Astronomija

Ali lahko katera zvezda kdaj tvori supermasivne črne luknje?

Ali lahko katera zvezda kdaj tvori supermasivne črne luknje?


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.

Slišal sem, da večine supermasivnih črnih luknj ne tvorijo zvezde - pravzaprav niti nismo prepričani, kako so nastale. Toda ali bi lahko zvezda z dovolj maso in dovolj nizko kovinskostjo ustvarila supermasivno črno luknjo? Ali bi obstajala kakšna zvezda, ki bi ustrezala tej kategoriji?


Kot pravite, je hitro ustvarjanje črnih lukenj v zgodnjem vesolju glavni nerešeni problem v astrofiziki. Obstajajo različne hipoteze, od katerih dve približno ustrezata supermasivnim zvezdam. Vsi v bistvu vključujejo poskuse, da bi črni luknji omogočili maso. Pravzaprav ni dovolj časa, da bi črno luknjo $ 100 , M_ odot $ zrasli na $ 10 ^ 9 , M_ odot $, zato je ideja raje dobiti nekaj bolj masivnega kot nekaj $ times1000 , M_ odot $. Najnovejši pregled, ki ga takoj poznam, je verjetno Volonteri (2010), vendar nisem na tekočem s literaturo.

V bistvu si predstavljamo, da se nekaj sto tisoč sončnih mas plina zruši v prvotno galaksijo. Ko plin propade, se lahko drobi, odvisno od tega, ali se lahko učinkovito ohladi ali ne. Če je tako, lahko drobci verjetno tvorijo zvezde, vendar v zelo gosti kopici. Na koncu se bodisi (a) masivne zvezde v kopici sesedejo v črne luknje, ki se nato združijo v večjo črno luknjo, ki lahko nato prirastejo do supermasivnosti (supermasa?); ali (b) da se posamezne zvezde najprej združijo v središču in ustvarijo zvezdo z nekaj tisoč sončnimi masami, ki bi se porušila v masivno črno luknjo, ki bi lahko rasla.

Če se prvotni galaktični oblak ne drobi, pričakujemo nekakšen monolitni kolaps. Nekje na sredini bo plin začel dosegati hidrostatično ravnovesje: nastane protozvezda. Toda to je protozvezdnica, ki lahko letno (ali celo hitreje) priraste več sončnih mas materiala. Torej, kaj se bo zgodilo naprej, je odvisno od tega, ali mora ta hitro padajoči material doseči lokalno toplotno ravnovesje s protozvezdo ali pa se le nabere na zunanji strani.

Če je prva, potem lahko protozvezda postane zelo velika: na tisoče ali desetine tisoč sončnih mas, ki, tako kot zgoraj navedeni izdelek supermergerja, na koncu verjetno pusti veliko črno luknjo. Če se majhna protozvezda razvija neodvisno od padajočega plina, je verjetno tudi dovolj velika, da zapusti črno luknjo, le veliko manjšo: deset, morda stotine sončnih mas. Ampak to je črna luknja, vdelana v ta ogromen oblak padajočega plina, ki se lahko naseli v ovoj okoli črne luknje. To strukturo so poimenovali "kvazi zvezda", črna luknja v njej pa lahko v tem kokonu zelo hitro raste. Sčasoma bo ovojnica izhlapela / razpršila se, tako da bo zdaj ogromna črna luknja še naprej utrjevala svojo pot do supermasivnosti.

Upoštevajte, da naj bi bili ti mehanizmi tvorbe značilni za zgodnje vesolje. Ko v plin dodate celo majhno količino kovin, naj bi nastajanje zvezd izgledalo veliko bolj kot "moderno" vesolje. Pravzaprav nastajanje zvezd v teh scenarijih še zdaleč ni urejeno. Glavni razlog je ta, da morate slediti, kako se plin razvija od lestvice protogalaksije pa vse do protozvezdnic znotraj. To je obseg tehtnic, kot je $ 1 , mathrm {AU} / 10.000 , mathrm {ly} približno10 ^ {- 9} $, kar je številčno zelo težko.

In končno, če odgovorim neposredno na vprašanje, se nobena od možnosti supermasivne zvezde res ne sesuje v supermasivnih črnih luknjah. SMBH so tako velike, da so lahko z naraščanjem le tako narasle. Supermasivne zvezde bi se zrušile v svoje rodovnike (ali "semena"), ki bi pozneje zrasle v tako velike mase.


Zelo zgodnje zvezde so bile zgrajene iz materiala, izdelanega v velikem poku. To bi bil skoraj popolnoma vodik in helij brez "kovin". Iz takšnega materiala je lažje oblikovati bolj masivne zvezde, saj je bolj pregleden za sevanje. Kljub temu je največja od teh zvezd III. Populacije predpisana le za približno 1000 sončnih mas.

Supermasivne črne luknje morajo zato rasti (hitro) bodisi z združitvami v jatah ali med galaksijami bodisi s hitrim kopičenjem plina v črno luknjo z veliko manjšo maso.

Kako natančno je velik nerešen astrofizični problem.


Ali lahko katera zvezda kdaj tvori supermasivne črne luknje? - astronomija

Supermasivne črne luknje
BBC2 21.00, četrtek, 30. novembra 2000

Nasilni konec za Zemljo? Junija 2000 so astronomi odkrili izjemno. Tisti, ki obljublja, da bo rešil enega največjih problemov v kozmologiji - kako in zakaj nastajajo galaksije. Neverjetno, odgovor vključuje najbolj čudne, uničujoče in grozljive predmete v vesolju - supermasivne črne luknje. Znanstveniki začenjajo verjeti, da te sile čistega uničenja dejansko pomagajo sprožiti rojstvo galaksij in so zato v središču ustvarjanja zvezd, planetov in vsega življenja.

Supermasivne črne luknje so tako izjemne, da je še pred kratkim veliko ljudi dvomilo, da sploh obstajajo. Zamisel o velikanskih črnih luknjah velikosti Osončja se je zdela bolj kot znanstvena fantastika kot resničnost - takšne pošasti bi bile tako močne, da bi lahko uničile samo tkivo vesolja. Toda v zadnjih petih letih je vrsta odkritij za vedno spremenila naše razumevanje supermasivnih črnih lukenj in galaksij.

Z uporabo močnega vesoljskega teleskopa Hubble so znanstveniki skenirali bližnje galaksije in iskali te velikanske črne luknje. To je težko delo - črne luknje po svoji naravi pogoltnejo svetlobo - zato jih nikoli ni mogoče videti. Torej tisto, kar so znanstveniki iskali, je učinek njihove velike gravitacije, ki vrti zvezde okoli sebe z izjemno hitrostjo. Ugotovili so, da je bolj neverjetno, kot bi si kdo kdajkoli predstavljal, ne samo dokazov, da te ogromne uničujoče pošasti obstajajo in tudi hellip, ampak so doslej v vsaki galaksiji, proti kateri so obrnili svoje teleskope. Zdi se, da so ti velikanski povzročitelji uničenja pogosti v vesolju. Znanstveniki zdaj menijo, da so supermasivne črne luknje temeljni del tega, kar galaksija pravzaprav je.

V središču vsake posamezne galaksije se skriva ogromna črna luknja apokaliptičnih razsežnosti - in to vključuje našo lastno galaksijo, Rimsko cesto. Astronom Andrea Ghez zadnjih pet let preučuje srce Mlečne ceste. Kar je odkrila, je neizpodbiten dokaz za ogromno črno luknjo, ki je 3 milijarde krat večja od našega sonca. Črna luknja, ki bi lahko uničila celoten Osončje. Medtem ko je Horizon julija 2000 snemal, je Ghez dobil nekaj grozljivih podob - orjaške pošasti, ki je vsesala plin in zvezde v srce galaksije.

Kaj torej počne ta velikanska pošast v središču naše galaksije? Kakšen učinek bo imela ta velikanska črna luknja, oddaljena 25.000 svetlobnih let, na nas in ostalo galaksijo okoli nje? To so vprašanja, ki astronomov zmedejo zadnjih nekaj let - junija pa sta dve ločeni skupini znanstvenikov našli dokaze, ki kažejo na osupljiv odgovor. Zdi se, da so supermasivne črne luknje namesto uničujočih zajedavcev bistvenega pomena pri samem nastanku galaksij, v katerih živijo.

Natančno, kako je nastala naša galaksija, je leta mistificirala astronoma in fizike. Čeprav je bilo veliko teorij, je le malo dokazov, ki bi razložili, kako se je plin v zgodnjem vesolju zgoščil in oblikoval galaksijo, ki jo vidimo danes. Zdaj znanstveniki ugotovijo, da jim manjka vitalna sestavina - nadmasivna črna luknja. Neizmerna gravitacija velikanske črne luknje bi lahko sprva povzročila propad plina. Z ustvarjanjem plina okoli sebe bi velikanska črna luknja sprožila rojstvo zvezd, planetov in življenja samega. Kljub temu, da je najbolj uničujoča stvar v vesolju, znanstveniki zdaj mislijo, da bi bila naša supermasivna črna luknja lahko ključnega pomena pri ustvarjanju galaksije, kot jo poznamo.

Supermasivna črna luknja v naši lastni galaksiji je morda razlog, da obstajamo, vendar nedavna dela kažejo, da je to lahko tudi naš konec. Trenutno je Zemlja tako daleč od črne luknje, da ne more vplivati ​​na nas, a fizik John Dubinski misli, da bi se vse to lahko spremenilo. Januarja 2000 je grafično simuliral končno usodo naše galaksije. Čez 3 milijarde let bomo trčili v sosednjo galaksijo Andromedo. Posledica apokalipse bo Zemljo in naš Sončni sistem prisilila iz orbite. Dubinski je izračunal zaskrbljujočo verjetnost 50:50, da bomo napočeni proti črni luknji v središču tega vrtinca. To bi bilo usodno za Zemljo.

PRIPOVEDALEC (JOHN SHRAPNEL): V začetku tega leta sta dva astronoma odkrila izjemno odkritje, ki naj bi zavrglo naše razumevanje, kako je nastalo vesolje.

PROF. KARL GEBHARDT (Nuker Team): Takšnega časa v astronomiji ne bomo več videli.

PROF. LAURA FERRARESE (Univerza Rutgers): Resnično je zrak napolnjen z novimi odkritji in novimi idejami.

NARATOR: Odkrili so zelo preprost odnos, odnos med galaksijo, v kateri živimo, in najbolj uničujočo silo v vesolju. Supermasivna črna luknja. Prižgal je svet kozmologije.

KARL GEBHARDT: Pred šestimi meseci ljudje niso bili tako navdušeni nad supermasivnimi črnimi luknjami. Splošnemu astronomu ni bilo tako mar za supermasivne črne luknje. Zdaj morajo, zdaj pa raje!

PRIPOVEDALEC: Končni cilj kozmologije je razumeti, kako je nastalo vesolje. Eno najpomembnejših vprašanj je, kako so nastajale galaksije, saj brez njih ne bi obstajali.

DR ANDREW FRUCHTER (Znanstveni inštitut za vesoljski teleskop): Galaksije vsebujejo skoraj vse zvezde, ki jih vidimo v vesolju, in morda kraji, kjer bodo ustvarjene vse zvezde v vesolju, zvezde pa tvorijo kisik, ogljik, planete, vse, kar potrebujete za življenje in brez življenja ne dobiš astronomov.

PRIPOVEDALEC: Našo galaksijo, Rimsko cesto, vidimo kot pas zvezd na nebu. Pravzaprav gre za orjaški vrtljivi disk, širok 200.000 svetlobnih let. Vsebuje več kot 200 milijard zvezd, kot je naše sonce, ki počasi krožijo okoli središča, vendar smo le ena od 125 milijard galaksij različnih oblik in velikosti, ki se vrtijo po vesolju. Kljub temu znanstveniki niso mogli pojasniti, kako je nastala ena od teh galaksij.

ANDREW FRUCHTER: Nastajanje galaksij je zelo zapleten proces. Vključuje gravitacijo in velike krogle plina, ki trčijo, vključuje dinamiko zvezd, vključuje kemijo plina, ki se sestavlja.

NARATOR: Vemo le, da v času, ko je bilo Vesolje mlado, ni bilo zvezd ali planetov, le veliki vrtinčasti oblaki vodikovega plina. Skrivnost je, kako se je spremenil vsak od teh oblakov: zapletene galaksije zvezd, ki jih vidimo danes.

ANDREW FRUCHTER: Preprosto ne vemo, kako to počnejo, kako so galaksije nastale iz, ioniziranega vročega plina, ki je napolnil vesolje, je še vedno fizika, ki je v resnici še ne razumemo.

NARATOR: Natančno, kako so nastale galaksije, je desetletja vznemirjalo vodilne svetovne astronome in fizike, toda pred 6 meseci so znanstveniki našli dokaze za izjemen odgovor. Ekipa Nuker je skupina svetovno spoštovanih astronomov, vendar niso strokovnjaki za galaksije. So strokovnjaki za najbolj nasilne in uničujoče sile, ki jih pozna znanost: supermasivne črne luknje. Do nedavnega so bile supermasivne črne luknje zgolj teorija. To so velikanske črne luknje apokaliptičnega deleža.

KARL GEBHARDT: Supermasivne črne luknje so milijon do milijardo krat večja od mase običajne črne luknje.

PROF. SANDRA FABER (Nuker Team): Lahko napolnijo cel sončni sistem.

NARATOR: Supermasivna črna luknja je preprosto gravitacija ponorela. Predmet tako koncentrirane snovi je njegov gravitacijski vlek nenasiten. Nič mu ne more uiti, niti sama svetloba. Vse, kar pride blizu - plin, zvezde in celotni sončni sistemi - je posrkano v pozabo. Uničuje celo samo tkivo Vesolja. Če o vesolju razmišljate kot o vesoljsko-časovnem spletu, gravitacija navadnih zvezd in planetov ustvari vdolbino v tej mreži, toda neizmerna gravitacija supermasivne črne luknje je tako uničujoča, da izkrivlja prostor-čas do točke preloma. V središču supermasivne črne luknje je ena najbolj skrivnostnih stvari v fiziki - singularnost, točka, kjer prostor, čas in vsi znani zakoni fizike razpadajo.

SANDRA FABER: Kar se zgodi v središču singularnosti, je popolna skrivnost in njegovo reševanje bo zahtevalo novo fiziko, ki je trenutno nimamo. Nekateri ljudje mislijo, da lahko padete skozi singularnost in izskočite v drugem delu vesolja. Teorije singularnosti so, nekatere med njimi so zelo, zelo radikalne. Preprosto ne vemo.

PRIPOVEDALEC: Supermasivne črne luknje so tako bizarne, da so do nedavnega mnogi znanstveniki dvomili, da sploh obstajajo. Bili so skrajna ideja, ki so ji sanjali, da bi razložili zelo redko in oddaljeno vrsto galaksij: aktivne galaksije. To so med najsvetlejšimi predmeti v vesolju. Te galaksije imajo briljantno goreče jedro z velikimi curki energije, ki štrlijo iz središča. To divje srce briljantnega vročega plina se imenuje kvazar. Znanstveniki so menili, da lahko to vrtinčenje povzroči velika črna luknja, ki sesa plin in zvezde, ki se dobesedno hranijo v središču galaksije.

PROF. JOHN KORMENDY (Nuker Team): Ideja je v tem, da kvazarji, ki se nam zdijo tako svetle, niso črna luknja, supermasivna črna luknja, ampak plin, ki bo tik pred tem padel v supermasivno črno luknjo , ki zelo močno sije, preden izgine v črni luknji.

PRIPOVEDOVALEC: Ogromna črna luknja bi imela gravitacijski vlek, tako velik, da bi s skoraj svetlobno hitrostjo vrgel plin in zvezde okoli sebe. Silovito trčenje bi plin ogrelo na več kot milijon stopinj.

JOHN KORMENDY: Plin se v bistvu podrgne in postane zelo vroč in izredno vroč plin zelo močno sije.

PRIPOVEDALEC: Čeprav v resnici kvazar močno gori, je dejansko nemogoče ugotoviti, ali je na sredini črna luknja. Paradoksalno je, da črna luknja postane nevidna s tem, da pogoltne svetlobo. Tako že leta nihče ni mogel biti prepričan, če v središču teh čudnih aktivnih galaksij res obstajajo supermasivne črne luknje. Nukers so v zadnjih dveh desetletjih lovili te izmuzljive pošasti. Prva težava, s katero so se soočili, je bila dokazati, da supermasivne črne luknje sploh obstajajo. Tisto, kar bi morali odkriti, bi bilo bolj čudno, kot bi si večina ljudi lahko predstavljala. Eden prvih od Nukerjev, ki ga je poskušal najti, je bil Alan Dressler. Leta 1983 je prišel v teleskop Palomar v Kaliforniji, prepričan, da je našel način, da dokaže, da obstajajo supermasivne črne luknje.

DR. ALAN DRESSLER (Nuker Team): Črne luknje ne vidite neposredno - to je tisto, zaradi česar je črna luknja - torej tisto, kar iščete, je dokaz njene gravitacije, gledate, kako vleče zvezde, ki prihajajo v bližini.

NARATOR: Dressler je vedel, da čeprav je črna luknja nevidna, bi njena neizmerna gravitacija vrgla zvezde okoli nje s hitrostjo več kot 500.000 kilometrov na uro. Z merjenjem, kako hitro so se te zvezde gibale, je lahko dokazal, ali je v središču aktivne galaksije res črna luknja.

ALAN DRESSLER: V bližini sem izbral galaksijo, ki se imenuje NGC1068, aktivna galaksija, kar je pomenilo, da je v njej verjetno bila supermasivna črna luknja, vsaj tako smo želeli dokazati.

NARATOR: Da bi bil prepričan, da se zvezde v NGC1068 premikajo nenaravno hitro, jih je Dressler hotel primerjati z zvezdami v običajni galaksiji brez črne luknje. Zvezde, ki krožijo okoli šibkega težišča, bi se gibale s polovico hitrosti. Torej je za to primerjavo izbral čisto navadno sosednjo galaksijo Andromedo s tihim, neaktivnim središčem, kakršno je naše. Za merjenje hitrosti zvezd v teh dveh zelo različnih galaksijah je Dressler uporabil instrument, imenovan spektroskop. To obravnava spreminjajoči se vzorec svetlobe, ki prihaja iz zvezd, ko se vrtijo okoli jedra galaksije. Spektroskop prikazuje središče galaksije kot bel pas, gibanje zvezd okoli jedra pa sledi temni navpični črti. Če zvezde v središču galaksije krožijo počasi, potem temni pas ne bi pokazal nobenih sprememb, če pa potujejo z veliko hitrostjo, pihajo proti nam in na obe strani supermasivne črne luknje, potem mora temni pas pokazati nenaden premik skozi središče galaksije.

ALAN DRESSLER: Pričakoval bi, da se bo v tej temni črti videla precej hitra sprememba, tako da bo prišlo do zelo velike spremembe hitrosti z ene strani galaksije na drugo, zelo nenadoma, ravno nad sredino, in to bi kažejo, da so se zvezde zelo hitro gibale v središču galaksije zaradi vpliva velike mase v središču, supermasivne črne luknje.

PRIPOVEDALEC: V naslednjih nekaj nočeh je Dressler meril hitrost zvezd v NGC1068 in v Andromedi. Ko so iz teleskopa prišli rezultati, je zagledal nekaj povsem nepričakovanega. Slika iz aktivne galaksije, kjer je upal, da bo našel črno luknjo, je bila neberljiva. NGC1068 je bil predaleč, da bi teleskop dobil jasno sliko. Presenečenje je prišla iz Andromede, tihe, normalne galaksije tik ob nas.

ALAN DRESSLER: Bil sem presenečen, ko sem našel tisto, kar sem iskal, ne pa tam, kjer sem ga iskal. Ta tek v tem temnem pasu kaže, da so se zvezde na eni strani zelo hitro oddaljile od nas s hitrostjo 150 kilometrov na sekundo, kar je 500.000 kilometrov na uro.

PRIPOVEDALEC: Dressler je menil, da bi lahko zvezde tako hitro premikale samo eno: supermasivna črna luknja in ni bil sam. Kolega Nuker John Kormendy je našel popolnoma isto stvar.

JOHN KORMENDY: V trenutku, ko sem zagledal to mešanje, sem v bistvu takoj vedel, da obstaja zelo velika verjetnost, da bo to supermasivna črna luknja. Ko vidiš kaj takega, veš, da si na nečem.

NARATOR: Našli so dokaze o najstrašnejši sili v naravi, toda zaskrbljujoče je, da je ni bilo v kakšni daleč aktivni galaksiji. Ta supermasivna črna luknja je bila v čisto običajni galaksiji tik ob nas. Zdelo se je, da ima Andromeda črno luknjo, vendar ne svetlega kvazarja.

ALAN DRESSLER: Če je bila supermasivna črna luknja, zakaj ni svetila? To je nakazovalo, da ni nobenih stvari padlo noter. Mogoče bi lahko veliko galaksij imelo mirujočo fazo, ko bi imeli supermasivno črno luknjo, vendar jih niso hranili, zato niso svetili.

NARATOR: Nekaj ​​teoretikov je napovedalo prav to: supermasivne črne luknje bi lahko obstajale v dveh državah. Ko se napaja, velikanska črna luknja ustvari okoli sebe svetleč plinski disk, nato pa se iz neznanega razloga preneha hraniti, v središču galaksije pa grozi skrivnost temnega, smrtonosnega jedra in ena od teh temnih, tihih pošasti je bila sosednja galaksija. Odkritje masivne črne luknje, ki se nam skriva tako blizu, je povzročilo naslove po vsem svetu, a mnogim znanstvenikom je bilo novicam nemogoče verjeti. Niso se jim zdeli dokazi dovolj dobri za tako skrajno idejo. Tudi sami Nukerji so začeli dvomiti.

JOHN KORMENDY: Vedno obstaja nevarnost, da namesto črne luknje gre za gosto skupino nečesa drugega, kar je temno, to pa ni črna luknja.

PROF. DOUG RICHSTONE (Nuker Team): Mislil sem, da obstaja velika verjetnost, da smo storili strašno napako in da bo nekdo v enem letu napisal članek in pokazal, da smo kopica idiotov in da se bomo počutili strašno.

NARATOR: Da bi prepričali dvomljivce, so morali najti več supermasivnih črnih lukenj v mnogih več galaksijah. Za to so morali pogledati naprej v vesolje. Zato so se obrnili na vesoljski teleskop Hubble. Od leta 1994 je Hubble začel sistematično raziskovanje središč oddaljenih galaksij, ki iščejo opozorilni podpis zvezd, ki hitijo okoli supermasivne črne luknje.

(AKTUELNOST ZNANSTVENI ČAT)

Astronomi so začeli z ogledom aktivne galaksije M87. Po pričakovanjih je imel ogromno črno luknjo, ki je v vesolje izstrelila velik curek energije. Toda takrat, ko se je iskanje razširilo tudi na neaktivne galaksije, se je zgodilo nekaj neverjetnega. V vsaki galaksiji so znanstveniki našli dokaze za supermasivno črno luknjo.

BOGATI KAMEN S TESEM: M31 in M32.

KARL GEBHARDT: Skupaj je bilo najdeno približno 20-30 črnih lukenj.

NARATOR: Supermasivne črne luknje naj bi bile redke, toda Hubble jih je našel povsod, tako da so se hranile v aktivnih galaksijah in se tiho skrivale v običajnih galaksijah.

SANDRA FABER: Precej kmalu smo se navadili na to, da bi vse, kar si bomo ogledali, vsebovalo črno luknjo. Veste, po prvih treh ali štirih primerih smo se začeli spraševati: ali ima vsak črno luknjo?

DOUG RICHSTONE: Eden za drugim smo videli, kako se ta slika nekako pojavlja iz megle, da je vsaka galaksija ali skoraj vsaka galaksija imela v sebi supermasivno črno luknjo. Res je bilo presenetljivo.

NARATOR: Daleč od tega, da bi bili redki čudaki narave, so Nukerji začeli sumiti, da bi lahko imele vse galaksije v srcu ogromne črne luknje. Če bi bilo to res, bi revolucioniralo ideje o tem, kaj galaksija pravzaprav je. Bolj zaskrbljujoče je pomenilo, da se v središču naše lastne galaksije, Rimske ceste, skriva nadmasivna črna luknja. Andrea Ghez prihaja na Havaje v zadnjih petih letih in poskuša ugotoviti, ali je sredi Mlečne poti supermasivna črna luknja.

PROF. ANDREA GHEZ (Kalifornijska univerza v Los Angelesu): Ko sem prvič začel razmišljati o astronomiji, se mi ni niti sanjalo, da bi v središču naše galaksije lahko bila supermasivna črna luknja. Zamisel je bila, da so se galaksije vrtele okoli mase središča, ki je bilo samo zvezde, plin in prah in nič posebej eksotičnega.

NARATOR: Andrea Ghez uporablja teleskop, še močnejši od Hubbla - teleskop Keck, ki se nahaja na sveti gori Mauna Kea. Teleskop Keck je največji optični teleskop na svetu. Ima ogromno ogledalo, široko 10 metrov, sestavljeno iz 36 segmentov visoko poliranega aluminiziranega stekla.

ANDREA GHEZ: Teleskop Keck je čudovit teleskop za uporabo. Super je, ker je velik. To je primer, ko je večji boljši. Zbereš lahko veliko fotonov, vidiš lahko zelo šibke stvari in ti omogoča, da vidiš zelo fine podrobnosti.

PRIPOVEDALEC: Ghez štirikrat na leto teleskop osredotoči na zvezde v samem središču naše Rimske ceste. Išče kontrolne visoke hitrosti, ki razkrivajo prisotnost črne luknje. Središče Rimske ceste je tako blizu, teleskop Keck pa tako močan Ghez lahko vidi bližje središče galaksije kot kdaj koli prej.

ANDREA GHEZ: Tukaj je primer ene od slik, ki smo jo dobili ravno sinoči. Videti je bilo, bila je nekako tipična noč, ne najboljša noč, ne najslabša noč. Vsak od teh blobov tukaj je zvezda in kar vidite, je vsaka zvezda popačena - to počne atmosfera. Kot da bi gledali skozi ribnik, kot da bi radi pogledali peni na dnu ribnika in se voda premika, je videti popačeno in izgleda vsakič, ko pogledaš, drugače, zato je to ena izpostavljenost in naslednja izpostavljenost je videti to.

NARATOR: Z nalaganjem na tisoče teh slik, posnetih čez noč, lahko računalnik kompenzira izkrivljanje ozračja in ustvari podrobno sliko središča galaksije.

ANDREA GHEZ: Položaj zvezd lahko vidite zelo natančno. Če gremo tukaj v središče in ga povečamo, dejansko vidimo, da so proti središču našega vidnega polja šibkejše zvezde in so te zvezde izredno pomembne. Gibanje teh zvezd razkriva prisotnost črne luknje.

PRIPOVEDALEC: Ghez je sledil gibom teh zvezd zadnjih pet let. Če ne bi bilo črne luknje, bi se premikali zelo počasi, vendar je odkrila, da krožijo s hitrostjo več kot 1000 kilometrov na sekundo.

ANDREA GHEZ: Te zvezde, ki smo jih opazovali, so 2 svetlobna tedna od središča naše galaksije, zato njihovo gibanje, dejstvo, da gredo 1000 kilometrov na sekundo, pove, da je v dveh svetlobnih tednih 2 milijona krat več masa sonca snovi tam.

NARATOR: V vesolju je samo ena stvar tako gosta. Leži v središču te ogrlice predilnih zvezd je nadmasivna črna luknja. Ne vidiš, je pa tam. Najbolj uničujoča sila v vesolju se skriva v središču naše lastne galaksije, Rimske ceste. Zdaj je uganka za kozmologe vpliv na galaksijo okoli sebe. Če ima, kot se zdi zdaj, vsaka galaksija v srcu črno luknjo, to ne more biti naključje. Morda so črne luknje bistveni del tega, kaj so galaksije in kako delujejo.

SANDRA FABER: No, ko vemo, da so v vsaki galaksiji, je vprašanje, kaj počnejo? So temeljne narave ali pa so samo navadne? Ali resnično vplivajo na življenje galaksij ali je ravno obratno - ali galaksije vplivajo nanje? To poskušamo ugotoviti.

NARATOR: Ekipa Nukerja se je torej odločila ugotoviti, ali obstaja kakšna povezava med supermasivnimi črnimi luknjami in galaksijami okoli njih.

JOHN KORMENDY: Ko preučujete predmet, o katerem skorajda nič ne veste, morate najprej najti nekaj običajnega vzorca vedenja, kajti takšne stvari vas lahko naučijo nove znanosti.

PRIPOVEDALEC: Ena prvih stvari, ki so jo opazili, je bila nenavadna povezava med velikostjo galaksije in velikostjo črne luknje v sredini.

DR. JOHN MAGGORIAN (Nuker Team): Ugotovili smo, da obstaja povezava med maso črne luknje in maso okoliške gostiteljske galaksije v smislu, da imajo majhne galaksije majhne črne luknje približno milijon sončnih mas, velike galaksije pa velike črne luknje okrog milijarde sončnih mas.

PRIPOVEDALEC: Vsaka posamezna črna luknja je bila skoraj popolnoma sorazmerna z velikostjo svoje galaksije. Ne glede na to, kako velika ali majhna, je nenavadno galaksija vedno imela črno luknjo pol odstotka celotne mase.

JOHN MAGGORIAN: To je bilo presenetljivo in takoj privede do vprašanj: zakaj?

NARATOR: Nihče ni pričakoval, da bi lahko bila velikost črne luknje in velikost galaksije povezana. Predlagal je skrivnostno nevidno povezavo med galaksijo in njeno črno luknjo, toda kaj je to skrivnost, bi morali znanstveniki na rešitev čakati tri leta.

Prvi preboj se je zgodil, ko je bil vesoljski teleskop Hubble dodan nov instrument.

To je dramatično pospešilo odkrivanje novih črnih lukenj in dalo znanstvenikom veliko novih potencialnih možnih sledi. Podatki že tri leta prihajajo na Zemljo. Med tistimi, ki sta ga prebirala, sta dva mlada konkurenčna raziskovalca. Kar naj bi odkrili letos, bi svet kozmologije obrnilo na glavo.

LAURA FERRARESE: Vsak dan, ko grem v službo, v resnici ne vem, kaj se bo zgodilo, lahko pa računam, da bo vsak dan nekaj vznemirljivega.

KARL GEBHARDT: V zadnjih šestih mesecih je bilo fenomenalno z vidika raziskav črne luknje. Bili smo zelo navdušeni, te črne luknje najdemo v, v, v številkah, ki jih prej nismo mogli.

PRIPOVEDALEC: Karl Gebhardt in Laura Ferrarese sta poskušala najti temeljno povezavo, ki povezuje črne luknje in njihove galaksije, zato sta iskala vse različne značilnosti galaksij in iskala kakršne koli nove povezave, ki bi lahko dale namig. Toda šele ko so pogledali lastnost, imenovano sigma, se je skrivnost začela razpletati.

LAURA FERRARESE: Sigma je zelo, zelo modno ime za nekaj, kar je pravzaprav zelo preprosto.

PRIPOVEDALEC: Sigma je hitrost, s katero zvezde krožijo v zunanjem toku galaksije. Zvezde na robu galaksije so tako daleč od črne luknje, da njihova gravitacija popolnoma ne vpliva nanje.

JOHN KORMENDY: Te zvezde ne čutijo črne luknje, čutijo ostale zvezde v galaksiji, ne vedo ali skrbijo, da je črna luknja tam. Če bi odstranili črno luknjo stran od galaksije, bi se gibali s popolnoma enako hitrostjo.

PRIPOVEDALEC: Zaradi tega so znanstveniki verjeli, da nikakor ne more biti nobena povezava med velikostjo črne luknje in hitrostjo zvezd na robu galaksije. Izkazalo se jim je, da se motijo. Ko sta raziskovalca preiskovala nove podatke, sta najprej morala izračunati maso vsake črne luknje. Nato so ugotovili hitrost, s katero so se zvezde gibale na robu galaksije, in vse te številke narisali v graf.

KARL GEBHARDT: Ko so vstopili, sem vzel novo maso črne luknje in sigmo za to galaksijo in jo dodal svoji ploskvi.

PRIPOVEDALEC: Med njima ne bi smelo biti nobenega odnosa, a ko sta dodali vsako novo točko, ki označuje hitrost zvezd glede na maso črne luknje, se je začel pojavljati jasen vzorec. Na njihovo presenečenje so točke ležale v očitnem pasu čez graf. Lastnosti so bile jasno povezane: večja kot je črna luknja, hitrejša je bila hitrost zvezd na robu galaksije.

LAURA FERRARESE: Odkrili smo, da so supermasivne črne luknje v središču galaksij in same galaksije resnično tesno prepletene.

PRIPOVEDALEC: Zvezde na robu galaksije nimajo fizične povezave s črno luknjo. Vendar je njihova hitrost nekako tesno povezana z velikostjo črne luknje, oddaljene milijarde milj. Če dve stvari zdaj nista fizično povezani, to pomeni, da sta bili nekdaj v preteklosti.

KARL GEBHARDT: Dejstvo, da vidimo, da obstaja tako tesna povezava med hitrostjo zvezd in črno luknjo v sredini, je sonda za to, kar se je zgodilo zgodaj v galaksiji.

JOHN KORMENDY: Zakriči na vas nekaj, česar še ne razumete glede povezave med nastajanjem galaksij in črno luknjo.

PRIPOVEDALEC: Odnos kaže na izjemno idejo: da bi lahko bile galaksije in njihove velikanske črne luknje povezane že od rojstva. Pravzaprav so znanstveniki menili, da bi lahko supermasivne črne luknje celo sodelovale pri nastanku samih galaksij.

SANDRA FABER: Ta korelacija je najpomembnejša stvar, ki smo jo doslej izvedeli o supermasivnih črnih luknjah. Astronomi vedno iščejo korelacije. Kadarkoli najdete takšnega, ki je resnično tesen, kot je ta, je znak, da je tam nekaj osnovne fizike, ki jo morate iskati.

PRIPOVEDALEC: Fiziko, ki bi lahko pojasnila, kaj se dogaja, so pred leti predlagali teoretiki Martin Rees in Jo Silk. Jo Silk je večino svojega življenja poskušal razrešiti skrivnost nastajanja galaksij. Pred tremi leti je postalo jasno, da mu manjka bistvena sestavina. Če bi bila v vsaki galaksiji črna luknja, bi morali znanstveniki razložiti, kaj tam počnejo.

PROF. JOSEPH SILK (Univerza v Oxfordu): Ponovno smo morali razmisliti o svojih idejah o nastanku galaksij. Da bi razumeli prvo svetlobo vesolja, moramo resnično vključiti vlogo teh supermasivnih črnih lukenj v nastajanju galaksij.

PRIPOVEDALEC: Vse prejšnje ideje o nastajanju galaksij so domnevale, da se je plin v zgodnjem vesolju preprosto zgoščil in oblikoval zvezde in galaksije. Silk in Rees sta prišla na povsem drugačno idejo. Predlagali so, da bi se središče vsakega zgodnjega plinskega oblaka lahko zrušilo in nastalo velikanska črna luknja. Črna luknja bi se takoj začela napajati s plinom okoli sebe in ustvarjala briljantni kvazar. Svila je ugotovila, da bo energija tega novonastalega kvazarja povzročila močne temperaturne spremembe v okoliškem plinu. To bi povzročilo, da se plin okoli črne luknje in njenega novonastalega kvazarja zgosti v zvezde, kar dejansko pomeni, da bi črna luknja lahko pomagala sprožiti rojstvo galaksije.

JOSEPH SILK: O črnih luknjah običajno razmišljamo kot o uničujočih vplivih na njihovo okolico. V tem primeru so kreativni in zelo pozitivno vplivajo na nastanek galaksij.

PRIPOVEDALEC: Vendar je bilo še več. Ta teorija je predvidevala, kdaj in zakaj se bo črna luknja sčasoma prenehala hraniti in bo tiho. Izračunali so, da se bo to zgodilo, ko se bo napajalna črna luknja tako povečala, da bo ogromna količina energije, ki jo izliva iz njenega svetlega kvazarja, preostanek galaksije dobesedno prisilila izven njenega dosega.

JOSEPH SILK: Učinek je, da potisne veter proti okoliškemu plinu in odpelje okoliški plin kot snežni plug.

NARATOR: Z le vročim vrtinčastim kvazarjem na dosegu bi črna luknja to pogoltnila in nato nehala hraniti. V središču galaksije bi ostal neviden. Silk in Rees sta izračunala, da bo ta trenutek, ko bo črna luknja potisnila okoliško galaksijo, nenavadno odvisen od tega, kako hitro se gibljejo zvezde v zunanji galaksiji. Hitreje kot so te zvezde krožile, težje bi jih bilo odriniti in večja bi morala biti črna luknja, da bi proizvedla dovolj energije, da bi premagala gibanje krožijočih zvezd. Kar pomeni, da je velikost črne luknje na koncu odvisna od tega, kako hitro se zvezde premikajo v novonastali galaksiji okoli nje.

JOSEPH SILK: Če je naša teorija pravilna, mora obstajati preprosta povezava med maso osrednje črne luknje in hitrostjo ali sigmo zvezd v novonastali okoliški galaksiji.

PRIPOVEDALEC: In prav to je bilo pravkar najdeno. To pomeni, da je Silk in Reesova teorija morda prava in če je prav, da so supermasivne črne luknje pomagale sprožiti nastanek zvezd, potem mora to pomeniti, da so vse velikanske črne luknje in njihove galaksije povezane že od rojstva. Pomeni, da se odgovor na skrivnost nastajanja galaksij skriva v ustvarjanju supermasivnih črnih lukenj v njihovem srcu.

LAURA FERRARESE: Resnična posledica tega je, da je tisto, kar je nadzorovalo nastanek galaksije in karkoli je nadzorovalo nastanek supermasivne črne luknje, v bistvu isto, za vsem pa stoji samo ena stvar.

PRIPOVEDALEC: Odkritje je povzročilo senzacijo. Kar naenkrat so supermasivne črne luknje velika novica v kozmologiji.

KARL GEBHARDT: Z veseljem se pogovarjam z vami o nekaterih rezultatih, na katerih sem delal zadnjih nekaj mesecev.

ZNANSTVENEC: Verjamemo, da večina in morda vse galaksije vsebujejo supermasivne črne luknje na & hellip

LAURA FERRARESE: Resnično do pred petimi leti so bili ravno čudni, saj veste, zelo eksotične zanimivosti in zagotovo fascinantne, vendar resnično brez posledic in zdaj vemo, da to ni res. Supermasivne črne luknje so resnično temeljna sestavina galaksij in jih je treba upoštevati.

NARATOR: Teorija in opazovanje skupaj vodita znanstvenike k novemu pogledu na nastanek galaksij. To je še vedno le teorija in veliko podrobnosti je treba razdelati, če pa je res, potem bi se vse skupaj začelo takole. V zgodnjem vesolju, v času brezobličnega plina, bi vsak vrtinčast plinski oblak postal galaksija z enim ključnim dogodkom: ustvarjanjem požrešne črne luknje. Črna luknja bi se takoj začela pretakati skozi oblak plina. To bi sprožilo orjaške izbruhe nastajanja zvezd in galaksija bi zaživela. Sčasoma bi črna luknja in njen kvazar potisnili preostali del galaksije. Po sesanju kvazarja in brez ničesar, s čimer bi se lahko hranila, bi črna luknja ostala temna in tiha v središču galaksije. Torej, supermasivna črna luknja, sila strašnega uničenja, bi lahko bila tudi bistvena pri ustvarjanju naše galaksije. Kljub temu ne smemo podcenjevati njene latentne uničujoče moči. Andrea Ghez je na Havajih odkril novo odkritje. Odkrila je nov vir svetlobe v središču naše galaksije. Morda se črna luknja spet začne napajati.

ANDREA GHEZ: Kar naenkrat smo videli nekaj, kar je videti kot zvezda, vendar morda ni zvezda, je pa zagotovo nov objekt na našem zemljevidu in zanimivo je, da se nahaja tam, kjer mislimo, da je črna luknja.

NARATOR: Ghez misli, da bi ta svetlobni madež lahko bil nekaj neverjetnega.

ANDREA GHEZ: Ena od idej, ki me trenutno še posebej zanima, je ideja, da se morda črna luknja zdaj bolj hrani.

NARATOR: Tiha supermasivna črna luknja se lahko kadar koli znova začne hraniti. Luč lahko prihaja iz vročega plina, ko je vsesan v črno luknjo. Če bi bila ta luč samo še ena zvezda, bi krožila z ostalimi. Če je to črna luknja sama, potem naj ostane mirna. Torej, da bi ugotovila, ali se premika, je Andrea posnela dve fotografiji, eno maja in drugo julija.

ANDREA GHEZ: Če med njima utripamo naprej in nazaj, lahko vidite novi vir. Ogledate si lahko tudi druge zvezde, za katere smo rekli, da se gibljejo zvezde visoke hitrosti.

PRIPOVEDOVALEC: Čeprav se zvezde okoli njega premikajo, novi vir ostane miren. To nakazuje, da svetloba prihaja iz samega središča galaksije, same supermasivne črne luknje.Andrea misli, da svetloba, ki jo vidi, prihaja iz vročega plina, ki se vpije v vrtinec črne luknje. Torej, če se je naša črna luknja spet začela hraniti, bi to lahko vplivalo na Zemljo, čeprav smo oddaljeni 24.000 svetlobnih let?

ANDREA GHEZ: Nimamo popolnoma nobene nevarnosti, da bi nas pojedla supermasivna črna luknja in pravzaprav če mislimo, da črna luknja trenutno preživlja nekoliko večje hranjenje, je majhna, majhna v primerjavi s katero drugo galaksijo, galaksije to počnejo v resnici še vedno zelo mirna črna luknja. Kljub dejstvu, da bi lahko iz njega prihajalo do novih emisij, je še vedno izredno nizka.

NARATOR: Naša črna luknja ima zgolj ekvivalent majhnega prigrizka, ki se prehranjuje s kančkom plina, ki je zašel preblizu. Črna luknja se je pred milijardami let ustavila. Samo večja katastrofa bi lahko spet zagorela, nekaj dovolj silovitega, da bi zvezde vrglo iz varnosti roba naše galaksije v njeno smrtonosno srce in zdaj vemo, da se bo nekega dne lahko zgodila ta katastrofa. Januarja letos se je John Dubinski lotil izračuna končne usode naše galaksije, Rimske ceste, in usode naše najbližje sosede Andromede.

PROF. JOHN DUBINSKI (Univerza v Torontu): Galaksija Andromeda dejansko pada proti Mlečni cesti, kar pomeni, da se bosta v prihodnosti verjetno srečala bližje.

NARATOR: Trenutno se Andromeda giblje proti nam s hitrostjo 400.000 kilometrov na uro in znanstveniki mislijo, da nas bo nekega dne udaril. Tako se je Dubinski odločil, da bo ugotovil, kaj se bo zgodilo z nami čez 3 milijarde let, ko bosta galaksiji končno trčili. Po dolgem in zapletenem izračunu je bil rezultat živa slika bližajočega se trka. Podrobna napoved, kako se bo končala Mlečna pot.

JOHN DUBINSKI: Oblaki plina se med seboj udarijo pri teh ogromnih hitrostih, stotine kilometrov na sekundo, kar v bistvu ustvarja velike udarne valove, ki se skozi plin premikajo in segrejejo na visoko temperaturo.

PRIPOVEDALEC: V središče tega vrtinca je vreli plin vržen proti dvema konvergentnima črnima luknjama. Ta sproži silovito blaznost dvojnega hranjenja, ko se pošasti spiralno spuščata.

JOHN DUBINSKI: In sčasoma se bosta ti dve neodvisni črni luknji s svojimi akrecijskimi diski spirali skupaj in se združili ter tvorili še močnejšo črno luknjo.

PRIPOVEDALEC: Dubinski je ugotovil, da bo to silovito trčenje Zemljo in njen Sončev sistem izrinilo iz orbite. Čakata nas dve možni usodi. Če smo na eni strani galaksije, ko se zgodi ta spopad, bi nas lahko vrgli v praznino vesolja - če imamo srečo.

JOHN DUBINSKI: Druga možnost je, da smo v času trka na drugi strani galaksije, v tem primeru bi nas lahko vrgli naravnost v središče tega kaosa.

PRIPOVEDALEC: V aktivnem središču galaksije, ki se združuje, bo ogromna črna luknja, ki se napaja, sprožila velikanske zvezdne eksplozije in supernove. To je slaba novica za Zemljo.

JOHN DUBINSKI: Lahko pride do strašne katastrofe. Val sevanja eksplozivnega vala supernove bi udaril ozračje in ga v hipu prekuhal, zato ozračje ne bi več, morja bi zavrela v vesolje in Zemlja bi nazdravila.


Breaking Astronomy News: Kako nastajajo supermasivne črne luknje!

Raziskovalna skupina, ki jo vodijo znanstveniki z univerze v Cardiffu, pravi, da jim je bližje razumeti, kako se rodi supermasivna črna luknja (SMBH), zahvaljujoč novi tehniki, ki jim je omogočila, da z izjemnimi podrobnostmi povečajo enega od teh zagonetnih kozmičnih objektov.

Znanstveniki niso prepričani, ali so SMBH nastale v ekstremnih razmerah kmalu po velikem poku, v postopku, ki so ga poimenovali "neposredni kolaps", ali so bile veliko pozneje vzgojene iz "semenskih" črnih lukenj, ki so posledica smrti masivnih zvezd.

Če bi bila prejšnja metoda resnična, bi se SMBH rodile z izjemno velikimi masami - od sto tisoč do milijonov krat bolj masivne od našega Sonca - in bi imele določeno najmanjšo velikost.

Če bi bilo slednje resnično, bi se SMBH začele sorazmerno majhne, ​​približno 100-krat večje od mase našega Sonca, in bi se sčasoma začele povečevati s hranjenjem zvezd in plinskih oblakov, ki živijo okoli njih.

Astronomi si že dolgo prizadevajo najti SMBH z najmanjšo maso, ki so manjkajoči členi, potrebni za dešifriranje tega problema.

Slavna podoba Supermasivne črne luknje M87 & # 8211 to ni & # 8220quiet & # 8221 Črna luknja. Zasluge: Sodelovanje pri teleskopu Event Horizon et al.

V danes objavljeni študiji je ekipa pod vodstvom Cardiffa premaknila meje in razkrila eno najmočnejših SMBH, ki so jih kdaj koli opazili v središču bližnje galaksije in tehta manj kot milijonkrat večjo maso našega sonca.

SMBH živi v galaksiji, ki je znana kot "Mirachov duh", zaradi neposredne bližine zelo svetle zvezde z imenom Mirach, ki ji daje duhovno senco.

Ugotovitve so bile narejene z novo tehniko z Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), najsodobnejšim teleskopom, ki se nahaja visoko na planoti Chajnantor v čilskih Andih in se uporablja za preučevanje svetlobe nekaterih najhladnejših predmeti v vesolju.

"Zdi se, da ima SMBH v Mirachovem duhu maso znotraj obsega, ki ga napovedujejo modeli" neposrednega propada "," je povedal dr. Tim Davis s Fizične in astronomske šole Univerze v Cardiffu.

»Vemo, da je trenutno aktiven in požira plin, zato nekateri bolj ekstremni modeli„ neposrednega kolapsa “, ki ustvarjajo le zelo velike SMBH, ne morejo biti resnični.

"To samo po sebi še ni dovolj, da bi dokončno ugotovili razliko med" semensko "sliko in" neposrednim propadom "- za to moramo razumeti statistiko - a to je velik korak v pravo smer."

Črne luknje so predmeti, ki so se zrušili pod težo gravitacije in za seboj puščajo majhna, a neverjetno gosta področja vesolja, iz katerih ne more ubežati nič, niti svetloba.

SMBH je največja vrsta črne luknje, ki je lahko več sto tisoč, če ne milijardkrat večja od mase Sonca.

Menijo, da skoraj vse velike galaksije, kot je naša Mlečna pot, vsebujejo SMBH v svojem središču.

"SMBH so našli tudi v zelo oddaljenih galaksijah, saj so se pojavile le nekaj sto milijonov let po velikem poku," je povedal dr. Marc Sarzi, član ekipe dr. Davisa iz Observatorija Armagh in planetarija amp.

& # 8220Iščanje najmanjših supermasivnih črnih lukenj v bližnjih galaksijah bi nam lahko & # 8230 pomagalo razkriti, kako se [začnejo]. & # 8221 & # 8211 Dr Marc Sarzi, observatorij Armagh in planetarij

"To kaže na to, da bi lahko vsaj nekatere SMBH v zelo kratkem času postale zelo masivne, kar je težko razložiti v skladu z modeli za nastanek in razvoj galaksij."

"Vse črne luknje rastejo, ko pogoltnejo plinske oblake in motijo ​​zvezde, ki se jim odpirajo preblizu, a nekateri živijo bolj aktivno kot drugi."

"Iskanje najmanjših SMBH v bližnjih galaksijah," je nadaljeval dr. Sarzi, "bi nam torej lahko pomagalo razkriti, kako se SMBH začnejo"

V svoji študiji je mednarodna ekipa s povsem novimi tehnikami povečala pogled na srce majhne bližnje galaksije, imenovane NGC404, kot kdaj koli prej, kar jim je omogočilo, da opazujejo vrtinčaste oblake plina, ki so obdajali SMBH v središču.

Teleskop ALMA je ekipi omogočil razrešitev plinskih oblakov v osrčju galaksije in razkril podrobnosti, široke samo 1,5 svetlobna leta, zaradi česar je bil to eden izmed zemljevidov plina z najvišjo ločljivostjo, kdaj koli narejen iz druge galaksije.

Možnost opazovanja te galaksije s tako visoko ločljivostjo je ekipi omogočila premagati desetletje nasprotujočih si rezultatov in razkriti resnično naravo SMBH v središču galaksije.

"Naša študija dokazuje, da lahko s to novo tehniko resnično začnemo raziskovati lastnosti in izvor teh skrivnostnih predmetov," je nadaljeval dr. Davis.

"Če obstaja minimalna masa za supermasivno črno luknjo, je še nismo našli."

Rezultati študije so danes objavljeni v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.


Kako so se rodile prve supermasivne črne luknje Universe

Masivna črna luknja, prikazana levo na tej risbi, lahko hitro raste, saj intenzivno sevanje iz bližnje galaksije zaustavi nastajanje zvezd v svoji gostiteljski galaksiji. Zasluga za podobo: John Wise, Georgia Tech.

Supermasivne črne luknje živijo v središču zelo velikih galaksij, vključno z našo lastno galaksijo, Rimsko cesto.

Kako so nastale te velikanske črne luknje, je astrofizike že dolgo zmedlo.

Nov teoretični model, ki so ga razvili raziskovalec dublinske univerze John Regan in soavtorji, ponuja prepričljivo rešitev z uporabo sevanja iz sosednjih galaksij kot katalizatorja za nastanek supermasivnih semen črne luknje.

"Razumevanje, kako nastajajo supermasivne črne luknje, nam pove, kako se galaksije, vključno z našo, oblikujejo in razvijajo ter nam na koncu povejo več o vesolju, v katerem živimo," je dejal dr. Regan.

V računalniških simulacijah on in njegovi kolegi dokazujejo, da lahko črna luknja hitro zraste v središču protogalaksije, če bližnja protogalaksija oddaja dovolj sevanja, da izklopi svojo sposobnost tvorjenja zvezd.

Tako onemogočena gostiteljska protogalaksija raste do morebitnega propada in tvori črno luknjo, ki se napaja s preostalim plinom, kasneje pa prah, umirajoče zvezde in morda druge črne luknje, da postane super velikanska.

"Ko so protogalaksije v neposredni bližini, močno polje sevanja ene protogalaksije sterilizira drugo in s tem onemogoči njegovo sposobnost tvorjenja zvezd," so pojasnili znanstveniki.

"Sterilizirana galaksija pa še naprej raste v masi, vendar hitro doseže kritični prag, čez katerega je neizogibno nastanek velike črne luknje."

"Te masivne črne luknje nato še naprej zbirajo vse materiale, ki pridejo v njihov radij, vključno z drugimi črnimi luknjami in zvezdami."

"Najbolj požrešni rastejo svojo maso za skoraj milijon krat in prav te črne luknje vidimo kot kvazarje, ki svetijo po dolžini vesolja," so dejali.

"Bližnja galaksija ne more biti preblizu ali predaleč in tako kot načelo Zlatokos, prevroča ali prehladna," je opozoril član ekipe dr. John Wise iz Georgia Tech.

"Propad galaksije in nastanek črne luknje z miljo sončne mase v kozmičnem času traja 100.000 let & # 8212," je dodal član ekipe prof. Zoltan Haiman z univerze Columbia.

»Nekaj ​​sto milijonov let kasneje je prerasla v milijardo sončnih mas supermasivne črne luknje. To je veliko hitreje, kot smo pričakovali. "

Ugotovitve ekipe so bile objavljene na spletu 13. marca v reviji Astronomija narave.

Raziskovalci upajo, da bodo preizkusili svojo teorijo, ko bo NASA-in vesoljski teleskop James Webb, naslednik Hubbla, prihodnje leto stopil v internet in posnel slike iz zgodnjega vesolja.

John A. Regan et al. 2017. Hitro nastajanje masivnih črnih lukenj v neposredni bližini embrionalnih protogalaksij. Astronomija narave 1, številka članka: 0075 doi: 10.1038 / s41550-017-0075


Kolosalne prvinske zvezde so morda zasejale supermasivne črne luknje

Zdi se, da so supermasivne črne luknje, ki se skrivajo v središču večine galaksij, vključno z našo, tako velike, tako da so milijarde let požirale snov. Toda nova študija kaže, da so morda ubrali bližnjico in začeli življenje kot hipotetična, prvotna supermasivna zvezda, veliko večja od današnjih, ki je eksplodirala v ogromni supernovi. In morda bomo kmalu lahko zaznali ostanke.

Črne luknje večinoma spadajo v dva različna razreda glede na njihovo maso. Obstajajo zvezdne masne črne luknje, katerih mase so med približno pet in nekaj desetkrat večje od mase Sonca. Nastanejo, ko nekatere zvezde izčrpajo zalogo goriva in se sesedejo nase. Na drugem koncu lestvice so supermasivne črne luknje z množicami milijonov ali celo milijardami Soncev.

Na splošno velja, da prva v milijarde let preraste v drugo, ko požre prah, plin, zvezde, planete, druge črne luknje in vse drugo, kar se odpravi preblizu. To hipotezo potrjujejo številni dokazi o novem razredu, imenovanem vmesne masne črne luknje, z masami med 100 in 10 000-krat večjo od mase Sonca.

Na žalost zgodba ni tako preprosta. Zdi se, da zgodnje zvezde dosegajo 100 do 200 sončnih mas in če bi se zrušile v črne luknje, bi morale dolgo časa pogoltniti ogromno snovi, da bi zrasle v supermasivne pošasti. V mnogih primerih preprosto ni dovolj "hrane". Poleg tega so opazovanja pokazala, da so se te velikanske črne luknje pojavile dokaj zgodaj v življenju vesolja, zato dobesedno ne bi smelo biti dovolj časa, da bi s to metodo zrasli tako veliko.

Zgodbo o nastanku supermasivnih črnih lukenj astronomi močno preiskujejo, toda ena zanimiva možnost je, da so ubrali bližnjico, rojeni iz "supermasivnih" zvezd z množicami na območju deset tisoč Soncev. Te absolutne zveri bi bile veliko bolj množične kot katera koli zvezda, ki smo jo kdajkoli videli, in ker se fizika morda ne sešteva, je njihov obstoj sporen. Bi pa bili primerna razlaga.

"V zgodnjem vesolju je lahko majhno število prvih zvezd z več deset tisoč sončnimi masami," pravi Ke-Jung Chen, avtor študije. "Verjetno bodo rodovniki supermasivnih črnih lukenj v galaksijah , ker bolj množično kot je seme črne luknje, bolj učinkovito je pogoltniti okoliško snov. Črnim luknjam ni treba vzdrževati visoke stopnje prirastka, da bi hitro rasle! "

Težaven del je zanje najti neposredne dokaze, kajti če bi obstajali, bi verjetno vsi pred milijardami let propadli v črne luknje. Večina zagovornikov teorije supermasivnih zvezd napoveduje, da bi se neposredno sesuli, ne da bi šli v supernovo - Chen pa se s tem ne strinja.

V prispevku iz leta 2014 je Chen predstavil model, kako bi lahko prvotna supermasivna zvezda s približno 55.000 sončnimi masami doživela supernovo, ki jo povzroči eksplozivno izgorevanje helija. V novi študiji sta Chen in njegova ekipa simulirala sevalno dinamiko tovrstnih dogodkov in ugotovila, da bi morali desetletja po dogodku oddajati svetleč sij. To bi bilo videti izjemno rdeče zaradi pojava rdečega premika, kjer širjenje vesolja razteza valovne dolžine svetlobe proti rdečemu koncu spektra.

Najbolj zanimivo je, da bi to moralo biti vidno v bližnjih infrardečih raziskavah, kot je prihajajoči vesoljski teleskop James Webb. To, kot pravi ekipa, pomeni, da bi lahko kmalu zaznali nadpožar teh supermasivnih zvezdnih supernov in potrdili hipotezo.

Ali pa morda ne bomo ničesar našli in jih lahko prečrtali s seznama. Kakorkoli že, to je še en razlog za navdušenje nad lansiranjem težko pričakovanega naslednika Hubbla.

Raziskava je bila objavljena v reviji Mesečna obvestila Kraljevskega astronomskega društva.


27: Aktivne galaksije, kvazarji in supermasivne črne luknje

  • Prispevali Andrew Fraknoi, David Morrison in amp Wolff idr.
  • Vir: OpenStax

V prvi polovici dvajsetega stoletja so astronomi vesolje galaksij gledali na večinoma miren kraj. Predvidevali so, da so galaksije nastale pred milijardami let in se nato počasi razvijale, ko so se populacije zvezd v njih oblikovale, starale in umirale. Ta mirna slika se je v zadnjih nekaj desetletjih dvajsetega stoletja popolnoma spremenila.

Danes lahko astronomi vidijo, da vesolje pogosto oblikujejo nasilni dogodki, vključno s kataklizmičnimi eksplozijami supernov, trki celih galaksij in izjemnim izlivom energije, ko snov sodeluje v okolju zelo velikih črnih lukenj. Ključni dogodek, ki je začel spreminjati naš pogled na vesolje, je bilo odkritje novega razreda predmetov: kvazarji.

  • 27.1: Kvazarji Prvi odkriti kvazarji so bili videti kot zvezde, vendar so imeli močno radijsko oddajanje. Njihovi spektri vidne svetlobe so se sprva zdeli zmedeni, potem pa so astronomi ugotovili, da imajo veliko večje rdeče premike kot zvezde. Doslej dobljeni spektri kvazarja kažejo rdeče premike od 15% do več kot 96% svetlobne hitrosti. Opazovanja s Hubblovim vesoljskim teleskopom kažejo, da kvazarji ležijo v središčih galaksij in da lahko spirale in eliptiki vsebujejo kvazar.
  • 27.2: Supermasivne črne luknje - kaj v resnici so kvazarji Tako aktivna galaktična jedra kot kvazarji energijo pridobivajo iz materiala, ki pada proti masivni črni luknji in tvori vroč akrecijski disk okoli nje. Ta model lahko upošteva veliko količino oddane energije in dejstvo, da se energija proizvaja v sorazmerno majhnem prostoru. Prav tako lahko pojasni, zakaj je curke, ki prihajajo iz teh predmetov, videti v dveh smereh: te smeri so pravokotne na priraščevalni disk.
  • 27.3: Kvazarji kot sonde evolucije v vesolju Kvazarji in galaksije vplivajo drug na drugega: galaksija oskrbuje črno luknjo z gorivom, kvazar pa segreva in moti plinske oblake v galaksiji. Ravnotežje med tema dvema procesoma verjetno pomaga razložiti, zakaj se zdi, da je črna luknja vedno približno 1/200 mase sferične izbokline zvezd, ki obkroža črno luknjo. Kvazarji so bili pred milijardami let veliko bolj pogosti kot zdaj, astronomi pa domnevajo, da označujejo zgodnjo fazo nastajanja galaksij.
  • 27.E: Aktivne galaksije, kvazarji in supermasivne črne luknje (vaje)

Sličice: Najgloblja slika neba v vidni svetlobi (levo) prikazuje ogromno število galaksij na majhnem delu neba, le 1/100 območja polne Lune (kreditna sprememba dela NASA, ESA, H. Teplitza in M. Rafelski (IPAC / Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) in Z. Levay (STScI)).


Nova študija pravi, da niso vse črne luknje začele življenje kot zvezde

Avtorica Nicole Karlis - Keith A. Spencer
Objavljeno 30. junija 2019 10:00 (EDT)

Delnice

Astrofiziki so našli posredne dokaze o nastanku črnih lukenj, ki bi, če bi jih potrdili, lahko podkrepili naše razumevanje teh zvezdnih pojavov.

Članek, ki sta ga v časopisu Astrophysical Journal Letters objavila raziskovalca Shantanu Basu in Arpan Das z Univerze v Zahodnem Ontariu, dokazuje, da je možno, da nastanejo supermasivne črne luknje, ne da bi prišlo do eksplozije zelo velike zvezde. Študija pravi, da nekatere supermasivne črne luknje v zelo kratkem času rastejo zelo hitro in nato nenadoma nehajo rasti. Novi model znanstvenikom ponuja razlago o tem, kako so nastale črne luknje v zelo zgodnjih fazah našega vesolja.

"To je posreden opazovalni dokaz, da črne luknje izvirajo iz neposrednih kolapsov in ne iz zvezdnih ostankov," je v sporočilu za javnost dejal Basu, profesor astronomije na Univerzi v Zahodnem Ontariu.

Večina črnih lukenj, ki jih poznamo, je ustvarjenih v osrčju zelo velikih zvezd, veliko mase večje od našega sonca. Zvezde po definiciji zlivajo manjša atomska jedra v težja, v procesih, ki v zvezdi ustvarjajo zaporedoma večja in težja jedra. V dovolj masivni zvezdi z zelo gostim jedrom bo gravitacijska sila sčasoma premagala druge odbojne sile, ki ohranjajo jedra narazen, kar bo povzročilo spontani kolaps v eno samo točko, katere hitrost uhajanja je večja od svetlobne hitrosti - definicija, črna luknja.

Takšni kolapsi so običajno povezani s spremljajočo masivno eksplozijo zunanje lupine plina in prahu omenjene zvezde. Te eksplozije ustvarjajo zvezdne meglice, iz katerih nastajajo nove zvezde in sončni sistemi (vključno z našim).

Toda obstoj nadmasivnih črnih lukenj, ki presegajo deset ali dvajsetkrat večjo maso od našega sonca, je astronomom predstavljal problem. Kako so nastali, če ne iz ene same zvezde, ki se seseda? Scenarij "neposrednega kolapsa", za katerega Basu in Das zagotavljata dokaze, kaže, da je možna velika količina medzvezdnega plina in prahu (ne zvezda), ki jo je treba spontano poriniti v neverjetno masivno črno luknjo - veliko večjo od tistih, ki so jih ustvarile posamezne zvezde, ki gredo v supernovo.

Astronom Ethan Siegel je v članku iz Forbesa prej pojasnil teoretični postopek neposrednega kolapsa:

Območje vesolja se sesuje in tvori zvezde, medtem ko je bližnje območje vesolja tudi pretrgalo gravitacijski kolaps, vendar zvezd še ni oblikovalo.

Območje z zvezdami oddaja močno sevanje, kjer fotonski tlak preprečuje, da bi se plin v drugem oblaku razdrobil v potencialne zvezde.

Oblak se še naprej ruši in to monolitno. Odganja energijo (sevanje), vendar brez zvezd znotraj.

Ko presežemo kritični prag, se ta ogromna količina mase, morda več sto tisoč ali celo milijone krat večja od mase našega Sonca, neposredno sesuje in tvori črno luknjo.

Iz tega ogromnega, zgodnjega semena je enostavno dobiti supermasivne črne luknje preprosto s pomočjo fizike gravitacije, združitve, povečanja in časa.

"Supermasivne črne luknje so imele le kratek čas, ko so lahko hitro rasle, nato pa so se v nekem trenutku zaradi vsega sevanja v vesolju, ki so ga ustvarile druge črne luknje in zvezde, njihova proizvodnja ustavila," je dejal Basu. . "To je scenarij neposrednega propada."

V zadnjih desetih letih je bilo odkritih več supermasivnih črnih lukenj, ki imajo milijardo krat večjo maso od sonca. Zdi se, da so se te supermasivne črne luknje v našem vesolju pojavile 800 milijonov let po velikem poku - razmeroma hitro, glede na to, da naj bi galaksije začele nastajati šele milijardo let po velikem poku. Ti dve dejstvi sta na videz povezani, saj se domneva, da imajo vse galaksije v središču supermasivno črno luknjo, okoli katere krožijo ostali predmeti v galaksiji.

Te zgodnje vesoljske črne luknje so izzvale naše razumevanje njihovega nastanka in rasti v vesolju. Marca so astronomi objavili, da so v zgodnjem vesolju odkrili 83 novih supermasivnih črnih lukenj, ki predstavljajo čas, ko je bilo vesolje staro manj kot dve milijardi let.

Bilo je veliko leto za raziskave črne luknje. 10. aprila je Event Horizon Telescope Collaboration (EHT) predstavil prvo neposredno podobo črne luknje. Nejasen kompozit je utelešal dve stoletji napredka v matematiki, znanosti in elektroniki. Pred podobo so bile na voljo samo umetniške ilustracije, ki so prikazovale skrivnostne singularnosti, ki zaradi svojih ogromnih množic upogibajo vesoljsko-časovni kontinuum in ustvarjajo takšno gravitacijsko silo, da niti svetloba ne more uiti.

Nicole Karlis

Nicole Karlis je zaposlena v Salonu. Tweet ji @nicolekarlis.

Keith A. Spencer

Keith A. Spencer je višji urednik za Salon. Vodi Salonovo poklicno znanost, tehnologijo, gospodarstvo in zdravje. Njegova knjiga "Ljudska zgodovina Silicijeve doline: kako tehnološka industrija izkorišča delavce, krši zasebnost in spodkopava demokracijo" je izšla leta 2018. Sledite mu na Twitterju pri @keithspencer ali na Facebooku tukaj.

VEČ OD Keith A. SpencerFOLLOW keithspencer


Prvič doslej smo & # 8217 videli, kako se črno luknja tiho rodi & # 8212 supernova ni potrebna

Astronomi so bili prvič v zgodovini priča umirajoči zvezdi, ki je odšla v črno luknjo. Presenetljiv del? Te pomembne priložnosti ni zaznamovala ognjena supernova.

Rastoča lupina (od leve proti desni) propadle rdeče supergiganske nove.
Slikovni krediti NASA.

Zvezda oddaje je / je bila N6946-BH1, masivno zvezdno telo, ki je približno 25-krat večje od našega sonca. Včasih je bil v galaksiji NGC 6946 ali & # 8220Fireworks Galaxy & # 8221, tako imenovani zaradi svojih spektakularnih in pogostih napadov aktivnosti supernove, oddaljen približno 22 milijonov svetlobnih let. Od leta 2009 se je N6946-BH1 začel nekoliko svetleti in do leta 2005 se je zdelo, da je popolnoma izginil.

Da bi ugotovili, kaj se je zgodilo z zvezdo, je skupina raziskovalcev pod vodstvom Christopherja Kochaneka, profesorja astronomije na Državni univerzi Ohio in uglednega učenjaka za opazovalno kozmologijo v Ohiu, opozorila na poslovni konec Velikega binokularnega teleskopa (LBT) na NGC 6946. , da pobere kakršno koli infrardeče sevanje, ki ga oddaja zvezda. Zvezde & # 8217 niso našli, raje so bili presenečeni, ko je videla, da je črna luknja tiho nastala, potem ko je NGC 6946 izginil.

Odhod brez poka

Kochanek vodi ekipo astronomov, ki so zadnjih 7 let preživljali po vesolju z LBT in iskali & # 8220core propadov masivnih zvezd, ki tvorijo črne luknje brez svetlečih & # 8221 novih, vendar je to prva, ki so jo prepoznali.

Ko je NGC 6946 izumrl, so vesoljski teleskop Hubble usmerili pogled proti njegovi lokaciji, da bi ugotovili, ali je le zatemnil pod vidnimi nivoji, in vesoljski teleskop Spitzer, da bi ugotovili, ali s te točke odhaja infrardeče sevanje & # 8212 kar bi bil znak, da je zvezdo zakril oblak prahu ali misli plinov.

Vsi odčitki so bili negativni, zato so instrumenti poročali, da tam, kjer je bil N6946-BH1, ni bilo nobene zvezde. S postopkom izločanja je ekipa na koncu ugotovila, da se nam je zvezda sesula v črno luknjo pod nosom.

Ne vemo natančno, kako bi lahko potekal ta prehod, ne da bi prišlo tudi do supernove. Tako tudi ne vemo, kako pogosto se to zgodi, toda Scott Adams, prvi avtor in nekdanji študent države Ohio, ki je doktoriral. s prispevkom je lahko podal predhodno oceno.

& # 8220N6946-BH1 je edina verjetno propadla supernova, ki smo jo našli v prvih sedmih letih naše raziskave. V tem obdobju se je v galaksijah, ki smo jih spremljali, zgodilo šest normalnih supernov, kar kaže na to, da 10 do 30 odstotkov masivnih zvezd umre kot propadle supernove, "je dejal.

Seveda je to groba ocena, toda dokler ne opazimo več črnih lukenj, ki se tvorijo na ta način, je dobra smernica.

Prikrite dojenčke

Te črne luknje brez nove so rezultat tega, kar je ekipa sploh želela odkriti. Želeli so razumeti, kako lahko nastanejo masivne črne luknje - # 8212, kakršne je eksperiment LIGO zaznal z gravitacijskimi valovi - # 8212 po supernovih.

Ko pomislite, supernove so zelo neučinkovit, skoraj neintuitiven način oblikovanja črne luknje. Med supernovo bo zvezda odpihnila večino svojih zunanjih plasti in pomemben del svoje mase & # 8212 in večja kot je zvezda, večjo maso izvrže. Torej & # 8217d potrebujete resnično debelo zvezdo na zgornjih koncih rdeče supergigantske lestvice, da dobavite smešne količine snovi, potrebne za supernovo, in vam še vedno ostane dovolj za ogromno črno luknjo, kakršno je pobral LIGO.

Avtorji opozarjajo na pomanjkanje & # 8220 visoko masovnih rdečih supergigantov SN # 8221, kar pomeni, da v resnici ne vidimo črnih lukenj, ki nastanejo po razstrelitvi teh zvezd. Priča tega tihega rojstva bi lahko pomagala razložiti, zakaj supernove redko vidimo v teh zvezdah, je dejal Kochanek, medtem ko je še vedno pojasnil, zakaj je okoli toliko velikih črnih lukenj. Skupina ocenjuje, da bi se lahko do 30% takšnih zvezd tiho sesulo v črne luknje, ne da bi prišlo do kakšne supernove.

& # 8220 Tipičen pogled je, da lahko zvezda tvori črno luknjo šele, ko gre supernova, & # 8221 pravi Kochanek.

& # 8220 Če lahko zvezda manjka od supernove in kljub temu naredi črno luknjo, bi to pomagalo razložiti, zakaj supernov ne vidimo iz najbolj masivnih zvezd. & # 8221

Skupina zaključuje, da če bi N6946-BH1 potrdili kot propadlo supernovo, bi to razložilo pomanjkanje rdečih črnih lukenj supergiantskih sirov, pa tudi to, kako so sploh nastale nekatere bolj množične.

Celoten članek & # 8220 Iskanje propadlih supernov z velikim binokularnim teleskopom: omejitve 7 let podatkov & # 8221 je bilo objavljeno v reviji Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.


Ali lahko katera zvezda kdaj tvori supermasivne črne luknje? - astronomija

Število registriranih učencev: 24 tisoč.

Участвовать бесплатно

Znanost je v eksploziji podatkov, astronomija pa vodi. Sodobni teleskopi proizvedejo terabajtov podatkov na opazovanje in simulacije, potrebne za modeliranje našega opaznega vesolja, potisnejo superračunalnike do svojih meja. Za analizo teh podatkov morajo biti znanstveniki sposobni računalniško razmišljati za reševanje problemov. V tem tečaju boste raziskali izzive dela z velikimi nabori podatkov: kako implementirati algoritme, ki delujejo, kako uporabljati baze podatkov za upravljanje vaših podatkov in kako se učiti iz svojih podatkov z orodji za strojno učenje. Poudarek je na praktičnih veščinah - vse dejavnosti bodo potekale v Pythonu 3, sodobnem programskem jeziku, ki se uporablja v astronomiji. Ne glede na to, ali ste že znanstvenik, se učite za to ali vas zanima samo, kako sodobna astronomija deluje 'pod pokrovom motorja', vam bo ta tečaj pomagal raziskovati astronomijo: od planetov, pulzarjev do črnih lukenj. Opis predmeta: 1. teden: Razmišljanje o podatkih - Načela računalniškega mišljenja - Odkrivanje pulzarjev na radijskih slikah 2. teden: Veliki podatki upočasnjujejo stvari - Kako ugotoviti časovno zapletenost algoritmov - Raziskovanje črnih lukenj v središčih masivnih galaksij Teden 3: Poizvedovanje po podatkih s pomočjo SQL - Kako uporabiti zbirke podatkov za analizo vaših podatkov - Raziskovanje eksplanetov v drugih sončnih sistemih 4. teden: Upravljanje vaših podatkov - Kako nastaviti baze podatkov za upravljanje vaših podatkov - Raziskovanje življenjskega cikla zvezd v našem 5. tednu Galaksije: Učenje iz podatkov: regresija - Uporaba orodij za strojno učenje za raziskovanje vaših podatkov - Izračun rdečih premikov oddaljenih galaksij 6. teden: Učenje iz podatkov: klasifikacija - Uporaba orodij za strojno učenje za razvrščanje vaših podatkov - Raziskovanje različnih vrst galaksij Vsak teden bo imel tudi intervju s strokovnjakom za astronomijo, ki temelji na podatkih. Upoštevajte, da predpostavljamo nekaj znanja Pythona, vključno s spremenljivkami, nadzornimi strukturami, podatkovnimi strukturami, funkcijami in delom z datotekami.

Получаемые навыки

Programiranje na Python, strojno učenje, uporabno strojno učenje, SQL

Рецензии

To je odličen tečaj za vse, ki se želijo ukvarjati z naravoslovjem z astronomskimi nabori podatkov. Predavanja so jasna in zanimiva, dejavnosti pa dobro strukturirane. Ta tečaj mi je bil zelo všeč!

Odličen tečaj z dobrim ravnotežjem kode in koristmi od razumevanja, kako koda deluje - se je izkazal za odličen uvod v astronomijo in gradnjo samozavesti v Pythonu.

Veliki podatki naredijo stvari počasnejše

V tem modulu raziskujemo idejo o skaliranju vaše kode. Nekateri algoritmi se dobro prilagajajo, ko se nabor podatkov povečuje, drugi pa postanejo nemogoče počasni. Oglejmo si nekaj razlogov za to in na primeru navzkrižnega ujemanja astronomskih katalogov pokažemo, kakšne izboljšave lahko naredite.

Предаватели

Tara Murphy

Simon Murphy

Besedilo video

[GLASBA] Če pogledate jasno noč navzgor, lahko vidite zvezde, ki se širijo po nebu v vse smeri, razen če ste v mestu, v tem primeru pa imate srečo, da sploh vidite zvezde. Če pa imate dovolj sreče, da ste v temnem prostoru stran od mestnih luči, boste morda celo videli pas Mlečne ceste, ki se razteza od enega obzorja do drugega. To je disk naše lastne galaksije, kjer je koncentracija zvezd tako gosta, da je videti kot mlečni svetlobni trak, saj naše oči ne morejo razlikovati posameznih zvezd. Toda tisto, kar vidimo z očmi, je le majhen del celotne slike. Naše oči lahko zaznajo samo svetlobo in vidni del elektromagnetnega spektra. Kako bi bilo videti nebo, če bi naše oči videle radijske valove ali rentgenske žarke? Galaksije niso sestavljene samo iz zvezd, vsebujejo tudi veliko plina in prahu, v središču vseh velikih galaksij pa je supermasivna črna luknja, milijone ali celo milijarde krat večja od mase našega sonca, stisnjena v vesolje manjši od našega sončnega sistema. Čeprav so v primerjavi z obsegom celotne galaksije zelo majhne, ​​imajo lahko te črne luknje velik vpliv na rast in nastanek galaksije. V primerih, ko je v osrednjem delu galaksije veliko plina, se lahko ta material s pomočjo akrecijskega diska prilepi v črno luknjo in pri tem sprosti veliko energije. Temu pravimo aktivno galaktično jedro ali AGN. Sevanje, ki ga proizvaja AGN, je tako svetlo, da lahko zasenči celotno galaksijo in proizvede veliko več energije kot vse zvezde galaksij & # x27s skupaj. Proces kopičenja lahko tvori tudi velike curke močnih magnetnih polj, ki izhajajo iz črne luknje. In hitro premikajoči se elektroni, ki se vrtijo okoli teh magnetnih polj, proizvajajo ogromne količine radijskih emisij. Ti radijski curki lahko zrastejo do ogromnih velikosti, včasih pa segajo daleč dlje od galaksije in so dolgi milijoni svetlobnih let. Priskrbijo lahko tudi informacije o preteklih dejavnostih osrednje črne luknje. Podobno kot lahko različne plasti kamnin in usedlin na zemeljski površini omogočajo vpogled v pretekla geološka okolja, so v strukturi radijskih curkov označene različne dobe akrecijske aktivnosti. Vendar nimajo vseh galaksij AGN in vse AGN ne proizvajajo radijskih curkov. Dejansko samo približno 10% aktivnih galaktičnih jeder proizvaja radijske curke. Odkrivanje, kaj povzroča aktivno jedro in zakaj imajo le nekateri ogromne curke, je eno ključnih neodgovorjenih vprašanj o nastanku galaksij. Preučevanje teh galaksij v različnih delih elektromagnetnega spektra nam daje dopolnilne informacije o različnih delih aktivnih galaktičnih jeder. Na primer sevanje iz akrecijskega diska je najsvetlejše pri optičnih in ultravijoličnih valovnih dolžinah. Medtem ko infrardeče sevanje prihaja iz prašnih predelov, ki obkrožajo črno luknjo. Curki proizvajajo veliko radijskih emisij, vroč plin pa v okolici osrednje črne luknje lahko povzroči rentgenske emisije. Da bi popolnoma razumeli fiziko v teh galaksijah, moramo vse te informacije sestaviti, da dobimo popolno sliko AGN. [GLASBA]


Severozahodni Zdaj

Zasluge: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Yusef-Zadeh et al. B. Saxton (NRAO / AUI / NSF)

EVANSTON - V središču naše galaksije, v neposredni bližini njene supermasivne črne luknje, je območje, ki ga močne plimovalne sile preplavijo in se kopajo z močno ultravijolično svetlobo in rentgenskim sevanjem. Astronomi že dolgo domnevajo, da v teh težkih razmerah ne podpirajo nastajanja zvezd, zlasti zvezd z majhno maso, kot je naše sonce.

Nova opažanja mednarodne astronomske ustanove ALMA (Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array) kažejo drugače, glede na novo objavljene ugotovitve, ki jih je vodil astronom Severozahodne univerze Farhad Yusef-Zadeh.

ALMA je razkril opozorilne znake 11 zvezd z majhno maso, ki se v treh svetlobnih letih tvorijo nevarno blizu supermasivne črne luknje Rimske ceste, ki je astronomom znana kot Strelec A * (Sgr A *). Na tej razdalji bi morale biti plimovalne sile, ki jih vodi supermasivna črna luknja, dovolj energične, da raztrgajo oblake prahu in plina, preden lahko tvorijo zvezde.

Prisotnost teh novoodkritih protozvezdnic (tvorna stopnja med gostim oblakom plina in mlado, svetlečo zvezdo) kaže na to, da pogoji, potrebni za rojstvo zvezd z majhno maso, lahko obstajajo tudi v enem najbolj turbulentnih predelov naše galaksije in morda v podobnih krajih po vsem vesolju.

"Kljub vsem verjetnostim vidimo najboljše dokaze, da se zvezde z majhno maso presenetljivo tvorijo blizu supermasivne črne luknje v središču Rimske ceste," je dejal Zadeh, vodilni avtor v časopisu. "To je res presenetljiv rezultat, ki kaže, kako močna je lahko tvorba zvezd, tudi na najbolj neverjetnih mestih."

Podatki ALMA tudi kažejo, da so ti protozvezdniki stari približno 6000 let. "To je pomembno, ker gre za najzgodnejšo fazo nastajanja zvezd, ki smo jo našli v tem zelo sovražnem okolju," je dejal Zadeh.

Skupina raziskovalcev je te protozvezdnike prepoznala tako, da je videla klasične "dvojne režnje" materiala, ki vsakega od njih nosijo. Te kozmične oblike, podobne peščeni uri, kažejo na zgodnje faze nastajanja zvezd. Molekule, tako kot ogljikov monoksid, v teh režnjih močno žarijo v milimetrski valovni dolžini, kar lahko ALMA opazi z izjemno natančnostjo in občutljivostjo.

Protozvezde nastajajo iz medzvezdnih oblakov prahu in plina. Gosti žepi materiala v teh oblakih se pod lastno gravitacijo sesedejo in rastejo tako, da iz svojih matičnih oblakov kopičijo vedno več plina, ki tvori zvezde. Del tega padajočega materiala pa nikoli ne pride na površino zvezde. Namesto tega se izvrže kot par visokohitrostnih curkov s severnega in južnega pola protostara. Izredno turbulentna okolja lahko motijo ​​normalno procesijo materiala na protozvezdo, medtem ko lahko močno sevanje - iz masivnih bližnjih zvezd in supermasivnih črnih lukenj - razstreli matični oblak, kar ovira nastanek vseh zvezd, razen najbolj masivnih.

Galaktično središče Rimske ceste se s svojo črno luknjo s štirimi milijoni sončne mase nahaja približno 26.000 svetlobnih let od Zemlje v smeri ozvezdja Strelec. Ogromne zaloge medzvezdnega prahu zakrivajo to območje in ga skrivajo pred optičnimi teleskopi. Radijski valovi, vključno z milimetrsko in submilimetrsko svetlobo, ki jo vidi ALMA, lahko prodrejo v ta prah, kar daje radijskim astronomom jasnejšo sliko o dinamiki in vsebini tega sovražnega okolja.

Predhodna opazovanja regije, ki je obkrožala Sgr A *, sta Zadeh in njegova ekipa razkrila več masivnih zvezd dojenčkov, vendar ugotovitev ni bila dokončna. Ti predmeti, znani kot proplydi, so skupne značilnosti v bolj umirjenih območjih, ki tvorijo zvezde, kot je meglica Orion. Nove meritve zagotavljajo bolj prepričljive dokaze o dejavnostih nastajanja mladih zvezd. Čeprav je galaktično središče izzivalno okolje za nastanek zvezd, lahko posebno gosta jedra vodikovega plina prestopijo potreben prag in ustvarijo nove zvezde.

Nova opazovanja ALMA pa so razkrila nekaj še bolj izjemnega, znake, da se v enem parseku - pičlih treh svetlobnih letih - od osrednje črne luknje galaksije oblikuje 11 nizko masnih protozvezdnikov. Zadeh in njegova ekipa sta z ALMA potrdila, da so mase in hitrosti prenosa - sposobnost protozvezdnih curkov, da plujejo skozi okoliški medzvezdni material - skladne z mladimi protozvezdnicami, ki jih najdemo po disku naše galaksije.

"To odkritje dokazuje, da nastajanje zvezd poteka v oblakih, ki so presenetljivo blizu Strelca A *," je povedal Al Wootten iz Nacionalnega radijskega astronomskega observatorija v Charlottesvilleu v Virginiji in soavtor tega prispevka. "Čeprav ti pogoji še zdaleč niso idealni, lahko predvidevamo več poti za nastanek teh zvezd."

Da bi se to zgodilo, bi morale zunanje sile stisniti oblake plina blizu središča naše galaksije, da bi premagale nasilno naravo regije in omogočile, da gravitacija prevzame in tvori zvezde. Astronomi domnevajo, da bi lahko visokohitrostni plinski oblaki pomagali pri nastajanju zvezd, ko se silijo skozi medzvezdni medij. Možno je tudi, da bi curki iz same črne luknje lahko plužili v okoliške plinske oblake, stisnili material in sprožili ta izbruh zvezd.

"Naslednji korak je natančnejši pregled, da potrdimo, da okoli teh novonastalih zvezd krožijo diski prašnega plina," je povedal Mark Wardle, astronom z Univerze Macquarie v Sydneyju v Avstraliji, in sodelavec ekipe. "Če je tako, je verjetno, da bodo iz tega materiala sčasoma nastali planeti, kot to velja za mlade zvezde na galaktičnem disku."

Nacionalni radioastronomski observatorij je objekt Nacionalne znanstvene fundacije, ki ga v skladu s sporazumom o sodelovanju izvajajo Associated Universities, Inc.


Poglej si posnetek: Kedy Dôjde Ropa? (December 2022).