Astronomija

Je naša osrednja črna luknja dejansko na CG galaksije?

Je naša osrednja črna luknja dejansko na CG galaksije?


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.

Zdi se dokaj gotovo, da je približno v središču naše galaksije, v smeri Saga, velika črna luknja, približno 25.000 ly od Zemlje. Radijski vir.

• Pravzaprav, se misli, da je dobesedno v težišču naše galaksije?

Ali vemo ali je to negotovo?

• Ali dejansko vemo, kje je CG galaksije?

Opažam, da se izraz "Galaktični center" zdi astronomski izraz. (Primer.) Ali mi lahko astronom reče: ali ta izraz pomeni tisto, za kar verjamemo, da je CG, ali je to nominalna karta?

• Če je črna luknja točno na CG galaksije ... zakaj?

Zdi se mi, da bi lahko velik BH oblikoval kateri koli stari kraj in morda še vedno kroži ali niha CG - kajne? Če je SBH dobesedno CG tamkajšnje galaksije, ali obstaja razlog za to? (Na primer, "SBH se lahko oblikuje samo na CG" ... ali "zvezdni trki se lahko zgodijo samo na CG" ... ali karkoli drugega, to so samo ugibanja.)

Ali pa je SBH "glavni igralec" v galaksiji - tako kot se je sončni sistem oblikoval okoli sonca (zato bi bilo neumno vprašati "zakaj je sonce v središču"), je SBH nekako sodeloval oblika z galaksijo (ali kaj drugega?)

Ali je SBH v vsakem primeru dejanski CG naše galaksije? Ali vemo?


Preprosto povedano: da, supermasivna črna luknja (SMBH) Rimske ceste je v središču galaksije, približno vemo, kje je središče (vendar ne strašno natančno), in pričakovati bi morali, da je tam tudi SMBH.

Galaktični center lahko določite z uporabo orbit zvezd in plina: kakšno je (povprečno) središče njihovih orbit? Uporabite lahko tudi prostorsko porazdelitev istega (kar je verjetno nekoliko bližje tistemu, kar mislite kot "težišče" ali "masno središče"). To vam nikoli ne bo dalo natančnega odgovora in ker galaksija ni popolnoma simetrična ali nespremenljiva, bo vedno nekaj negotovosti in sprememb.

Obstaja 2D koordinirati definicija, ki je točka na nebu, kjer je Galaktična zemljepisna širina in dolžina oba = 0. To naj bi približalo smer proti GC, toda ker je bila definirana v petdesetih letih prejšnjega stoletja, nikogar ne skrbi, če sodobni poskusi merjenja ( 3D) središče galaksije je lahko nekoliko drugačno.

Kolikor lahko ugotovimo, da, SMBH je v Galaktičnem centru. Če SMBH naredil Če bi nastala zunaj osrednjega območja galaksije, bi se zaradi dinamičnega trenja spirala v središče galaksije (in tudi ublažila vsa radialna orbitalna nihanja). To bi povzročilo tudi, da se SMBH iz druge (manjše) galaksije, ki se je združila z Rimsko cesto, spiralizira v GC in tam zlije s SMBH; glej moj odgovor na to vprašanje.

SMBH ni "glavni igralec" v naši galaksiji: ima maso približno 4 milijone sončnih mas, kar lahko primerjate s skupno zvezdno maso približno 50 milijard sončnih mas. (In masa temne snovi približno en bilijon sončnih mas.) Kljub temu obstajajo dokazi, da se SMBH v določenem smislu "oblikujejo" s svojimi gostiteljskimi galaksijami. Zlasti je masa SMBH precej tesno povezana z več lastnostmi gostiteljske galaksije (npr. Masa "izbokline" ali hitrostna disperzija zvezd v notranjem delu galaksije).

[Urejeno, da popravim tiskarsko napako.]


Supermasivne črne luknje ali njihove galaksije? Kateri je bil prvi?

V središču skoraj vseh galaksij v vesolju je supermasivna črna luknja. Kako so prišli tja? Kakšen je odnos med temi pošastnimi črnimi luknjami in galaksijami, ki jih obkrožajo?

Vsakič, ko astronomi pogledajo dlje v vesolje, odkrijejo nove skrivnosti. Za razumevanje teh skrivnosti so potrebna vsa nova orodja in tehnike. Te skrivnosti vodijo do več skrivnosti. Pravim, da gre za skrivnostne želve vse do konca.

Eno najbolj fascinantnih je odkritje kvazarjev, razumevanje, kaj so, in razkritje še globlje skrivnosti, od kod prihajajo?

Kot vedno grem predse, zato se najprej vrnimo in se pogovorimo o odkritju kvazarjev.

Molekularni oblaki, ki jih razprši vmesna črna luknja, kažejo na zelo široko disperzijo hitrosti v vtisu tega umetnika. Ta scenarij dobro pojasnjuje opazovalne značilnosti posebnega molekularnega oblaka CO-0,40-0,22. Zasluge: Univerza Keio

Že v petdesetih letih so astronomi z radijskimi teleskopi skenirali nebo in v oddaljenem vesolju našli vrsto bizarnih predmetov. Bili so zelo svetli in neverjetno daleč oddaljeni stotine milijonov ali celo milijard svetlobnih let. Prve so odkrili v radijskem spektru, sčasoma pa so astronomi v vidnem spektru ugotovili še več plamena.

Astronom Hong-Yee Chiu je skoval izraz "kvazar", ki je pomenil kvazizvezdni objekt. Bili so kot zvezde, ki so sijale iz enega samega točkovnega vira, vendar očitno niso bile zvezde in so plamenele z več sevanja kot celotna galaksija.

Skozi desetletja so astronomi zmedli naravo kvazarjev, saj so izvedeli, da so dejansko črne luknje, ki aktivno hranijo in razpihujejo sevanje, oddaljeno milijarde svetlobnih let.

Toda to niso bile zvezdne množične črne luknje, za katere je bilo znano, da izvirajo iz smrti orjaških zvezd. To so bile supermasivne črne luknje z miljonsko ali celo milijardratno maso Sonca.

Že v sedemdesetih letih so astronomi razmišljali o možnosti, da bi te supermasivne črne luknje lahko bile v središču mnogih drugih galaksij, celo Rimske ceste.

Galaksija vrtinca (spiralna galaksija M51, NGC 5194), klasična spiralna galaksija, ki se nahaja v ozvezdju Canes Venatici, in njen spremljevalec NGC 5195. Zasluge: NASA / ESA

Leta 1974 so astronomi v središču Rimske ceste odkrili radijski vir, ki oddaja sevanje. Naslovili so ga Strelec A *, z zvezdico, ki pomeni "vznemirljivo", v perspektivi "vznemirjeni atomi".

To bi ustrezalo emisijam supermasivne črne luknje, ki se ni aktivno hranila z materialom. Naša lastna galaksija bi lahko bila kvazar v preteklosti ali v prihodnosti, toda zdaj je črna luknja poleg tega subtilnega sevanja večinoma molčala.

Astronomi so morali biti prepričani, zato so izvedli podroben pregled samega središča Rimske ceste v infrardečem spektru, ki jim je omogočil, da so videli skozi plin in prah, ki zakriva jedro v vidni svetlobi.

Odkrili so skupino zvezd, ki krožijo okoli zvezd A-Strelca, kot so kometi, ki krožijo okoli Sonca. Le črna luknja z milijonsko večjo maso Sonca bi lahko zagotovila vrsto gravitacijskega sidra, ki bi te zvezde šibalo v tako bizarnih orbitah.

Nadaljnje raziskave so odkrile supermasivno črno luknjo v središču galaksije Andromeda, v resnici se zdi, kot da so te pošasti v središču skoraj vseh galaksij v vesolju.

Kako pa so nastali? Od kod so prišli? Ali je galaksija najprej nastala in povzročila, da se je na sredini oblikovala črna luknja, ali je črna luknja nastala in okoli njih nastala galaksija?

Do nedavnega je bila to dejansko še vedno ena od velikih nerešenih skrivnosti v astronomiji. Kljub temu so astronomi opravili veliko raziskav, pri čemer so uporabljali vedno bolj občutljive opazovalnice, izdelali svoje teorije in zdaj zbirajo dokaze, ki bodo pomagali priti do dna te skrivnosti.

Astronomi so razvili dva modela za povezovanje obsežne strukture vesolja: od zgoraj navzdol in od spodaj navzgor.

V modelu od zgoraj navzdol se je iz ogromnega oblaka prvotnega vodika, ki je ostal od Velikega poka, naenkrat izoblikoval celoten galaktični superskup. Superklas vreden zvezd.

Ko se je oblak združil, se je zavrtel in izstrelil manjše spirale in pritlikave galaksije. Ti bi se lahko kasneje kombinirali in tvorili bolj zapleteno strukturo, ki jo vidimo danes. Supermasivne črne luknje bi nastale kot gosta jedra teh galaksij, ko bi se združile.

Hubblova podoba Messierja 54, kroglaste kopice, ki se nahaja v Škratovi galaksiji pritlikavci. Zasluge: ESA / Hubble & # 038 NASA

Če se želite zaviti v to, si omislite zvezdni vrtec, ki je oblikoval naše Sonce, in kup drugih zvezd. Predstavljajte si en sam oblak plina in prahu, ki v njem tvori več zvezdnih sistemov. Sčasoma so zvezde dozorele in se oddaljile druga od druge.

To je od zgoraj navzdol. En velik dogodek, ki vodi do strukture, ki jo vidimo danes.

Pri modelu od spodaj navzgor so se žepi plina in prahu zbirali v večje in večje mase, sčasoma pa tvorili pritlikave galaksije in celo kopice in superjase, ki jih vidimo danes. Supermasivne črne luknje v središču galaksij so nastale zaradi trkov in združitev med črnimi luknjami v eonih.

Pravzaprav tako astronomi mislijo, da so planeti v Osončju nastali. S koščki prahu, ki se med seboj privlačijo v večja in večja zrna, dokler se predmeti v velikosti planeta niso oblikovali v milijonih let.

Spodaj navzgor se majhni deli združujejo.

Kmalu po Velikem poku je bilo celo vesolje neverjetno gosto. Ampak ni bila povsod enaka gostota. Majhna kvantna nihanja gostote so se na začetku razvila v milijardah let širjenja v galaktične superjaste, ki jih vidimo danes.
Trkajoče galaksije lahko silijo supermasivne črne luknje v svojih jedrih (NCSA)
Želim se ustaviti in pustiti, da se vam to za trenutek potopi v možgane. V zgodnjem vesolju so bile mikroskopske spremembe gostote. In te različice so postale strukture, ki jih vidimo danes na stotine milijonov svetlobnih let.

Predstavljajte si dve sili v igri, ko se je zgodila širitev vesolja. Po eni strani imate vzajemno težo delcev, ki se med seboj vlečejo. Po drugi strani pa imate razširitev vesolja, ki ločuje delce drug od drugega. O velikosti galaksij, kopic in super jat je odločala ravnotežna točka nasprotnih sil.

Če bi se sestavili majhni koščki, bi dobili to formacijo od spodaj navzgor. Če bi se združili veliki kosi, bi dobili to formacijo od zgoraj navzdol.

Ko astronomi pogledajo v vesolje na največji lestvici, opazujejo grozde in superjaste, kolikor lahko vidijo & # 8211, ki podpira model od zgoraj navzdol.

Po drugi strani pa opazovanja kažejo, da so prve zvezde nastale le nekaj sto milijonov let po velikem poku, ki podpira od spodaj navzgor.

Ne, najsodobnejša opazovanja dajejo prednost postopkom od spodaj navzgor.

Ključno je, da se gravitacija giblje s svetlobno hitrostjo, kar pomeni, da gravitacijske interakcije med delci, ki se širijo drug od drugega, potrebujejo, da dohitijo svetlobo in hitrost svetlobe.

Z drugimi besedami, ne bi dobili materiala, ki bi bil vreden superklasta, ampak le material zvezd. Toda te prve zvezde so bile narejene iz čistega vodika in helija in bi lahko rasle veliko bolj masivno kot zvezde, ki jih imamo danes. Živeli bi hitro in umrli v eksplozijah supernove, kar bi ustvarilo veliko večje črne luknje, kot jih imamo danes.

Ta ilustracija prikazuje zadnje faze v življenju supermasivne zvezde, ki ne eksplodira kot supernova, ampak namesto tega eksplodira in tvori črno luknjo. Zasluge: NASA / ESA / P. Jeffries (STScI)

Prve protogalaksije so se združile in zbrale te prve pošastne črne luknje in ogromne zvezde, ki so jih obkrožale. In potem so se te črne luknje skozi milijone in milijarde let znova in znova spajale in kopičile milijone in celo milijarde krat maso Sonca. Tako smo dobili sodobne galaksije, ki jih vidimo danes.

Nedavno je bila ugotovitev podprta s tem sklepom. V začetku tega leta so astronomi napovedali odkritje supermasivnih črnih lukenj v središču razmeroma majhnih galaksij. V naši lastni Mlečni poti je supermasivna črna luknja 4,1 milijona krat večja od mase Sonca, vendar predstavlja le 0,01% celotne mase galaksije.

A astronomi z univerze v Utahu so našli dve ultra kompaktni galaksiji s 4,4 milijona črnih lukenj in 5,8 milijona krat večjo maso Sonca. Pa vendarle črne luknje predstavljajo 13 in 18 odstotkov mase njihovih gostiteljskih galaksij.

Razmišljamo, da so bile te galaksije nekoč normalne, vendar so se že prej v zgodovini vesolja trčile z drugimi galaksijami, jim odvzeli zvezde in jih nato izpljunili v vesolje.

So žrtve tistih zgodnjih združitev, dokazi o pokolu, ki se je zgodil v zgodnjem vesolju, ko so se dogajale združitve.

Vedno se pogovarjamo o nerazrešenih skrivnostih v vesolju, toda to so astronomi začeli uganiti.

Zdi se najverjetneje, da je struktura vesolja, ki jo vidimo danes, oblikovana od spodaj navzgor. Prve zvezde so se združile v protogalaksije, ki so umrle kot supernova in oblikovale prve črne luknje. Struktura vesolja, ki jo vidimo danes, je končni rezultat milijard let nastajanja in uničenja. Z nadmasivnimi črnimi luknjami, ki so se sčasoma združile.

Ko bodo teleskopi, kot je James Webb, začeli delovati, bi morali videti, kako se ti deli sestavljajo na samem robu opaznega vesolja.


Zvezdne črne luknje & mdash majhne, ​​a smrtonosne

Ko zvezda izgori skozi zadnje gorivo, se lahko predmet sesuje ali pade vase. Za manjše zvezde (tiste do približno trikratne sončne mase) bo novo jedro postalo nevtronska zvezda ali bel pritlikavec. Toda ko se večja zvezda sesede, se še naprej stisne in ustvari zvezdno črno luknjo.

Črne luknje, ki nastanejo s propadom posameznih zvezd, so razmeroma majhne, ​​a neverjetno goste. Eden od teh predmetov ima več kot trikratno maso sonca v premer mesta. To vodi do nore gravitacijske sile, ki vleče predmete okoli predmeta. Zvezdne črne luknje nato porabijo prah in plin iz okoliških galaksij, zaradi česar naraščajo.

Po podatkih Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziko "Mlečna pot vsebuje nekaj sto milijonov" zvezdnih črnih lukenj.


Proizvodnja energije okoli črne luknje

Do zdaj ste morda pripravljeni sprejeti idejo, da se v središčih aktivnih galaksij skrivajo ogromne črne luknje. A vseeno moramo odgovoriti na vprašanje, kako lahko takšna črna luknja predstavlja enega najmočnejših virov energije v vesolju. Kot smo videli v črnih luknjah in ukrivljenem vesolju, črna luknja sama ne more oddajati energije. Vsa energija, ki jo zaznamo iz nje, mora izvirati iz materiala, ki je zelo blizu črne luknje, vendar ne znotraj njenega obzorja dogodkov.

V galaksiji osrednja črna luknja (s svojo močno gravitacijo) privlači snovi in ​​mdashstars, prah in plin ter mdashorbiting v gostih jedrskih regijah. Ta snov se spiralno vrti proti vrteči se črni luknji in okoli sebe tvori prirastni disk materiala. Ko se material spiralno približuje črni luknji, se pospeši in stisne ter se segreje na temperature milijonov stopinj. Tako vroča snov lahko izžareva ogromno energije, ko pade proti črni luknji.

Če se želite prepričati, da lahko padec v regijo z močno gravitacijo sprosti veliko energije, si predstavljajte, kako natisnjeno različico učbenika astronomije spustite skozi okno pritličja knjižnice. Pristal bo z udarcem in morda presenečenemu golobu nagajal grdo, vendar energija, ki se sprosti ob njegovem padcu, ne bo zelo velika. Zdaj vzemite isto knjigo do petnajstega nadstropja visoke stavbe in jo od tam spustite. Za vsakogar spodaj lahko astronomija nenadoma postane smrtonosna tema, ko knjiga zadene, in to z veliko energije.

Spuščanje stvari od daleč v veliko močnejšo gravitacijo črne luknje je veliko bolj učinkovito pri pretvorbi energije, ki jo sprošča padec, v druge oblike energije. Tako kot padajoča knjiga lahko ogreje zrak, pretrese tla ali ustvari zvočno energijo, ki jo slišimo od daleč, tako lahko energijo materiala, ki pade proti črni luknji, pretvorimo v znatne količine elektromagnetnega sevanja.

S čim mora črna luknja delati, niso učbeniki, temveč tokovi padajočega plina. Če se gosta kapljica plina premika skozi tanek plin z veliko hitrostjo, se segreje, saj se s trenjem upočasni. Ko se upočasni, se kinetična (gibljiva) energija spremeni v toplotno energijo. Tako kot vesoljska ladja, ki vstopa v ozračje (slika ( PageIndex <9> )), se plin, ki se približuje črni luknji, segreje in žari tam, kjer se sreča z drugim plinom. Toda ta plin, ko se približuje obzorju dogodkov, doseže hitrost 10% hitrosti svetlobe in več. Zato postane daleč, veliko bolj vroče kot vesoljska ladja, ki ne doseže več kot približno 1500 K. Dejansko plin v bližini supermasivne črne luknje doseže temperaturo približno 150.000 K, približno 100-krat bolj vroč kot vesoljska ladja, ki se vrača na Zemljo. Lahko se celo vroči & mdashmillions stopinj & mdasht, da oddaja rentgenske žarke.

Slika ( PageIndex <9> ) Trenje v atmosferi Zemlje in rsquos. V tem vtisu umetnika in rsquosa hitro gibanje vesoljskega plovila (vstopna kapsula misije Apollo) skozi ozračje stisne in ogreje zrak pred seboj, ki ves čas greje vesoljsko plovilo, dokler se ne zažari. Potiskanje v zrak upočasni vesoljsko plovilo in pretvori kinetično energijo vesoljskega plovila v toploto. Hitro premikajoč se plin, ki pade v kvazar, se segreje na podoben način.

Količina energije, ki jo lahko na ta način osvobodimo, je ogromna. Einstein je s svojo slavno formulo [E = mc ^ 2 nonumber ] pokazal, da sta masa in energija zamenljivi (glej Sonce: jedrska elektrarna). Vodikova bomba sprosti le 1% te energije, tako kot zvezda. Kvazarji so veliko bolj učinkoviti od tega. Sproščena energija, ki pade na obzorje dogodkov črne luknje, lahko zlahka doseže 10% ali v skrajni teoretični meji 32% te energije. (Za razliko od atomov vodika v bombi ali zvezdi plin, ki pade v črno luknjo, dejansko ne izgublja mase svojih atomov, da sprosti energijo, ki jo proizvede, samo zato, ker plin pada bližje in bližje črni luknji. ) To ogromno sproščanje energije pojasnjuje, kako majhen volumen, kot je območje okoli črne luknje, lahko sprosti toliko energije kot celotna galaksija. Toda, da izžareva vso to energijo, mora vroči plin, namesto da bi s komaj pikom padel znotraj obzorja dogodkov, vzeti čas, da se vrti okoli zvezde v akrecijskem disku in odda nekaj svoje energije.

Večina črnih lukenj ne kaže znakov emisije kvazarja. Imenujemo jih & ldquoquiescent. & Rdquo Ampak, tako kot speče zmaje, jih je mogoče zbuditi tako, da jih spodbudijo s svežo zalogo plina. Naša lastna črna luknja Rimske ceste je trenutno v mirovanju, morda pa je bil kvazar šele pred nekaj milijoni let (slika ( PageIndex <10> )). Dva velikanska mehurčka, ki segata 25.000 svetlobnih let nad in pod galaktičnim središčem, oddajata gama žarke. Ali so nastali pred nekaj milijoni let, ko je velika količina snovi padla v črno luknjo v središču galaksije? Astronomi si še vedno prizadevajo razumeti, kakšen izjemen dogodek bi lahko ustvaril te ogromne mehurčke.

Slika ( PageIndex <10> ) Fermi mehurčki v galaksiji. Ogromni mehurčki, ki svetijo v svetlobi gama žarkov, ležijo nad in pod sredino Galaksije Rimske ceste, kot jo vidi satelit Fermi. (Slika gama in rentgenska slika se naloži na podobo vidne svetlobe notranjih delov naše Galaksije.) Mehurčki so lahko dokaz, da je bila supermasivna črna luknja v središču naše Galaksije nekaj milijonov let kvazar nazaj.

Fizika, ki je potrebna za natančen opis pretvorbe energije padajočega materiala v sevanje v bližini črne luknje, je veliko bolj zapletena, kot kaže naša preprosta razprava. Da bi razumeli, kaj se dogaja v območju & ldquorough and tumble & rdquo okoli velike črne luknje, se morajo astronomi in fiziki zateči k računalniškim simulacijam (in potrebujejo superračunalnike, hitre stroje, ki lahko izvrstno izračunajo število sekund). Podrobnosti o teh modelih presegajo obseg naše knjige, vendar podpirajo osnovni opis, predstavljen tukaj.


Supermasivne črne luknje so v resnici lahko zamaskirane

Ena izmed številnih besednih zvez, ki zveni kot da spadajo v znanstveno fantastiko in ne v znanost, je "črvotočna usta". V bistvu gre za odprtje na obeh koncih enega od teh teoretičnih vesoljsko-rovov, toda Mihail Piotrovič, astrofizik iz Centralnega astronomskega observatorija v Sankt Peterburgu v Rusiji, v novem članku, ki ga je vodil, gre še dlje in poudarja, da je "črvina usta “se dejansko lahko preobleče v supermasivno črno luknjo. Ne samo to, Piotrovič verjame, da lahko prepozna edinstveno značilnost, ki razkriva skrivno identiteto preoblečene črvine, in bi lahko bil časovni portal, ki ga je mogoče prehoditi.

& # 8220 Najbolj me preseneča, da te ideje še nihče ni predlagal, ker je precej preprosta. & # 8221

Piotrovičeva preprosta ideja, opisana v intervjuju za Space.com, je, da je nekakšna supermasivna črna luknja, znana kot aktivno galaktično jedro (AGN), dejansko črvina v skrivanju. Kot že ime pove, AGN sedi v središču "aktivne" galaksije - tiste, ki aktivno napaja svojo supermasivno črno luknjo, ki je v središču AGN. Trenje zaradi plina in prahu, ki padeta z diskrecijskega diska v supermasivno črno luknjo, ustvarja curke močne svetlobe, kombinacija treh diskov, curkov in črne luknje pa AGN.

Ali ustja od črvine?

V elektronskem sporočilu Viceu Piotrovich predlaga, da če bi bile supermasivne črne luknje dejansko ustja od črvine, bi to pomenilo, da bi jih lahko povezalo "črvotočno grlo", ki bi jih povezovalo v prostoru in času - kar bi omogočilo potovanje skozi čas. Nato predlaga, da je v primeru vstopa v vsako ustje črvine možen trk v "žrelu", ki bi povzročil emisije visokoenergijskih gama žarkov, ki se razlikujejo od svetlobe akrecijskega diska.

»Akredicijski diski AGN ne oddajajo gama sevanja, ker je njihova temperatura za to prenizka. Drugič, curki imajo zelo specifičen vzorec sevanja, torej je večina sevanja gama usmerjena vzdolž smeri curka. "

Z drugimi besedami, poiščite gama sevanje v središču galaksije in našli ste ustje črvine luknje! Slaba novica (razen dejstva, da črvotočin empirično niso dokazali) je, da naša lastna Mlečna pot ni aktivna galaksija, kar pomeni, da je najbližja supermasivna črna luknja le supermasivna črna luknja. Poleg tega samo zato, ker je črvina dovolj velika, da lahko vstopi človek ali vesoljska ladja, še ne pomeni, da je varna - navsezadnje aktivno galaktično jedro še vedno vsebuje supermasivno črno luknjo, ki požre snov.

Tudi če smo tisoče življenj vstopili v ustje črvine in potovali skozi čas, je še vedno vznemirljivo vedeti, da smo malo bližje iskanju. In za vesoljske pisce je vedno dober dan, ko lahko v neznanstveno-fantastičnem (čeprav nekoliko vesoljsko-pornografskem) kontekstu napišejo "vstopite v utor črvice in se spustite po žrelu".


Zvezda, izpuščena iz "Srca teme" Rimske ceste, je dosegla neverjetno hitrost

Ko so se predniki človeštva učili pokončnega hoje, je iz supermasivne črne luknje v središču naše galaksije izstrelila zvezdo s hitrostjo 6 milijonov km / h.

Pet milijonov let po tem dramatičnem izmetu je skupina raziskovalcev, ki jo je vodil Sergej Koposov iz Centra za kozmologijo Univerze Carnegie Mellon McWilliams Center, opazila zvezdo, znano kot S5-HVS1, v ozvezdju v obliki žerjava Grus. Zvezdo so opazili, da je potovala razmeroma blizu Zemlje (29.000 svetlobnih let stran) z izjemno hitrostjo in hitrostjo približno 10-krat hitrejšo od večine zvezd v naši galaksiji.

"Hitrost odkrite zvezde je tako velika, da bo neizogibno zapustila galaksijo in se nikoli več ne vrnila," je dejal Douglas Boubert, raziskovalec na univerzi v Oxfordu in soavtor študije. je dejal v izjavi.

Naša sestrska publikacija All About Space vas popelje na strahopetno potovanje po našem Osončju in naprej, od neverjetne tehnologije in vesoljskih plovil, ki človeštvu omogočajo kroženje v orbito, do zapletenosti vesoljske znanosti.

Prihranite do 61% pri 13 številkah v tem letu! Oglejte si ponudbo All About Space

"To je nadvse vznemirljivo, saj že dolgo sumimo, da lahko črne luknje izvržejo zvezde z zelo visokimi hitrostmi. Nikoli pa nismo imeli nedvoumne povezave tako hitre zvezde z galaktičnim središčem," je dejal Koposov v izjavi.

Zvezdo so odkrili z opazovanji anglo-avstralskega teleskopa (AAT), 12,8-metrskega (3,9-metrskega) teleskopa in satelita Gaia Evropske vesoljske agencije. Odkritje je bilo izvedeno v okviru spektroskopskega raziskovanja južnega zvezdnega toka (S5), sodelovanja astronomov iz Čila, ZDA, Združenega kraljestva in Avstralije.

Zdaj, ko so zvezdo opazili, bi jo lahko raziskovalci poiskali nazaj do Strelca A *, črne luknje v središču Rimske ceste. Služi tudi kot neverjeten primer Mehanizma Hills, ki ga je pred 30 leti predlagal astronom Jack Hills, v katerem se zvezde vržejo iz središč galaksij pri visokih hitrostih po interakciji med sistemom binarnih zvezd in črno luknjo v središču galaksije.

"To je prva jasna predstavitev delujočega mehanizma Hills," je v izjavi dejal Ting Li, sodelavec iz Observatorija Carnegie in Univerze Princeton, ki je vodil sodelovanje S5. "Videti to zvezdo je res neverjetno, saj vemo, da je nastala v galaktičnem središču, kraju, ki se zelo razlikuje od našega lokalnega okolja. Je obiskovalec iz nenavadne dežele."

"Medtem ko je glavni znanstveni cilj S5 sondiranje zvezdnih tokov in mdash, ki moti pritlikave galaksije in kroglaste kopice & mdash, smo rezervne vire instrumenta namenili iskanju zanimivih ciljev v Mlečni cesti in voila, vendar smo našli nekaj neverjetnega zastonj. " Upamo, da bomo z našimi prihodnjimi opazovanji našli še več! " Kyler Kuehn, namestnik direktorja tehnologije na observatoriju Lowell, ki je del izvršnega odbora S5, je dodal v izjavi.

To odkritje je bil objavljen v študiji 4. novembra v reviji Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Pridružite se našim vesoljskim forumom, da boste še naprej govorili o najnovejših misijah, nočnem nebu in še več! Če imate nasvet, popravek ali komentar, nam sporočite na: [email protected]

Prijavite se za e-poštna glasila

Pridobite najnovejše vesoljske novice in najnovejše posodobitve o izstrelitvah raket, dogodkih v skywatchingu in še več!

Hvala, ker ste se prijavili v Space. V kratkem boste prejeli e-poštno sporočilo za preverjanje.


Kaj če Srce Rimske ceste pravzaprav ni črna luknja, kot smo mislili?

Nekako jemljemo za samoumevno, da je v središču galaksije Rimske ceste supermasivna črna luknja, toda tja ne moremo zares iti in preveriti. Kaj pa, če se v tej neurejeni, prašni regiji dejansko skriva kaj drugega?

Prisotnost in lastnosti supermasivne luknje, imenovane Strelec A * (Sgr A *), delno sklepamo na podlagi gravitacijskega učinka, ki ga ima na druge predmete, kot so skrajne orbite predmetov, kot so zvezde okoli tega galaktičnega središča ... toda kaj, če se motimo ?

Kaj pa, če sploh ne gre za črno luknjo? Kaj če gre za jedro temne snovi? Po novi in ​​fascinantni študiji bi bilo mogoče opazovati orbite galaktičnega središča, pa tudi orbitalne hitrosti v zunanjih delih galaksije, dejansko lažje razložiti, če bi šlo za jedro temne snovi v središču galaksije. , ne pa črna luknja.

Prispevek je bil sprejet v Pisma MNRAS, in je trenutno na voljo na strežniku za pretiskanje arXiv. Najprej pa tukaj je nekaj ozadja, od kod ta divje hipoteze.

V zadnjih dveh desetletjih je bila orbita zvezde z imenom S2 predmet intenzivnega nadzora. Nahaja se v 16-letni orbiti okoli galaktičnega središča, dolge eliptične zanke, ki je služila kot popoln laboratorij za enega najbolj ekstremnih testov splošne relativnosti do zdaj.

V prejšnjih raziskavah sta dve ločeni skupini pokazali, da se v vesoljsko-vesoljskem okolju galaktičnega središča ni zadrževala samo relativnost, ampak so bili rezultati tudi v skladu z supermasivno črno luknjo, ki je bila 4 milijona večja od mase Sonca.

Nato je prišel objekt, imenovan G2. Tudi na dolgi, eliptični orbiti je G2 naredil nekaj nenavadnega, ko je leta 2014 prišel okoli periapsis, točke v svoji orbiti, ki je najbližja domnevni črni luknji. Iz običajnega, kompaktnega predmeta je prešel v nekaj dolgega in raztegnjenega, preden se je spet skrčil do kompaktnega predmeta.

To je bilo res čudno in narava G2 še vedno ni znana. Kakor koli že, gibanje predmeta po periapsi kaže, da kaže vlečenje - kar po mnenju ekipe astrofizikov pod vodstvom Eduarja Antonia Becerra-Vergare iz Mednarodnega centra za relativistično astrofiziko s sedežem v Italiji ni povsem skladno s črnimi model luknje.

Raziskovalci so lani pokazali, da sta S2 in G2 skladna z drugačnim modelom, tudi s tistim čudnim gibanjem po periapsi: fermioni temne snovi, ki jih imenujejo 'darkninos', z dovolj svetlobno maso, ki je ne bi videla, da bi se sesuli v črna luknja, dokler ni bilo vsaj 100-krat več stvari.

To bi mu omogočilo, da se še vedno obesi kot ogromen, gost blob v središču Rimske ceste in bi bil obdan z difuzno meglo proti njenim robovom in v dosege galaksije.

S2 in G2 pa nista edina predmeta, ki krožijo okoli galaktičnega središča. Zdaj so raziskovalci svoj model razširili na 17 najbolje označenih zvezd, ki se gibljejo okoli galaktičnega središča, znanih kot S-zvezde - in nikoli ne boste uganili, kaj so našli.

Ja, tudi njihova analiza ustreza temu. Po njihovih izračunih bi v galaktičnem središču lahko obstajala gosta kapljica temne snovi, ki bi se na obrobju galaktike redčila do razpršene koncentracije.

Kot smo že poročali, je temna snov nedvomno ena največjih skrivnosti vesolja, kot ga poznamo. To ime dajemo skrivnostni masi, odgovorni za gravitacijske učinke, ki je ni mogoče razložiti s stvarmi, ki jih lahko zaznamo z drugimi sredstvi - normalno snovjo, kot so zvezde, prah in galaksije.

Na primer, galaksije se vrtijo veliko hitreje, kot bi morale, če bi le nanje gravitacijsko vplivala normalna snov v njih, gravitacijsko leče - upogibanje prostora-časa okoli masivnih predmetov - je veliko močnejše, kot bi moralo biti. Karkoli ustvarja to dodatno težnost, presega našo sposobnost neposrednega zaznavanja.

Poznamo ga le po gravitacijskem učinku, ki ga ima na druge predmete ... zveni znano? But active galactic nuclei, such as the Universe's most photogenic supermassive black hole, M87* (about 6.5 billion times the mass of the Sun), seem much more consistent with the black hole model.

The team proposes that, above a critical mass, a dark matter clump could gravitationally collapse into a supermassive black hole. This could help explain how supermassive black holes come to exist in the first place, since we have no idea how they get so big - and certainly not how so many of them appear in the early Universe, before they should have had time to form.

Roughly 80 percent of the matter in the Universe is thought to be dark matter. There aren't enough black holes, supermassive or otherwise, to account for all of this dark matter, but the team isn't proposing that this is where all the stuff is. Rather, their approach offers a dark matter candidate that could also help explain the existence of supermassive black holes.

Future analysis that either agrees with or pokes holes in their findings can only help constrain these phenomena, ultimately bringing us closer to the truth.

Raziskavo je sprejel MNRAS Letters, in je na voljo na arXiv.


New image of M87’s supermassive black hole

This is an image of polarized light in the vicinity of the supermassive black hole at the center of galaxy M87. The Event Horizon Telescope collaboration – a global network of radio dishes – observed it. The lines indicate the orientation of polarized light, which is directly related to the black hole’s magnetic field lines. Thus, for the first time, we have an image showing the “signature” of magnetic fields around a black hole. Image via EHT/ ESO.

In 2019, astronomers released the first direct image of a black hole, a feat that made headlines and boggled minds all over the world. The black hole was a supermassive one – millions of times our sun’s mass – at the heart of a relatively nearby galaxy known as M87. On March 24, 2021, the Event Horizon Telescope – the same global collaboration that captured M87’s black hole – released a new image showing polarized light from this black hole. The polarization of the light gives astronomers a podpis (a representation) of a black hole’s magnetic field, for the first time.

The astronomers published their results in two papers (here and here) in the peer-reviewed Astrophysical Journal Letters on March 24, 2021, with a third one accepted for publication soon (here).

The black hole in M87 sends out enormous jets – matter ejected at nearly the speed of light – from its core. These observations are a key to understanding how this occurs, these astronomers said. Astronomer Monika Moscibrodzka of Radboud University in the Netherlands said in a statement:

We are now seeing the next crucial piece of evidence to understand how magnetic fields behave around black holes, and how activity in this very compact region of space can drive powerful jets that extend far beyond the galaxy.

Another astronomer involved in the project – Andrew Chael at the Princeton Center for Theoretical Science – further explained:

The newly published polarized images are key to understanding how the magnetic field allows the black hole to ‘eat’ matter and launch powerful jets.

When you measure light emanating from an astronomical source, sometimes some of it is polarized, in the same way the light going through a pair of polarized sun glasses is. Instead of lenses, though, it is magnetic fields in hot regions of space that polarize astronomical light. Thus, using telescopes to measure how the light is polarized will give you direct information about the magnetic fields that caused it.

Another team member on this black hole study – Jason Dexter of the University of Colorado, Boulder – explained:

The observations suggest that the magnetic fields at the black hole’s edge are strong enough to push back on the hot gas and help it resist gravity’s pull. Only the gas that slips through the field can spiral inwards to the event horizon.

M87 is an enormous elliptical galaxy located 55 million light-years from us. Its central supermassive black hole is one of the most massive ones known, and, like a cosmic searchlight, a jet of subatomic particles traveling nearly at the speed of light is streaming out of it, as far out as about 6,000 light-years. Image via NASA/ ESA/ Hubble Heritage team.

M87 is an enormous elliptical galaxy – it consists mainly of older stars and does not exhibit the well-known spiral pattern of disk galaxies – that is located relatively nearby at 55 million light-years from us, in the Virgo galaxy cluster. It has about double the mass of our own Milky Way galaxy and contains about 10 times more stars. Another peculiar thing about this galaxy is that it has an unusual number of globular clusters of stars, around 12,000 of them, which can be compared to the more humble amount of 200 in the Milky Way.

The supermassive black hole of M87 is, in direct relation to the size of its host galaxy, one of the most massive that we know of.

A diagram of M87 and its jet, emanating from the central black hole. Top: An image in visible (optical) light shows the jet stretching out thousands of light-years from the center. The following 3 images show the inner parts of the jet and the central black hole region in polarized light, thus indicating how the magnetic fields behave in these regions. Each image zooms in closer and closer to the supermassive black hole. The horizontal line is an indicator of the scale of each image, given in light-years. Read more about this image at ESO.

Bottom line: Astronomers released a new image of the supermassive black hole in the center of nearby galaxy M87, this time showing the signatures of the magnetic fields.


Secret Tunnel

Pushing the idea even more, the astrophysicists suggest that passing through one of these supermassive black hole wormholes might even transport travelers through time.

“The wormholes we are considering are traversable wormholes, so theoretically spacecraft can travel through them,” lead researcher Mikhail Piotrovich told Motherboard. “But of course, it should be understood that we know very little about the internal structure of wormholes and moreover, we do not even know for sure whether they exist at all.”


Supermassive black hole at the center of our galaxy may have a friend

An artist’s conception of two black holes entwined in a gravitational tango. Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Christopher Go

Do supermassive black holes have friends? The nature of galaxy formation suggests that the answer is yes, and in fact, pairs of supermassive black holes should be common in the universe.

I am an astrophysicist and am interested in a wide range of theoretical problems in astrophysics, from the formation of the very first galaxies to the gravitational interactions of black holes, stars and even planets. Black holes are intriguing systems, and supermassive black holes and the dense stellar environments that surround them represent one of the most extreme places in our universe.

The supermassive black hole that lurks at the center of our galaxy, called Sgr A*, has a mass of about 4 million times that of our Sun. A black hole is a place in space where gravity is so strong that neither particles or light can escape from it. Surrounding Sgr A* is a dense cluster of stars. Precise measurements of the orbits of these stars allowed astronomers to confirm the existence of this supermassive black hole and to measure its mass. For more than 20 years, scientists have been monitoring the orbits of these stars around the supermassive black hole. Based on what we've seen, my colleagues and I show that if there is a friend there, it might be a second black hole nearby that is at least 100,000 times the mass of the Sun.

Supermassive black holes and their friends

Skoraj vsaka galaksija, vključno z našo Rimsko cesto, ima v svojem srcu nadmasivno črno luknjo z masami milijonov do milijard krat večjo maso Sonca. Astronomers are still studying why the heart of galaxies often hosts a supermassive black hole. One popular idea connects to the possibility that supermassive holes have friends.

At the center of our galaxy is a supermassive black hole in the region known as Sagittarius A. It has a mass of about 4 million times that of our Sun. Credit: ESA–C. Carreau

To understand this idea, we need to go back to when the universe was about 100 million years old, to the era of the very first galaxies. They were much smaller than today's galaxies, about 10,000 or more times less massive than the Milky Way. Within these early galaxies the very first stars that died created black holes, of about tens to thousand the mass of the Sun. These black holes sank to the center of gravity, the heart of their host galaxy. Since galaxies evolve by merging and colliding with one another, collisions between galaxies will result in supermassive black hole pairs—the key part of this story. The black holes then collide and grow in size as well. A black hole that is more than a million times the mass of our son is considered supermassive.

If indeed the supermassive black hole has a friend revolving around it in close orbit, the center of the galaxy is locked in a complex dance. The partners' gravitational tugs will also exert its own pull on the nearby stars disturbing their orbits. The two supermassive black holes are orbiting each other, and at the same time, each is exerting its own pull on the stars around it.

The gravitational forces from the black holes pull on these stars and make them change their orbit in other words, after one revolution around the supermassive black hole pair, a star will not go exactly back to the point at which it began.

Using our understanding of the gravitational interaction between the possible supermassive black hole pair and the surrounding stars, astronomers can predict what will happen to stars. Astrophysicists like my colleagues and me can compare our predictions to observations, and then can determine the possible orbits of stars and figure out whether the supermassive black hole has a companion that is exerting gravitational influence.

Using a well-studied star, called S0-2, which orbits the supermassive black hole that lies at the center of the galaxy every 16 years, we can already rule out the idea that there is a second supermassive black hole with mass above 100,000 times the mass of the Sun and farther than about 200 times the distance between the Sun and the Earth. If there was such a companion, then I and my colleagues would have detected its effects on the orbit of SO-2.

But that doesn't mean that a smaller companion black hole cannot still hide there. Such an object may not alter the orbit of SO-2 in a way we can easily measure.

The first image of a black hole. This is the supermassive black hole at the center of the galaxy M87. Credit: Event Horizon Telescope Collaboration, CC BY-SA

The physics of supermassive black holes

Supermassive black holes have gotten a lot of attention lately. In particular, the recent image of such a giant at the center of the galaxy M87 opened a new window to understanding the physics behind black holes.

The proximity of the Milky Way's galactic center—a mere 24,000 light-years away—provides a unique laboratory for addressing issues in the fundamental physics of supermassive black holes. For example, astrophysicists like myself would like to understand their impact on the central regions of galaxies and their role in galaxy formation and evolution. The detection of a pair of supermassive black holes in the galactic center would indicate that the Milky Way merged with another, possibly small, galaxy at some time in the past.

That's not all that monitoring the surrounding stars can tell us. Measurements of the star S0-2 allowed scientists to carry out a unique test of Einstein's general theory of relativity. In May 2018, S0-2 zoomed past the supermassive black hole at a distance of only about 130 times the Earth's distance from the Sun. According to Einstein's theory, the wavelength of light emitted by the star should stretch as it climbs from the deep gravitational well of the supermassive black hole.

The stretching wavelength that Einstein predicted—which makes the star appear redder—was detected and proves that the theory of general relativity accurately describes the physics in this extreme gravitational zone. I am eagerly awaiting the second closest approach of S0-2, which will occur in about 16 years, because astrophysicists like myself will be able to test more of Einstein's predictions about general relativity, including the change of the orientation of the stars' elongated orbit. But if the supermassive black hole has a partner, this could alter the expected result.

This NASA/ESA Hubble Space Telescope image show’s the result of a galactic collision between two good-sized galaxies. This new jumble of stars is slowly evolving to become a giant elliptical galaxy. Credit: ESA/Hubble & NASA, Acknowledgement: Judy Schmidt

Finally, if there are two massive black holes orbiting each other at the galactic center, as my team suggests is possible, they will emit gravitational waves. Since 2015, the LIGO-Virgo observatories have been detecting gravitational wave radiation from merging stellar-mass black holes and neutron stars. These groundbreaking detections have opened a new way for scientists to sense the universe.

Any waves emitted by our hypothetical black hole pair will be at low frequencies, too low for the LIGO-Virgo detectors to sense. But a planned space-based detector known as LISA may be able to detect these waves which will help astrophysicists figure out whether our galactic center black hole is alone or has a partner.

Ta članek je ponovno objavljen iz pogovora The Conversation pod licenco Creative Commons. Read the original article.