳо дар панҷяки масофаи байни Замин ва Офтоб давр мезанад.

"Ин мушоҳидаҳои нав ба мо мегӯянд, ки сурохии сиёҳ аз массаи Офтоби мо бештар аз 20 маротиба зиёд аст - ин аз рӯи ҳисобҳои қаблӣ 50 фоиз зиёд аст."

Мушоҳидаҳои охир нишон медиҳанд, ки сурохии сиёҳи системаи Cygnus X-1 аз массаи Офтоб 21 маротиба зиёдтар аст - аз рӯи ҳисобҳои қаблӣ 50 фоиз зиёд аст. Барои сохтани чунин як сӯрохи азими сиёҳ, астрономҳо бояд тахминҳои худро дар бораи он, ки ситораҳои оммавӣ тавассути бодҳои ситоравӣ чӣ қадар талафот медиҳанд, таҷдиди назар кунанд. Кредит: Маркази байналмилалии тадқиқоти радио астрономия.

Xueshan Zhao ҳаммуаллифи коғаз ва номзади PhD мебошад, ки дар Расадхонаҳои Миллии Астрономия - қисми Академияи илмҳои Чин (NAOC) дар Пекин таҳсил мекунад.

"Бо истифода аз ченакҳои навшуда барои массаи сурохи сиёҳ ва дурии он аз Замин, ман тавонистам тасдиқ кунам, ки Cygnus X-1 ба таври бениҳоят чарх мезанад - ба суръати рӯшноӣ хеле наздик аст ва нисбат ба дигар сӯрохиҳои сиёҳи то ба имрӯз пайдошуда, " ӯ гуфт.

"Ман дар оғози фаъолияти илмии худ ҳастам, аз ин рӯ, узви як дастаи байналмилалӣ ҳастам ва дар такмил додани хосиятҳои аввалин сурохи сиёҳе, ки то ҳол кашф шудааст, имкони олӣ буд".

Маълумоти иловагӣ:

Маркази Байналмилалии Тадқиқоти Радио Астрономия (ICRAR) як корхонаи муштараки Донишгоҳи Куртин ва Донишгоҳи Австралияи Ғарбӣ бо дастгирӣ ва маблағгузории Ҳукумати Иёлоти Австралияи Ғарбӣ мебошад.

Нашри аслӣ:

'Cygnus X-1 сӯрохи сиёҳи оммавии 21-офтобӣ дорад - оқибатҳои шамоли азими ситора', ки дар Илм дар 18 феврали 2021.

Ҳуҷҷатҳои ҳамроҳ:

‘Барқарор кардани параметри чархиши сурохи сиёҳ дар Cygnus X-1 ', ки дар Маҷаллаи астрофизикӣ дар 18 феврали соли 2021.

‘Меъёрҳои талафи оммавии шамолҳои ситораҳои аз Cygnus X-1 хулосашуда ', ки дар Маҷаллаи астрофизикӣ дар 18 феврали соли 2021.

Тамос:

Профессор Ҷеймс Миллер-Ҷонс (ICRAR / Донишгоҳи Куртин)


2 ҷавоб 2

Бале. Миқдори энергияе, ки ҳангоми мавҷҳои ҷозиба паҳн мешавад, аз ҷузъиёти ду сурохии сиёҳ пеш аз ҳамроҳшавӣ вобаста аст. Ҷавобҳо ба саволҳо ба монанди:

  • Оё мадор даврашакл ё эллиптӣ буд?
  • Онҳо чарх мезаданд?
  • Оё чархҳои сӯрохиҳои сиёҳ бо ҳамвории мадорӣ ҳамоҳанг карда шуданд?

ба энергияи мавҷҳои ҷозиба таъсир мерасонад. Ҷузъиёти аз ҳама зиёди воридотӣ дар робита бо энергия, таносуби оммавии ду сӯрохи сиёҳи пешгузаштагист.

Массаи ниҳоии система $ M_ mathrm$ ҳамеша аз массаи аввалаи аслӣ камтар аст ($ m_1 + m_2 $), зеро як қисми энергияи масса ба мавҷҳои ҷозиба табдил меёбад, $ M_ mathrm$.

$ M_ mathrm + M_ mathrm = m_1 + m_2 $

Азбаски ба қонуни дуюми термодинамика шабеҳ аст, сурохии ниҳоӣ бояд аз калонтарин сурохии аслии сиёҳ калонтар бошад. Асосан, шумо наметавонед дар мавҷҳои ҷозиба он қадар энергия паҳн кунед, ки сурохии сиёҳ хурд шавад.

$ M_ mathrm & gt m_1 quad mathrm quad M_ mathrm & gt m_2 $

Мо метавонем фраксияи массаи радиатсионии aways -ро чунин муайян кунем:

Баъзан инро самаранокии радиатсия меноманд.

Агар сӯрохиҳои сиёҳ тақрибан ҳамон як массаро дошта бошанд (ҳамон тавре ки онҳо дар муайянкунии LIGO кор карда буданд), тақрибан 5% -и масса ҷудо мешавад. Ин имконпазиртарин имконпазир аст.

Аз тарафи дигар, тасаввур кунед, ки дар он як сӯрохи сиёҳ нисбат ба дигараш хеле калонтар аст: шояд 1 миллион масси офтобӣ ва 1 массаи офтобӣ. Барои риоя кардани ду қоидае, ки дар боло оварда шудааст, $ M_ mathrm$ камтар аз 1 миллиону як массаи офтобӣ ва аз 1 миллион массаи офтобӣ зиёдтар аст. Дар ин ҳолат, самаранокӣ тақрибан $ e = 10 ^ <-6> $ ё 0.0001% хоҳад буд. Таносуби аз ҳад зиёди массавӣ заифтарин мавҷҳои ҷозибаро ба вуҷуд меоранд.


Чӣ гуна сӯрохи супермассивии сиёҳ сарчашма мегирад

Сӯрохҳои сиёҳи супермассив ё SMBHҳо, сӯрохиҳои сиёҳ бо омма мебошанд, ки аз массаи офтоби мо аз миллион то миллиард маротиба зиёдтаранд. Роҳи Каҳкашон SMBH-ро бо миқдори якчанд миллион маротиба аз массаи офтоб ҷойгир аст. Тааҷубовар аст, ки мушоҳидаҳои астрофизикӣ нишон медиҳанд, ки SMBHs аллакай дар замони хеле ҷавон будани коинот вуҷуд доштанд. Масалан, як миллиард сӯрохиҳои сиёҳи оммавии офтоб вақте пайдо мешаванд, ки коинот ҳамагӣ 6% -и синни ҳозираи худ, 13,7 миллиард солро ташкил медод. Ин SMBHҳо дар коиноти ибтидоӣ чӣ гуна пайдо мешаванд?

Гурӯҳе таҳти роҳбарии як физики назариявии Донишгоҳи Калифорния, Риверсайд тавзеҳе пешкаш кард: сӯрохи азими тухмии сиёҳ, ки фурӯ рехтани галотаи торик метавонад онро ба бор орад.

Ҳало моддаи торик - ин галои моддаҳои ноаёни атрофи галактика ё кластери галактикаҳо мебошад. Гарчанде ки ҳеҷ гоҳ дар лабораторияҳо моддаи торик кашф нашудааст, физикҳо ин моддаи пурасрорро, ки 85% моддаи коинотро ташкил медиҳад, мутмаинанд. Агар моддаи намоёни галактика ба галотаи торик ғарқ намешуд, ин модда пароканда мешуд.

Бо истифода аз телескопи Event Horizon, олимон тасвири сурохии сиёҳ дар маркази галактикаи M87-ро ба даст оварданд, ки бо партоб аз гази гарм дар зери таъсири вазнинии қавӣ дар наздикии уфуқи ҳодиса чарх мезанад. Қарз: EHT

"Физикҳо дар ҳайратанд, ки чаро SMBHҳо дар коиноти ибтидоӣ, ки дар минтақаҳои марказии галосҳои моддаи торик ҷойгиранд, дар муддати кӯтоҳ ба таври азим меафзоянд" гуфт Ҳай-Бо Ю, дотсенти физика ва астрономияи UC Riverside, ки омӯзишро, ки дар он пайдо мешавад, роҳбарӣ кард Мактубҳои маҷаллаи астрофизикӣ. «Ин ба кӯдаки 5-сола монанд аст, ки вазнаш 200 фунт аст. Чунин кӯдак ҳамаи моро ҳайрон мекунад, зеро мо вазни маъмулии тифли навзодро медонем ва ин кӯдак то чӣ андоза зуд калон шуда метавонад. Дар куҷо сухан дар бораи сӯрохиҳои сиёҳ меравад, физикҳо интизориҳои умумӣ дар бораи массаи сӯрохи сиёҳи тухмӣ ва суръати афзоиши он доранд. Мавҷудияти SMBHs нишон медиҳад, ки ин интизориҳои умумӣ вайрон карда шудаанд ва дониши навро талаб мекунанд. Ва ин ҳаяҷоновар аст. "

Сӯрохи сиёҳи тухмӣ сӯрохи сиёҳ дар марҳилаи ибтидоии он аст - шабеҳи марҳилаи тифл дар ҳаёти инсон.

"Мо метавонем ду сабабро фикр кунем" гуфт Ю. "Тухми - ё" кӯдак "- сурохии сиёҳ ё хеле зиёдтар аст ё он назар ба оне ки мо фикр мекардем, ё ҳарду зудтар меафзояд. Саволе, ки пас аз он пайдо мешавад, механизмҳои физикии истеҳсоли сӯрохи сиёҳи тухмии кофӣ ё ба даст овардани суръати афзоиши кофӣ кадомҳоянд? "

Хай-Бо Ю физики назариявии UC Riverside буда, дорои таҷрибаи хосиятҳои ҳиссачаи моддаи торик аст. Қарз: Саманта Тиеу

"Барои он ки сӯрохиҳои сиёҳ тавассути афзун кардани моддаҳои атроф азимҷусса шаванд, вақт лозим аст" гуфт ҳаммуаллиф Йи-Мин Чжун, муҳаққиқи постдокторалии Институти физикаи кайҳоншиносии Донишгоҳи Чикаго. «Коғази мо нишон медиҳад, ки агар ҷисми торик худидоракунии мутақобила дошта бошад, пас фурӯпошии вазнини гало метавонад ба сӯрохи сиёҳи тухмии кофӣ оварда расонад. Суръати афзоиши он ба интизориҳои умумӣ мувофиқтар хоҳад буд ».

Дар астрофизика, як механизми маъмуле, ки барои тавзеҳи SMBH истифода мешавад, фурӯпошии гази пок дар протогалаксияҳо дар олами ибтидоӣ мебошад.

"Аммо ин механизм наметавонад як сӯрохи сиёҳи тухмии кофӣ барои ҷойгир кардани SMBH-ҳои нав мушоҳида карда тавонад - агар сурохии сиёҳи тухмӣ суръати афзоиши фавқулоддаро эҳсос накунад" гуфт Ю. "Кори мо тавзеҳи алтернативӣ медиҳад: як галотаи торики ба ҳам таъсиркунанда, ки ноустувории гравотермалиро аз сар мегузаронад ва минтақаи марказии он ба сӯрохи сиёҳи тухмӣ фурӯ меравад."

Шарҳи Ю ва ҳамкорони ӯ пешниҳод мекунанд, ки корҳо ба тариқи зерин сурат гиранд:

Зарраҳои моддаи торик аввал зери таъсири вазнинӣ ҷамъ мешаванд ва галотаи торикро ташкил медиҳанд. Ҳангоми эволютсияи гало ду қувваи рақобаткунанда - вазнинӣ ва фишор амал мекунанд. Дар ҳоле ки вазнинӣ зарраҳои моддаи торикро ба дарун мекашад, фишор онҳоро ба дарун тела медиҳад. Агар зарраҳои ҷисми торик ҳеҷ гуна таъсири мутақобилаи худ надошта бошанд, пас, вақте ки вазнинӣ онҳоро ба галои марказӣ мекашад, гармтар мешаванд, яъне тезтар ҳаракат мекунанд, фишор самаранок меафзояд ва онҳо ба қафо бармегарданд. Аммо, дар сурати бо ҳам таъсиррасонии моддаи торик, ҳамкории мутақобилаи ҷисми торик метавонад гармиро аз он зарраҳои "гармтар" ба зарраҳои наздиктар интиқол диҳад. Ин барои ба қафо баргаштани зарраҳои моддаи торик душворӣ меорад.

Ю фаҳмонд, ки галотаи марказӣ, ки ба сӯрохи сиёҳ фурӯ хоҳад рафт, импулси кунҷӣ дорад, яъне чарх мезанад. Ҳамкории мутақобила метавонад часпакӣ ё "соиш" -ро ба вуҷуд орад, ки импулси кунҷиро пароканда мекунад. Ҳангоми раванди фурӯпошӣ, галогияи марказӣ, ки массаи собит дорад, дар радиусаш коҳиш меёбад ва дар гардиш аз ҳисоби часпакӣ суст мешавад. Ҳангоми идома ёфтани эволютсия, галотаи марказӣ дар ниҳоят ба як ҳолати сингулӣ дучор меояд: сӯрохи сиёҳи тухмӣ. Ин тухм метавонад тавассути афзун кардани моддаҳои барионалӣ ё намоён ба монанди газ ва ситораҳо массиви бештар афзоиш диҳад.

"Афзалияти сенарияи мо дар он аст, ки массаи сӯрохи сиёҳи тухмӣ метавонад зиёд бошад, зеро он ҳангоми фурӯпошии галотаи торик истеҳсол мешавад" гуфт Ю. "Ҳамин тариқ, он метавонад ба сӯрохи сиёҳи фавқулодда дар миқёси нисбатан кӯтоҳ табдил ёбад."

Асари нав аз он ҷиҳат роман аст, ки муҳаққиқон аҳамияти барионҳо - зарраҳои оддии атом ва молекуларо барои амалӣ кардани ин идея муайян мекунанд.

"Аввалан, мо нишон медиҳем, ки мавҷудияти барионҳо, аз қабили газ ва ситорагон метавонад оғози суқути гравотермикии гало ва сурохии сиёҳи тухмиро ба қадри кофӣ созад" гуфт Вэй-Сян Фенг, аспиранти Ю ва ҳаммуаллиф дар рӯи коғаз. «Дуюм, мо нишон медиҳем, ки ҳамкории муштарак метавонад часпакро ба вуҷуд орад, ки импулси кунҷии галои марказиро пароканда кунад. Саввум, мо усули таҳқиқи ҳолати ба вуҷуд овардани ноустувории умумии релятивистии галои фурӯрафтаро таҳия менамоем, ки дар сурати қонеъ гардидани шароит метавонад сӯрохи сиёҳи тухмиро ба вуҷуд орад ».

Дар тӯли даҳсолаи охир, Ю пешгӯиҳои романии ҳамкории мутақобилаи материяи торик ва оқибатҳои мушоҳидавии онҳоро таҳқиқ кард. Кори ӯ нишон дод, ки ҷисми торики ба ҳам таъсиркунанда метавонад ҳаракати мушоҳидашудаи ситорагон ва газ дар галактикаҳоро шарҳи хуб диҳад.

"Дар бисёр галактикаҳо ситораҳо ва газ дар минтақаҳои марказии онҳо ҳукмфармост", - гуфт ӯ. «Ҳамин тариқ, табиист, ки пурсидани он ки мавҷудияти ин моддаи барион ба раванди фурӯпошӣ чӣ гуна таъсир мерасонад. Мо нишон медиҳем, ки он оғози фурӯпоширо метезонад. Ин хусусият маҳз ҳамон чизест, ки ба мо лозим аст, ки пайдоиши сӯрохиҳои сиёҳро дар олами ибтидоӣ шарҳ диҳем. Ҳамкории мутақобила инчунин ба часпакӣ оварда мерасонад, ки метавонад импулси кунҷии галои марказиро пароканда кунад ва ба раванди фурӯпошии минбаъда мусоидат кунад. "

Маълумот: "Киштиҳои сӯрохиҳои супермассив бо сиёҳи худидоракунии мутақобила: сенарияи ягона бо барионҳо" аз ҷониби Вэй-Сян Фенг, Хай-Бо Ю ва Йи-Мин Чжун, 16 июни 2021, Мактубҳои маҷаллаи астрофизикӣ.
DOI: 10.3847 / 2041-8213 / ac04b0


Бо мурури синну сол оммаи сурохии сиёҳ чӣ гуна тағир меёбад?

Дар бораи сӯрохиҳои сиёҳ каме хондаед, хонед, ки чӣ гуна онҳо ҳамеша аз ғубори ситорагиҳо андоза мегиранд (ман мехоҳам, ки радиатсияи ҳокингро ба инобат нагирам, касе маро ислоҳ мекунад, агар он дар миқёси нисбатан кӯтоҳ вақт дошта бошад (ташаккул аз оламҳо) ҳарчанд) ва гоҳ-гоҳ ситораҳо / сайёраҳо буданд, аммо дар бораи ҷузъиёт ягон маълумот пайдо карда натавонистанд ва бо як ҳафтаи пас аз физикаи физикӣ намедонанд, ки чӣ гуна ҳисоб кунанд.

Аён аст, ки агар сӯрохи сиёҳ аз галактикаи худ хориҷ карда шавад (агар ин ҳатто имконпазир бошад) ё дар кластери ҷаҳонӣ ё минтақаи дорои миқдори гуногуни ғубори байни ситорагон фарқ кунад, аммо ман наметавонам чизе ба ҳисоби миёна пайдо кунам.

Ҳатто ҷустуҷӯи сӯрохиҳои сиёҳро дар Википедия ҳеҷ кадоме аз онҳо синну соли сӯрохиҳои сиёҳро номбар накардаанд, онҳо танҳо мегӯянд, ки сӯрохиҳои сиёҳ аз мо то чӣ андоза дуранд (нур аз сӯрохиҳои сиёҳ).

Касе медонад, ё касе медонад, ки ҷои беҳтаре барои пурсидани ин аст? Беҳтарин ҷойро намедонам, аммо беҳтарашро намедонед.

Ҳамин тавр, ман каме бештар дар ин бора кор кардам ва натиҷаҳо ба даст овардам, аммо боварӣ надоштам, ки онҳо то чӣ андоза хубанд.

Пас, аввал ман минтақаи зичии якхелаи оммавиро баррасӣ мекунам (ва умедворам, ки чизҳо ба монанди ситораҳо бо гузашти вақт ба ҳисоби миёна) саҳ. Сӯрохи сиёҳ нисбат ба суръати миёнаи ашёи галактика бо суръате ҳаракат мекунад v. Дар асоси муодилаи суръати наҷот ман муайян карда метавонам, ки ҳама чиз дар доираи радиус аст р ба сӯрохи сиёҳ меафтад ва ман интихоб мекунам, ки ин чӣ қадар вақтро мегирад. Аён аст, ки ин барои сӯрохиҳои сиёҳи суст ва ё статсионарӣ кор намекунад, зеро ҳама чизи ҳаракатнашаванда (ба истиснои таъсири вазнинии сӯрохи сиёҳ) оқибат ба сӯрохи сиёҳ меафтад, аз ин рӯ сарфи назар кардани он, ки чӣ қадар вақтро мегирад, дар он ҳолатҳо эътибор надорад.

р = 2GМ/v 2 = 1.33510^-10М*/*v 2

Ман инро барои ба даст овардани минтақаи фронталии соҳа истифода мекунам, ки хушбахтона бо майдони давра баробар аст (https://www.me.psu.edu/cimbala/me325web_Spring_2012/Labs/Drag/intro.pdf) ва шояд ба он мувофиқат кунад ба минтақае, ки барои сурохии сиёҳ массаро азхуд мекунад

A = 5.59610^-20М 2 /v 2

Пас аз он ман майдони (m 2) * зичии (кг / м 3) * суръат (м / с) -ро барои ба даст овардани суръати афзоиши омма (кг / с) истифода мекунам dM / dt

dM / dt = саҳ **** М. 2 5.596 * 10 -20 / **** v ** 4

ин ба натиҷаҳои зерин оварда мерасонад

М = 1 / ((1/М(0)) - ( саҳ 5.596 * 10 -20 / **** v ** 4)т )

бешубҳа, ин дар чанд нуқта хуб нест, зеро t - & gt (1 /М(0)) / ( саҳ 5.596 * 10 -20 / **** v ** 4) пас беохирии M - & gt, аммо бешубҳа ин вақте қатъ мешавад, ки сӯрохи сиёҳ галактикаро фурӯ барад

: text =% 20Earth & # x27s% 20volume% 20is% 20a, ғафсӣ)(радиус)% 5E2.), мехоҳанд масалан зичии оммавии минтақаҳои гуногуни галактикаҳо дошта бошанд, аммо наметавонанд чизе бештар аз зичии ситораҳои минтақаи атрофи замин пайдо кунанд) ва 100 км / с / 1000 км / с барои суръат () дар асоси арзишҳои имконпазири оқилона аз ин ҷо: https://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_kinematics#:

: text = Дар% 20the% 20Milky% 20Way% 2C% 20stars, ин% 20objects% 20than% 20file% 20out.) ва бо назардошти массаи ғайримуқаррарии 5 массаи офтобӣ (I & # x27) онро ҳамчун андозаи ҳадди ақали сурохи сиёҳ дар ҷое медонистам ) ва натиҷаро ба десмос гузоред: https://www.desmos.com/calculator/zkj2vux8iy

Барои ин арзишҳо (бо истифода аз суръати сусттар), он то он даме, ки андозаи 10 10 солро ташкил медиҳад, мушкилоти ҷиддӣ намешавад, гарчанде ки он бо сурохиҳои калонтари сиёҳ каме бадтар мешавад, гарчанде ки массаи аввалия каме баландтар аст барои сӯрохиҳои мобайнии сиёҳ барои шакл дар ин шакл дар галактикаи синну соли каҳкашон (гарчанде ки массаи ҳозира ба массаи аввал хеле ҳассос аст)

Ҳар касе, ки дониши беҳтар дорад, ягон саҳм дорад? Ман медонам, ки ман хеле содда кардам, аз ин рӯ таваҷҷӯҳ хоҳам кард, ки чӣ гуна ман метавонам аз ин соддагиҳо канорагирӣ кунам ё онҳо хубанд.

таҳрир: инчунин кӯшиши ба reddit дохил кардани муодилаҳо барои хонданӣ даҳшатовар аст

Шумо беэътиноӣ мекунед, ки потенсиали пурраи ҷозибаи галактика тақрибан ҳамеша нисбат ба сӯрохи сиёҳ ҳукмфармо хоҳад буд, зеро тибқи таъриф шумо дар ситорагон / газ / хок / моддаи торик назар ба bh миқдори бештаре доред. Ин маънои онро дорад, ки агар шумо дар баъзе қисматҳои галактика сӯрохи сиёҳ гузоред, ин ҳама чизро фурӯ бурда наметавонад.

Масъалае, ки шумо мехоҳед ҳал кунед (BH тавассути як воситаи ҳаракаткунанда ва дорои чизе ба он меафтад) афзоиши Bondi номида мешавад ва он як падидаи маъмул дар астрофизика аст, ва он дар тамоми курсҳои физикаи сӯрохиҳои сиёҳ таълим дода мешавад. Усули беҳтарини омӯхтан дар бораи он хондани коғази шахсии Bondi & # x27s мебуд https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1952MNRAS.112..195B/abstract, гарчанде ки & # x27s хеле матӣ мебошанд. Шумо инчунин метавонед дар ин ҷо аз назар гузаред https://ned.ipac.caltech.edu/level5/March09/Edgar/Edgar2.html.

Агар шумо хоҳед, ки китоби сатҳи донишгоҳро дар бораи назарияи афзоиши сурохии сиёҳ хонед, Инҷили Муқаддас барои он & quotҚудрати ҷалб дар астрофизика & quot; -и Фрэнк, Кинг, Рейн. Ин ҳарчанд хишти фрақин аст.

Ҷавоб додан ба саволи шумо хеле зиёд аст, бинобар ин барои девори матн пешакӣ бубахшед.

Дар Коинот ду намуди сӯрохиҳои сиёҳ ба мо маълуманд: сурохиҳои сиёҳи супермассив ва сӯрохиҳои сиёҳи оммавии ситоравӣ. Сӯрохиҳои сиёҳи оммавии ситоравӣ, тавре ки аз номаш бармеояд, вазн нисбат ба Офтоб якчанд маротиба зиёдтар аст. Аз тарафи дигар, сӯрохиҳои сиёҳи супермассавӣ вазнашон нисбат ба Офтоби мо аз сад сад ҳазор то якчанд даҳҳо маротиба зиёдтаранд. Тибқи қоида, ду роҳи афзоиши ҳарду вуҷуд доранд: ё тавассути оҳиста афтодани газ ба онҳо, ё бо сурохии дигари сиёҳ омезиш ёфтан.

Сӯрохиҳои сиёҳпӯшаки калон дар маркази галактикаҳо ҷойгиранд, дар асл, ҳар галактика дар маркази он чуқурчаҳо дорад. Онҳо метавонанд бо роҳи иқтибос аз гази галактика афзоиш ёбанд, агар ин газ ба таври муайяне аз мадори устувори худ дар дохили галактика халалдор шуда, ба сӯи сурохи сиёҳ равона карда шавад. Механизми асосие, ки ин халалро ба вуҷуд меорад, якҷояшавии галактика аст - ду галактика давр мезананд ва дар ниҳоят ба ҳам зарба мезананд, мадорҳои ҳама намудҳои галактика пароканда мешаванд ва азбаски динамикаи галактика бесарусомон ва мураккаб аст, натиҷаи ниҳоӣ дар он аст, ки бисёр чизҳо ба сӯрохиҳои сиёҳи марказӣ наздик мешаванд, то ки онҳо дастгир карда шаванд ва дар ниҳоят фурӯ бурда шаванд. Ин гази иловагӣ боиси афзоиши сурохии сиёҳ мегардад.

Чунин чизе метавонад ба сӯрохиҳои сиёҳи оммавии ситорагон низ рӯй диҳад. Онҳо аксар вақт дар системаҳои дуӣ зиндагӣ мекунанд, ки ситораи дуюм дар наздикии онҳост ва ситораи ҳамроҳ метавонад ба мадоре, ки ба сӯрохи сиёҳ хеле наздик аст, хотима ёбад. Вақте ки ин ба вуқӯъ мепайвандад, як қисми гази ситораро ба сӯрохи сиёҳ интиқол додан мумкин аст ва вазни он оҳиста меафзояд.

Мувофиқи қоида, сӯрохиҳои сиёҳро аз галактикае, ки онҳоро дар он ҷойгир мекунад, баровардан хеле душвор аст ва аз сабаби он & amp; Ин мураккаб аст, аммо аслан ин маънои онро дорад, ки ашё вазнинтар аст, ҳамон қадар он ба сӯи маркази кластери ситора / кластери глобулӣ / галактика / ҳар чӣ дар атрофи он чарх занад, кашида мешавад. Сӯрохиҳои сиёҳ аз ситораи миёна вазнинтар ҳастанд, аз ин рӯ берун кардани онҳо аз системаи мизбони худ осон нест ва барои шахсони фавқулодда ғайриимкон аст.

Роҳи дигари афзоиши сӯрохиҳои сиёҳ тавассути омезиш бо ҳамдигар аст.

Дар ҳолати сӯрохиҳои сиёҳи супермассив, ин инчунин вақте рӯй медиҳад, ки ду галактика ба ҳам меоянд ва бо ҳам мепайвандад. Вақте ки ду галактика ба ҳам наздик мешаванд ва сӯрохиҳои сиёҳ торафт бештар ба маркази галактикаи нав кашида мешаванд, дар ниҳоят он чизеро ташкил медиҳанд, ки мо онро сӯрохи сиёҳи супермассивии дуӣ меномем ва он гоҳ ба сӯрохи сиёҳи калонтари ягона ҳамроҳ мешавад. То имрӯз, мо ягон чунин ҳодисаро ошкор накардаем (асосан аз он сабаб, ки LIGO / VIRGO барои ин кор пешбинӣ нашудааст), аммо ESA & # x27s миссияи LISA, ки дар оғоз

15 сол барои ин кор пешбинӣ шудааст.

Дар сурати сӯрохиҳои сиёҳи оммавии ситоравӣ, дар баъзе системаҳои дуӣ оқибат чӣ рӯй дода метавонад, ҳарду ситора ба сӯрохи сиёҳ мубаддал мешаванд ва дар ниҳоят онҳо метавонанд ба ҳам як сӯрохи сиёҳи калонтарро ҳамроҳ кунанд. Инҳо воқеаҳое мебошанд, ки LIGO / VIRGO муайян мекунанд.

Умедворам, ки ин равшан буд, озодона дархост кунед!

ps: фарзияи шумо дар бораи радифияи Ҳокинг дар шароити астрофизикӣ ночиз аст, дуруст аст.


Сӯрохиҳои сиёҳ чӣ гуна бухор мешаванд?

Монанди он аст, ки ин то чӣ андоза бештар сиёҳ буда метавонад? Ва ҷавоб ин аст ҳеҷ. Ҳеҷ каси дигар сиёҳ нест. ” -Nigel Tufnel, Ин ламс-сутунмӯҳра аст

Ҳамин тавр, шумо дар бораи сӯрохиҳои сиёҳ шунидаед: минтақаҳои фазо, ки дар онҳо материя ва энергия ба таври зич мутамарказ шудаанд, ки ҳеҷ чиз, ҳатто нур аз он гурехта наметавонад.

Ин ашё бешубҳа мавҷуданд ва маълуманд, ки андозаашон аз ҳамагӣ чанд маротиба аз массаи Офтоби мо (ба монанди Cygnus X-1, ки дар боло тасвир шудааст) то ашёҳои фавқулодда дар марказҳои галактикаҳо фарқ мекунанд. Галактикаи мо дорои галактикаест, ки тақрибан чор миллион маротиба аз массаи Офтоб (дар поён) зиёдтар аст, аммо калонтаринҳо метавонанд миллиардҳо (ё ҳатто ҳатто зиёдтар) бошанд даҳҳо миллиардҳо маротиба) азим чун Офтоби мо.

Хурдтарҳо дар сурате пайдо мешаванд, ки ситораҳои азим - ситораҳои тақрибан 12-15 маротиба аз массаи Офтоби мо (ва ё бештар) - дар ҳастаи онҳо сӯзишвории ҳастаӣ тамом мешавад. Вақте ки сӯзишворӣ тамом мешавад, ядро ​​дар зери вазнинии худ фурӯ меравад. Барои ситораҳои хурдтар, хосиятҳои квантии атомҳо метавонанд онро дар муқобили вазнинӣ нигоҳ доранд, барои ситораҳои калонтар (шояд 7-12 маротиба аз массаи Офтоби мо), ядро ​​ба коллексияи азими нейтронҳо пайваст шавад, ки онҳо худ метавонанд бар зидди вазнинӣ истанд , эҷоди ситораи нейтрон. Аммо аз меъёри муайян, ҳатто худи нейтронҳо ба қувваи ҷозиба муқобилат карда наметавонанд, ки натиҷа сӯрохи сиёҳ хоҳад буд.

Ва, албатта, шумо метавонед бо роҳи ҳамроҳшавӣ ва дигар равандҳо, аз он ҳам бузургтар созед, ки Коинот бо онҳо бой аст. Аммо агар ҳатто не нур аз сӯрохи сиёҳ гурехта метавонад, чӣ гуна онҳо бухор мешаванд?

Шояд шумо дар бораи истилоҳҳо ба монанди Принсипи номуайянии Ҳейзенберг ва радиатсияи Ҳокинг шунидаед ва дар аввал, ин метавонад онро шарҳ диҳад. Биёед якеро дида бароем.

Яке аз чизҳои фундаменталии «аҷоиб» дар бораи механикаи квантӣ дар он аст, ки он ба шумо мегӯяд, ки шумо наметавонед энергияи системаро дар дақиқаи муайян ба таври худсарона чен кунед: як номуайяние ҳаст, ки вақти энергетикӣ дорад. Ин маънои бисёр чизҳоро дорад: зарраҳое, ки дар муддати хеле кӯтоҳ зиндагӣ мекунанд (ба монанди бозони Хиггс ё кварки боло) дар массаи худ номуайянии хос доранд, ки ченкунии масса ё энергия системаро фавран ба даст овардан мумкин нест ва - шояд аз ҳама муҳим он аст, ки ҳатто худи фазои комилан холӣ метавонад ба он энергияи нулӣ дошта бошад.

Бо шарофати механикаи квантӣ, мо ҳатто роҳи тасаввур кардани онро дорем.

Ҷуфтҳои зарраҳои квантӣ ва анти-зарраҳо метавонанд дар муддати хеле кӯтоҳ вуҷуд дошта бошанд ва аз мавҷудият берун шаванд. То он даме, ки онҳо ба принсипи номуайянии Ҳейзенберг итоат кунанд, ин на танҳо имконпазир аст, балки ногузир аст! Ва бо назардошти ин расм, шумо метавонед фикр кунед, ки шумо як роҳи пусидани сӯрохиҳои сиёҳи худро пайдо карда метавонед.

Шумо мебинед, ки сӯрохиҳои сиёҳ - новобаста аз андоза - уфуқи рӯйдодҳо ё ҷойгоҳе доранд, ки берун аз он чизе баромада наметавонад. Дар дохили уфуқи ҳодиса ҳама чиз ба дом афтодааст: ҳама гуна материяҳо дар он ҷо мемонанд, ҳар гуна ҷуфтҳои заррача ва заррачаҳо дар дохили он боқӣ мемонанд, ҳар нуре, ки ворид шавад, наметавонад раҳо шавад. Берун он уфуқи ҳодиса, аммо чизҳо метавонанд дар берун боқӣ монанд ё Ва агар шумо ҷуфтҳои заррача ва заррачаҳои дар берун ташаккулёфта дошта бошед, шумо тасаввур карда метавонед, ки аксар вақт онҳо дар берун нобуд мешаванд, аммо дар як ҳолати нодир як маротиба, як аз ҷуфтҳо афтидан мумкин аст, дар ҳоле ки дигараш дар берун боқӣ мемонад!

Ин тасвири зебо, ҷолиб аст, аммо он ҳам комилан пурра нест. Чанд мушкилие бо он вуҷуд дорад, ки ман худам дар гузашта онро ҷилвагар кардаам ва вақти он расидааст, ки ҳоло онҳоро ҳал кунем.

Масалан, зарраҳо "ба энергия сарф мекунанд", ба ибораи дигар, ва бо ҳифзи энергия, шумо наметавонед онҳоро танҳо аз ҳеҷ чиз ройгон созед. Ҳатто номуайянии квантӣ ба шумо имкон медиҳад, ки коинотро аз ҳисоби энергия "фиреб" диҳед, зеро дар ниҳоят шумо бояд онро баргардонед!

Барои дигаре, ҳарорат аз радиатсия тавассути ин механизм ҳисоб карда мешавад ва ягона чизе, ки ба он вобаста аст, массаи сурохи сиёҳест, ки мо дар берун ҳастем.

Дар ҳоле, ки барои эҷоди. Ба маънои аслӣ миллиардҳо ҳарорат лозим аст сабуктарин зарраҳо / ҷуфтҳои заррачаҳо (ба ҳисоби нейтриноҳо, ки дар чанд дараҷа ворид мешаванд), сурохии сиёҳи массаи Офтоби мо ҳарорати камтар аз як микроКелвин, ва ҳарорат танҳо меравад поён барои шахсони азимтар. Ба ибораи дигар, энергия танҳо барои ноил шудан ба он вуҷуд надорад як аз ин зарраҳо.

Пас роҳи халосӣ чӣ гуна аст? Чӣ дар ҳақиқат мешавад?

Шумо бояд дар хотир доред, ки инҳо нестанд воқеӣ зарраҳо, балки виртуалӣ зарраҳое, ки офарида мешаванд. Расми "механикии квантӣ", ки ман қаблан ба шумо нишон дода будам, ин тасаввуроти ғайрирелативистии назарияи заминавии релятивистии квантӣ мебошад, ки Коиноти моро беҳтар тавсиф мекунад. Ба ҷои он ки "ҷуфтҳои воқеии зарра-зарраҳо", онҳо ҳамчун зарраҳои маҷозӣ, ки ҳеҷ гоҳ ба таври ҷисмонӣ вуҷуд надоранд (яъне бо масса ва бархӯрдҳо) беҳтар тасаввур карда мешаванд, аммо онҳо метавонанд дар муддати маҳдуд зиндагӣ кунанд, то даме ки ҳолати охири ниҳоӣ ба ҳама қонунҳои маълуми ҳифз мувофиқат мекунад.

Бо назардошти он, чӣ дар берун аз уфуқи ҳодисаи сӯрохи сиёҳ рӯй дода истодааст?

Бале, шумо инро месозед виртуалӣ зарра-антиқисм ҳамеша дар баъзе ҳолатҳо ҷуфт мешавад, зарра ба он меафтад ва заррача дар берун боқӣ мемонад ва дар баъзе ҳолатҳо заррача ба афтода ва зарра дар берун боқӣ мемонад. Аммо вақте ки шумо доред ду аз ин ҷуфти зарраҳои виртуалӣ ин корро тавре анҷом медиҳанд, ки он ба шароити мувофиқе, ки шумо метавонед ба даст оред радиатсияи воқеӣ аз сӯрохи сиёҳи худ мебарояд!

Тасаввур кунед, ки шумо доред ду ҷуфти зарра-антиқисса дар берун аз уфуқи ҳодиса ҷуфт мешавад: барои ҷуфти якум, заррача меафтад ва ҳиссача фирор мекунад, дар ҳоле ки барои ҷуфти дуввум, зарра меафтад ва анти-зарра. Заррае, ки аз ҷуфти як ва анти заррача аз ҷуфти дуюм мегурезанд, мутақобила карда, ду фотон ҳосил мекунанд (ки барои нигоҳ доштани ҳам энергия ва ҳам импулс лозим аст), ки метавонад ҳамчун радиатсияи Ҳокинг бо гурехта равад. энергияи воқеӣ, мусбӣ.

Аммо ин энергия ройгон нест! Он аз куҷост? Он бояд аз массаи сӯрохи сиёҳ бароварда шавад, чизе, ки метавонад ба шарофати зарраҳои виртуалии афтиши мутаносибан аз қисми «дохил» -и ҷуфти «баромадан» ва ҷуфти «дохил-берун» рух диҳад. Ҳамин тавр, дар ниҳоят, мо аз радиатсия халос мешавем ва массаи поёнӣ барои сурохии сиёҳ!

Гарчанде ки ягона роҳи ба даст овардани ҷавоби дақиқ иҷро кардани ҳисобҳои назарияи соҳаи квантӣ дар фазои қубурӣ мебошад, ин расме, ки ман барои шумо баён кардам, хеле хуб аст, хеле наздик ба он чӣ воқеан рӯй медиҳад. Тафовути нозук дар он аст, ки радиатсияи баровардашуда сиёҳ ва пайваста, чизе, ки шумо аз расме, ки ман кашидаам, намедонед. What’s also amazing is that the rate of energy loss (encoded in the temperature of the hole) is faster around lower mass black holes, since the curvature of space actually is more intense around event horizons for small black holes!

10^67 years for a black hole the mass of the Sun to evaporate, and around

10^100 years for the largest black holes in the Universe. That may be far longer than the age of the Universe, but it’s still not forever. Although black holes may live longer than any other object known in the Universe, even they have their limits, and now you know how come!


Our Galaxy's Center Might Hold Thousands of Black Holes

By: Monica Young April 4, 2018 8

Мақолаҳои ба ин монандро ба паёмдони худ фиристед

A new study has uncovered a dozen stellar-mass black holes within 3 light-years of the supermassive black hole at our galaxy’s core — and these might be just the tip of the iceberg.

This artist's rendering shows our galaxy's supermassive black hole surrounded by dust, gas, and 12 stellar-mass black holes. The inset shows that each black hole is paired with an ordinary star. A trickle of gas from the star feeds the black hole via an accretion disk, which emits an X-ray glow.
Columbia University

We’ve long known that a supermassive black hole with more than 4 million times the Sun’s mass lurks in our galactic center. Now, a study published in the April 5th Табиат makes the case that the behemoth isn't alone. Potentially, 10,000 or so stellar-mass black holes might be keeping it company. The black hole population — if it’s real — would match theoretical predictions that lots of massive things ought to end up in our galaxy’s center.

Indeed, the Milky Way’s core is already a crowded place: More than 30 magnitudes’ worth of dust and gas block our view in visible light. The only way to peer into our galaxy’s enshrouded core is by going either very low (radio observations) or very high (X-rays or gamma rays). Charles Hailey (Columbia University) and colleagues chose to go high, basing their results on 16 days’ worth of observations that the Chandra X-ray Observatory collected over the past 12 years.

The team analyzed 92 sources that remain unresolved at X-ray wavelengths, so they look like points of light 26 of these lie within 3 light-years of the supermassive black hole. For each of these sources, Chandra captured at least 100 photons over the 12 days of observations. (If that doesn't sound like a lot, that's because it's not — these are very faint sources!)

The astronomers then looked at how much radiation these sources emit at different energies: It’s a bit like putting light through a prism to see a rainbow, but the rainbow in this case is at X-ray wavelengths. And, surprisingly, the astronomers found that 12 of the 26 sources nearest the supermassive black hole tend to have “bluer” X-ray rainbows — that is, they’re relatively brighter at higher X-ray energies.

Most X-ray emitters in our galaxy’s center are white dwarfs that siphon gas off of ordinary stellar companions, radiating “redder” X-ray rainbows in the process (with more energy emitted at lower X-ray energies). But the new, “blue” X-ray sources appear to be binaries with something more massive — either neutron stars or black holes — made visible by the trickle of X-ray-emitting gas that feeds them.

A Chandra X-ray image of the galactic center is overlaid with circles around unresolved X-ray sources. Red circles indicate white dwarf binaries, which typically emit more low-energy X-rays, while cyan circles indicate likely black hole binaries, which emit relatively more high-energy X-rays. The yellow and green circle represent a region between 0.7 and 3 light-years from the black hole.
C. Hailey et al. / Nature

Hailey and colleagues argue that the sources don’t exhibit the outbursts characteristic of neutron star binaries, so they’re more likely to be black holes. Long-term monitoring of the galactic center has found nearly all the neutron star binaries by their outbursts, so it must be the black hole binaries that remain, quietly orbiting their stellar companions and feeding off just enough X-ray-emitting gas that we can (barely) see them.

If that’s the case, then these binary black holes would be the tip of the iceberg. Many more isolated black holes could exist in the galactic center, and we wouldn’t see them at all. How many depends on how these black holes came to be there, a hotly debated question. If they are tidally captured stars, then there could be 10,000 — maybe even more! — black holes in the galaxy’s core*.

What’s perhaps most surprising is that these X-ray sources aren’t new they’re all in the catalog of Chandra-discovered sources. “In some sense, the black hole binaries were hiding in plain sight,” Hailey says, “but weeding out the more prosaic sources and grappling with the X-ray emitting gas background takes a lot of time and energy, and the prospects for success were unclear. . . . It was such a compelling mystery, it was too tempting for us to resist.”

But — and this is a big but — it could be that not all of these sources are black holes. Moreover, they might not have formed in their current orbits. Astronomers have long been looking for quickly rotating neutron stars known as millisecond pulsars in the galactic center, which are widely thought to be captured from globular star clusters passing through the galactic center.

One of the reasons finding these pulsars is so important is that they could be to blame for the weirdly large amount of gamma rays that the Fermi telescope has observed radiating from the galactic center. While some astronomers have suggested that the signal might be the long-awaited signature of dark matter particles, millisecond pulsars present a less exotic (read: more easily accepted) option.

“That potential dark matter detection has driven people to do these really ambitious millisecond pulsar searches,” says Daryl Haggard (McGill University, Canada). “But they haven’t yielded anything so far.” It remains unclear whether that’s because they’re not there, or they’re just hard to find: Probing the galactic center at radio wavelengths is like looking for minnows in a turbulent and murky river swirling streams of plasma often obscure the view.

Hailey and his team acknowledge that as many as half of their new-and-blue X-ray sources could be the sought-after millisecond pulsars. That would mean there would be fewer isolated black holes, maybe only several hundred instead of thousands. Even so, that’s still an awful lot of massive stellar remnants hiding in our galaxy’s center.

“In either case, it’s still interesting,” Haggard says, adding that future radio studies could help distinguish between black holes and neutron stars. Then we can start to get at the question of how these objects got there in the first place.

* In case you’re wondering: No, these black holes aren’t the dark matter we’ve been looking for. The amount of dark matter in the galaxy’s core would actually be quite small — most of it extends farther out than the Milky Way’s spiral-shaped disk. Also, since black holes used to be stars, they would have at one point been made of normal, baryonic particles, and we have good evidence that dark matter, whatever it is, isn’t baryonic.


First black hole ever detected is even more massive than first thought

Stephen Hawking made a bet in 1974, as a form of insurance against his life's work, that the object wasn't a black hole.

Friday 19 February 2021 20:43, UK

The first black hole that humanity ever discovered is much more massive than previously thought, according to new research.

The galactic X-ray source, later named Cygnus X-1, was discovered in 1965, when a pair of Geiger counters were carried on board a sub-orbital rocket launched from New Mexico.

It was the focus of a famous scientific bet between physicists Stephen Hawking and Kip Thorne in 1974, with Professor Hawking wagering that it wasn't a black hole.

Professor Hawking described the bet as "a form of insurance policy" in his book A Brief History of Time.

"I have done a lot of work on black holes, and it would all be wasted if it turned out that black holes do not exist," he wrote. "But in that case, I would have the consolation of winning my bet, which would win me four years of the magazine Private Eye.

"If black holes do exist, Kip will get one year of Penthouse," he added. In the end, Mr Hawking conceded the bet in 1990.

New observations published in the journal Science have now proven that he was right to do so.

More from Science & Tech

Pentagon UFO report: Not enough evidence to rule if extra-terrestrial life exists or not, officials say

Amazon and Google investigated over efforts to tackle fake reviews

Study identifies planets and star systems where alien life could be able to observe human activity on Earth

Squids in space! Hawaiian cephalopods to help keep astronauts healthy

COVID-19: Machine that can 'sniff out' coronavirus particles in the air goes on trial in North East

Children can report nude photos of themselves online via new tool

The research has found that Cygnus X-1 contains the most massive stellar-mass black hole ever detected without the use of gravitational waves.

An international team of astronomers used the Very Long Baseline Array, a continent-sized radio telescope made up of 10 dishes spread across the US, together with a clever technique to measure distances in space to establish the black hole's size.

"If we can view the same object from different locations, we can calculate its distance away from us by measuring how far the object appears to move relative to the background," said lead researcher, Professor James Miller-Jones.

"If you hold your finger out in front of your eyes and view it with one eye at a time, you'll notice your finger appears to jump from one spot to another. It's exactly the same principle," added Prof Miller-Jones, from Curtin University and the International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR).

"Over six days we observed a full orbit of the black hole and used observations taken of the same system with the same telescope array in 2011," the professor said.

"This method and our new measurements show the system is further away than previously thought, with a black hole that's significantly more massive."

Co-author Professor Ilya Mandel from Monash University said the black hole is actually so massive it is challenging a lot of astronomers' ideas about how black holes form.

"Stars lose mass to their surrounding environment through stellar winds that blow away from their surface. But to make a black hole this heavy, we need to dial down the amount of mass that bright stars lose during their lifetimes," he said.

"The black hole in the Cygnus X-1 system began life as a star approximately 60 times the mass of the Sun and collapsed tens of thousands of years ago," he said. "Incredibly, it's orbiting its companion star - a supergiant - every five and a half days at just one-fifth of the distance between the Earth and the Sun.

"These new observations tell us the black hole is more than 20 times the mass of our Sun, a 50% percent increase on previous estimates," Prof Mandel added.


Massive Black Hole Yields its Mysteries to Astronomers

To strive for the most complete understanding of a black hole, astronomers have turned their telescopes to the double-star system Cygnus X-1, which boasts the first of these discovered oddities.

The move paid off, providing detailed information on the black hole's mass, spin and its distance from the sun.

The knowledge could help scientists piece together information about the black hole's state today, and also reveal clues about its early history.

Decades in the dark

To study objects in space, astronomers rely on information emitted in the form of electromagnetic radiation &mdash light. But the gravity of black holes is so strong that no emission escapes, making them a challenge to study. The only information they reveal is their mass, spin and electrical charge.

Containing a star and a stellar-mass black hole, Cygnus X-1 is tucked within the constellation of Cygnus the swan, inside the Milky Way. Its discovery in 1972 prompted widespread discussion, including a friendly bet by Stephen Hawking, as to whether or not it held a black hole. (Hawking lost.) [Video: Final Nail in Stephen Hawking's Cygnus X-1 Bet?]

In three papers published in the December issue of the Astrophysical Journal, Mark Reid and Lijun Gou of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Mass., and Jerry Orosz of San Diego State University report the most detailed look at a black hole ever when they examined Cygnus X-1.

Distance scale

Before the astronomers could start their measurements, they needed to determine just how far away the Cygnus X-1 system is.

Using the Very Large Baseline Array, a radio telescope system spanning from Hawaii to the Virgin Islands, the team first calculated the most accurate distance yet to Cygnus X-1. The object is 6,070 light-years from the sun, they found.

The Very Large Baseline Array also revealed that the object was moving very slowly through the Milky Way &mdash only about 9 miles per second (15 kilometers per second).

The scientists then combed through two decades' worth of data from Chandra X-Ray Observatory, the Rossi X-Ray Timing Explorer, the Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics, and visible light measurements.

Combining this data allowed them to calculate that the black hole within Cygnus X-1 is almost 15 times more massive than the sun, making it one of the most massive stellar black holes in the Milky Way.

Stellar black holes are smaller and more common than their supermassive cousins. While the larger black holes tend to be found in the centers of galaxies, stellar-mass black holes are sprinkled throughout. Currently, about 20 stellar black holes have been studied within the Milky Way alone, though theoretical arguments suggest our galaxy may boast a few hundred million.

From there, the astronomers calculated that the black hole spins more than 800 times per second &mdash almost half the speed of light.

None of these steps could have been taken until an accurate measurement of the distance to Cygnus X-1 was obtained. Previous estimates had placed it between 5,800 and 7,800 light years.

"If the distance is so rough, the measured spin rate could be anywhere," Gou told SPACE.com.

Speedy spin

That rapid rotation could help astronomers as they analyze other dark giants.

"Knowing that the black hole was formed with an apparently large spin helps constrain detailed models of supernova and/or stellar collapse," Orosz told SPACE.com in an email.

Its fast spin, combined with its slow progress through the galaxy, give hints about the black hole's origin.

The high rotational speed was most likely a product of its birth. At the same time, if the black hole had been created by a stellar explosion called a supernova, the force of the blast would have provided a "kick" that would have caused Cygnus X-1 to travel faster through the Milky Way.

Independent research, published almost a decade ago, suggests that the black hole was produced by a stellar implosion without an explosion, when a massive star collapsed in on itself after a supernova.

However, the black hole in Cygnus X-1 seems to have been born of a relatively mild stellar death.

"In this case, there is no core bounce that generates the massive shock wave that creates a supernova," Orosz said. "Thus, a direct collapse could be a relatively mild event as seen from great distances."

Such a transformation would have allowed Cygnus X-1 to hold on to the mass and energy that most stellar black holes lose during their violent deaths.


Видеоро тамошо кунед: በፍጹም ሰውነቴ አይታይም. ማርያማዊት አባተ #gumma award (Май 2022).