В центре Млечного Пути найдены десятки доселе неизвестных черных дыр5 апреля 2018
В центре Млечного Пути, то есть нашей галактики, обнаружены десятки черных дыр, сообщают американские ученые.
Это открытие подтверждает появившуюся десятилетия назад теорию, согласно которой сверхмассивные черные дыры, которые образуют ядра большинства галактик, окружены многими менее крупными черными дырами.
Однако до сих пор все наблюдения центра Млечного Пути, где находится ближайшая к Земле сверхмассивная черная дыра, не находили подтверждения этой теории.
Результаты последнего исследования публикуются в журнале Nature.
Чарльз Хейли из Колумбийского университета в Нью-Йорке и его коллеги изучили архивы данных космической рентгеновской лаборатории НАСА "Чандра" и пришли к выводу, что в центре нашей галактики находится множество черных дыр.
По их словам, они обнаружили не менее 12 маломассивных бинарных систем, в которых звезда вращается вокруг невидимого объекта - черной дыры.
Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути, известная как Стрелец А* (Sgr A*), окружена горячим радиоизлучающим газовым облаком, что представляет собой идеальные условия для возникновения массивных звезд.
Эти звезды зарождаются и умирают в таком облаке, они могут превращаться в черные дыры.
Кроме того, черные дыры за пределами этого газового облака, насколько известно, в процессе потери своей энергии могут оказаться под влиянием Sgr A* и испытывать его гравитационное влияние.
Некоторые из них затем создают бинарные системы с ближайшей звездой.
Когда они подходят к Sgr A* на слишком близкое расстояние, приливные силы, вырабатываемые притяжением черной дыры, разрывают их на части, порождая мощные вспышки света.
Слабые, но заметные вспышки"Центр галактики настолько отдален от Земли, что эти вспышки лишь раз в 100 или 1000 лет достаточно мощны, чтобы мы их могли зафиксировать", - говорит профессор Хейли.
Вместо этого Хейли и его коллеги решили изучить вспышки рентгеновского излучения.
Эти пучки света, говорит профессор, обладают относительно низкой яркостью, но происходят относительно часто, и у них необычный спектр.
"Изолированные, одинокие черные дыры просто черны, они никак себя не проявляют, - говорит он. - Но когда черная дыра спаривается с маломассивной звездой, это приводит к вспышке рентгеновского излучения. Оно не столь яркое, но отличается постоянностью и его можно обнаружить".
12 бинарных системПоиск подобных рентгеновских излучений в архивах "Чандра" обнаружил около 12 подобных бинарных систем в радиусе до трех световых лет от Sgr A*.
Рассмотрев характеристики и расположение этих бинарных систем, ученые пришли к выводу, что, вероятно, вокруг Sgr A* может находиться от 300 до 500 подобных систем, и вплоть до 10 тысяч изолированных черных дыр.
По словам профессора Хейли, результаты исследования доказывают существовавшую до сих пор теорию, а также, значительно продвинут исследование гравитационных волн.
Так как если мы знаем число черных дыр в центре типичной галактики, мы сможем лучше предсказать поведение связанных с ними гравитационных волн, считает профессор Хейли.
Существование гравитационных вол предсказывал еще Альберт Эйнштейн, но обнаружены они были лишь в 2015 году.
Среди прочего, гравитационные волны возникают в результате столкновения черных дыр.
https://www.bbc.com/russian/news-43649131======================================
Черные дыры не только пожирают звезды, они могут зажигать их заново Николай Воронин
Корреспондент по вопросам науки и технологий, Би-би-си
4 сентября 2018
О том, что черные дыры могут разрывать звезды на части и пожирать их останки, ученым известно давно. Однако лишь сейчас выяснилось, что черные дыры обладают и другой способностью - заново "оживить" умирающую звезду.
Во всяком случае, именно такой вывод следует из математической модели команды астрофизиков Чарлстонского колледжа.
Новое исследование, запланированное к публикации в следующем номере журнала Astrophysical Journal, может разрешить одну из главных загадок, окружающих черные дыры.
"Лебединая песня"
Обычно, если звезда подходит слишком близко к черной дыре, можно считать, что ее дни сочтены.
Гравитация приливных сил - наподобие тех, что вызывают на Земле приливы и отливы, только в миллионы раз сильнее, - сплющивает звезду и разрывает ее на куски, а затем черная дыра окончательно пожирает то, что от нее осталось.
Но если звезда относится к типу белых карликов (в такой рано или поздно, как полагают, превратится и наше Солнце), то её смерть может оказаться весьма эффектной. Примерно как на этой картинке.
Перед поглощением термоядерные реакции внутри белого карлика окончательно затухают. Но, как показывают новые расчеты, когда приливные силы начинают одновременно сжимать и растягивать звезду в разных направлениях, колоссальное давление может заново - пусть и ненадолго - запустить в звездном ядре термоядерный процесс.
Умирающая звезда вспыхивает в последний раз - перед тем как погибнуть навсегда.
Тут, впрочем, и кроется главная загадка: для оживления звезды требуется черная дыра средней массы. А таких во Вселенной учёные пока не нашли ни одной.
Неуловимая загадкаВо Вселенной известны два типа черных дыр. Первые образуются в результате гравитационного коллапса умирающей звезды - их называют черными дырами звездных масс и они всего лишь примерно в 100 раз тяжелее Солнца.
Именно от столкновения двух подобных объектов по Вселенной разошлись гравитационные волны, впервые зафиксированные учеными в 2015 году. Уже в 2017-м за это открытие была присуждена Нобелевская премия по физике.
Кроме того, есть супермассивные черные дыры - они тяжелее нашего Солнца в сотни тысяч, миллионы и даже миллиарды раз. Например, в центре нашей галактики Млечный путь находится черная дыра под названием Стрелец A*, масса которой превышает солнечную примерно в 4 млн раз.
Теоретически должен существовать и третий тип - где-то посередине между этими двумя - но таких черных дыр астрономы пока не обнаружили. Первый перспективный кандидат появился лишь в этом году - но его статус ещё нужно будет подтвердить.
Новое открытие может помочь ученым отыскать другие черные дыры средней массы, отслеживая "предсмертные вспышки" звёзд.
"Очень важно знать, сколько их существует - таких черных дыр средней массы, - поскольку это поможет ответить на вопрос, откуда берутся сверхмассивные дыры", - объясняет руководитель исследования, профессор астрофизики Чарлстонского колледжа Крис Фраджайл.
"Если нам удастся отыскать такие объекты с помощью этого механизма, это будет невероятным достижением", - уверен он.
https://www.bbc.com/russian/features-45400214==============================================
Голодная черная дыра, пожирающая звезду, может быть недостающим звеном эволюции ВселеннойПол Ринкон Научный редактор, BBC News
1 апреля 2020
Черная дыра "засветилась", когда стала пожирать оказавшуюся рядом звезду (рисунок художника)
Команда астрономов обнаружила самые веские на сегодняшний день свидетельства существования класса черных дыр, до сих пор остававшихся неуловимыми.
Этот класс черных дыр средней массы считается самым любопытным, поэтому ученые были так воодушевлены, когда одна из них выдала свое существование, начав пожирать звезду, которая оказалась слишком близко к ней.
Наблюдать черные дыры непосредственно невозможно, и ученые делают выводы об их существовании и устройстве косвенными методами.
Черные дыры средней массы в первую очередь интересны тем, что считаются недостающим звеном в понимании процесса эволюции звезд.
"Черные дыры средней массы - очень скрытные объекты, поэтому прежде чем установить, что мы имеем дело именно с ней, так важно тщательно рассмотреть и отсечь все иные возможные объяснения тому, что мы обнаружили, - говорит руководитель исследовательской группы, доктор Дачэн Линь из Университета Нью-Гэмпшира. - Именно это и позволил нам сделать телескоп "Хаббл" в случае с нашим кандидатом".
Еще в 2006 году рентгеновская орбитальная обсерватория НАСА "Чандра" и рентгеновский космический телескоп Европейского космического агентства XMM-Newton заметили мощную вспышку космического излучения, получившую название 3XMM J215022.4−055108.
Природа этой вспышки, по словам доктора Линя, подразумевала всего два возможных варианта: это была либо отдаленная (за пределами нашей Галактики) черная дыра средней массы, пожирающая звезду, либо охлаждающаяся нейтронная звезда в нашей Галактике".
Нейтронные звезды, по современным представлениям, это сжатые до крохотного размера останки бывшей звезды, возникшие после ее взрыва.
Что такое черная дыра? Черная дыра - это область пространства-времени, сила гравитации в которой настолько велика, что покинуть ее не могут никакие объекты или волны, в том числе свет
Несмотря на название, черная дыра на самом деле не пуста изнутри. Напротив, она заполнена огромной массой материи, сжатой в небольшом объеме, что создает огромную силу притяжения
Вокруг черной дыры располагается область, называемая горизонтом событий. Это воображаемая граница в пространстве, "точка невозврата", после пересечения которой вырваться из гравитационной ловушки уже невозможно
Чтобы понять, с каким из двух возможных вариантов они имеют дело, астрономы направили на источник рентгеновской вспышки космический телескоп "Хаббл".
Телескоп позволил с высокой степенью уверенности утверждать, что источник вспышки находился не в области Млечного пути, а исходил от отдаленного и плотного скопления звезд на окраинах другой галактики. Именно в таком месте астрономы и ожидали обнаружить черную дыру средней массы.
По словам доктора Линя, телескоп "Хаббл" практически подтвердил это предположение. Сверхмассивные черные дыры часто располагаются в центрах галактик. К примеру, у нашей родной галактики Млечный путь есть своя сверхмассивная дыра под названием Стрелец А*.
Обнаруженная черная дыра (обведена кружком) находится на окраине отдаленной галактики
Обнаружить черные дыры средней массы намного сложнее. Их гравитация не настолько мощная - а значит, и активность доступных для наблюдения космических процессов значительно ниже. К тому же располагаются они в областях с довольно разреженной материей: проще говоря, поблизости редко попадаются звезды, которые можно было бы притянуть и поглотить - а именно этот процесс рождает мощную вспышку рентгеновского излучения.
По сути астрономам нужно было буквально поймать такую черную дыру с поличным, когда она пожирает случайную звезду.
В поисках подходящего кандидата доктор Линь и его коллеги просмотрели тысячи снимков, сделанных обсерваторией XMM-Newton. Рентгеновское свечение раздираемой на части звезды позволило им установить массу этой черной дыры, которая в 50 тыс. раз превосходит массу нашего Солнца.
Ученым и раньше попадались кандидаты на звание черной дыры средней массы, но, по словам доктора Линя, пример с пожиранием звезды стал самым убедительным. Между тем эти черные дыры могут дать ключ к пониманию эволюции их самих и космоса в целом.
К примеру, исследователей очень интересует вопрос, образуются ли со временем сверхмассивные черные дыры из дыр средней массы, постепенно увеличиваясь в размерах. Астрономы также хотят понять, как формируются дыры средней массы и часто ли они возникают в плотных скоплениях звезд, подобно этой.
"Изучение зарождения и эволюции черных дыр средней массы в итоге объяснит, как в центрах крупных галактик появились сверхмассивные черные дыры", - убеждена коллега доктора Линя из Университета Тулузы, доктор Натали Уэбб.
https://www.bbc.com/russian/news-52124013=============================================
"Практически у вас во дворе": черная дыра, которая находится так близко, что ее можно найти без телескопаАлина Исаченко Би-би-си
7 мая 2020
Обнаруженная учеными тройная звездная система с черной дырой звездной массы в центре находится к нам так близко, что ее можно увидеть невооруженным глазом.
Совершенное при помощи нового способа наблюдений открытие заставляет думать, что подобных объектов в относительной близости от Солнечной системы значительно больше, чем полагали до сих пор.
Черная дыра, обнаруженная исследователями из Европейской южной обсерватории в Чили (ESO), находится на расстоянии всего в 1000 световых лет от Земли - ближе к Солнечной системе, чем любая другая из найденных раньше.
Она располагается к нам настолько близко, что зоркий наблюдатель в Южном полушарии в ясную ночь может увидеть две звезды, вращающиеся вокруг нее, даже без бинокля.
Расстояние в тысячу световых лет может показаться огромным в земных масштабах, но по космическим меркам это практически рядом.
Для сравнения, черная дыра, расположенная в центре нашей галактики Млечный Путь, находится в 25 тыс. световых лет от Солнца. А черная дыра, которую удалось сфотографировать группе ученых в прошлом году, находится на расстоянии около 50 млн световых лет, или почти 500 квинтиллионов (500 миллионов триллионов) километров.
Черная дыра, об обнаружении которой было объявлено 6 мая, входит в состав созвездия Телескоп и находится в центре тройной звездной системы HR 6819. По любопытному совпадению, ученые обнаружили этот объект, отследив движение обращающейся вокруг него пары звезд при помощи телескопа.
Хотя саму черную дыру увидеть невозможно, ее сопровождают две довольно яркие звезды, которые видны в телескоп как одна сияющая точка.
Основываясь на характере свечения, исходящего от нее, астрономы изначально предполагали, что имеют дело с двойной звездой.
Однако исследователи из ESO посредством мощного телескопа с диаметром зеркала 2,2 м, установленного на горе Ла-Силья в южной части пустыни Атакама, смогли отследить характер вращения двух этих звезд и обнаружить признаки наличия третьего, невидимого объекта.
Анализируя полученные даные, они заметили, что одна из двух видимых звезд совершает полный оборот вокруг некоего объекта каждые 40 дней, в то время как вторая находится на значительном расстоянии.
"Очевидно, что незримый объект с массой, в четыре раза превышающей солнечную, не может быть ничем иным, как черной дырой", - говорит руководитель исследовательской группы, обнаружившей объект, Томас Ривиниус.
"В масштабах Млечного пути она находится у вас практически на заднем дворе", - добавляет ученый.
Что такое черная дыра?Image caption Обычно черные дыры выявляют благодаря их взаимодействию с другими космическими телами - например, когда она пожирает близлежащую звезду
Черная дыра - это область пространства-времени, сила гравитации в которой настолько велика, что покинуть ее не могут никакие объекты или волны, в том числе свет
Несмотря на название, черная дыра на самом деле не пуста изнутри. Напротив, она заполнена огромной массой материи, сжатой в небольшом объеме, что создает огромную силу притяжения
Вокруг черной дыры располагается область, называемая горизонтом событий. Это воображаемая граница в пространстве, "точка невозврата", после пересечения которой вырваться из гравитационной ловушки уже невозможно.
Астрономы считают, что это открытие - верхушка айсберга, и в нашей Галактике может находиться множество черных дыр, подобных этой.
"Должно быть, там сотни миллионов таких звезд, но пока нам известно всего несколько, - говорит Томас Ривиниус. - Более четкое понимание того, на что следует обращать внимание, поможет нам в поиске".
Результаты своего открытия ученые описали в статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics.
Чаще всего черные дыры обнаруживают благодаря своего рода актам насилия, которые она совершает над находящимися в сфере ее притяжения другими космическими телами. Черная дыра в системе HR 6819 - один из первых подобных объектов звездной массы, который напрямую не взаимодействует с окружающим космосом, что делает ее подлинно черной дырой.
"Узнавать про тигровых акул интересней, чем про кильку"О том, как ученым удалось выявить эту черную дыру и как изучение подобных таинственных объектов может помочь в изучении устройства Вселенной, Русская служба Би-би-си спросила профессора Российской академии наук (РАН) астрофизика Сергея Попова.
Би-би-си: Как именно обнаружили эту черную дыру?Сергей Попов: Черная дыра входит в состав тройной системы. Есть тесная пара из двух объектов и третий объект, вращающийся снаружи по широкой орбите. При помощи телескопа можно изучать внешнюю звезду и один из объектов во внутренней системе.
Ученые пытались понять, что из себя представляет третий невидимый объект. В частности, изучали скорости движения двух видимых звезд в этой системе, и при обработке данных оказалось, что невидимый объект, скорее всего, и есть черная дыра.
Именно таким способом предлагали искать черные дыры 50-60 лет назад, когда еще не знали ни одной.
Технически это трудно реализовать в массовом порядке, ведь мы не знаем, куда надо смотреть. Поэтому необходимо просеивать огромное количество звезд, чем и занимаются ученые.
Начиная с 1970-х гг., черные дыры обнаруживали в двойных системах по рентгеновскому излучению: ярких рентгеновских источников на небе не так уж много - гораздо меньше чем звезд. И в них часто центральными объектами, на которые течет звездное вещество, оказываются черные дыры.
В итоге, только в нашей Галактике мы знаем десятки двойных систем с черными дырами благодаря рентгеновским наблюдениям.
Однако, похоже, что в ближайшие годы основные прибавления в зоопарке известных дыр в двойных системах будут связаны не с рентгеновской, а с оптической астрономией. Эта методика будет применяться чаще, потому что такие исследования можно проводить с помощью относительно недорогих телескопов.
Би-би-си: Чем это открытие так важно?В первую очередь, это интересно для тех, кто изучает эволюцию двойных и тройных звезд. Насколько я знаю, это первая черная дыра в тройной системе. Это красиво выглядит, но фундаментальной значимости, кроме как особенности эволюции двойных-тройных систем, она, на мой взгляд, не представляет.
Это открытие еще нуждается в подтверждении - например, независимыми группами ученых. В отличие от недавней фотографии черной дыры - большого проекта со множеством участников, в случае небольших проектов часто оказывается, что система нуждается в более тщательном изучении и доработке, чем сделано в самой первой статье.
Например, когда в ноябре прошлого года группа астрономов заявила об обнаружении необычайно массивной черной дыры в двойной системе, ученые бросились все проверять. И оказалось, что дыры там нет.
Будем надеяться, что в данном случае открытие не отменят. К тому же остаются сомнения, что это в самом деле ближайшая из известных черных дыр. Точность измерения расстояний пока недостаточно высока, и, может быть, предыдущий рекорд - принадлежащий, кстати, рентгеновской двойной системе, - устоит.
Би-би-си: Почему черные дыры важны для научного мира и для нас? Что они нам могут рассказать?Черные дыры - загадочные объекты, пользующийся особой популярностью у широкой публики. В самом деле, это уникальные объекты, в них действие гравитации проявляется самым сильным и интересным образом.
Это приводит ко всяким необычным эффектам, с которыми мы не сталкиваемся в реальной жизни. Например, очень сильное искривление траектории световых лучей, сильное замедление времени. Эти эффекты можно измерить с помощью точных приборов и на Земле, но в черных дырах это проявляется гораздо сильнее, чем и объясняется дополнительный интерес к ним.
Основная значимость изучения черных дыр - в том, что они помогают нам приблизиться к пониманию фундаментальных свойств гравитации.
То, с чем мы не сталкиваемся в реальной жизни, часто вызывает больший интерес. Например, гигантская китовая акула ненамного интереснее кильки с точки зрения фундаментальной биологии: и те, и другие - рыбы. Но с кильками мы постоянно сталкиваемся, а китовых акул видим в основном по телевизору.
В этом смысле людям интереснее узнать про китовых акул, чем про килек. Хотя с точки зрения физиологии рыб разница не такая уж большая.
https://www.bbc.com/russian/features-52580276======================================
Космический монстр, съедающий по Солнцу на обед Леонид Лунеев Би-би-си
5 июля 2020
Любой школьник (если он, конечно, учится в старших классах и не самый последний двоечник) знает, что с черными дырами лучше не связываться: затянут - и поминай как звали, уж такая у них природа.
Понятно, что астрономам известно о черных дырах гораздо больше, но даже профессионалы были поражены, когда выяснили, что открытая в 2018 году дыра растет с рекордной для всей вселенной скоростью. За день она способна съесть Солнце и уже набрала массу, равную 34 миллиардам таких солнц как наше, что выводит ее в лигу уже не сверхмассивных, а ультрамассивных черных дыр.
"Масса этой дыры в 8 тысяч раз больше, чем у черной дыры в центре Млечного пути, - поясняет астроном Кристофер Онкен из Австралийского национального университета в Канберре. - Если бы наша дыра была такой же прожорливой, она бы уже проглотила две трети всех звезд в нашей галактике".
К счастью, монстр находится за миллиарды световых лет от нас, в центре галактики, у которой даже нет вразумительного имени, только набор букв и цифр SMSS J215728.21-360215.1 (профессионалы между собой называют ее просто J2157).
И все же дыра из J2157 в первую очередь интересна ученым не своим аппетитом, и даже не ее нынешними размерами, - имеются дыры и побольше - а тем, что она образовалась вскоре после Большого взрыва, когда вселенная была совсем молодой - ей тогда было около миллиарда лет.
Открытие этой дыры, по словам Онкена, бросает вызов сложившейся космологической модели, потому что всегда считалось, что на формирование сверхмассивной черной дыры уходит много времени и очень много материи. Так что сверхмассиваня дыра, скрывающаяся в ранней вселенной - это уже сверхзагадка.
"Что представляет собой эта галактика, одного из гигантов ранней вселенной? Или же черная дыра успела проглотить большую часть своего окружения? Это нам еще предстоит выяснить, - пишет Онкен в издании Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
https://www.bbc.com/russian/features-53287987=========================================
В паутину гигантской черной дыры попали целые галактики. Ученые разглядели это в гигантский телескоп1 октября 2020
Когда вселенная была совсем молода - не старше миллиарда лет, в ней завелся чудовищный паук - сверхмассивная черная дыра, поймавшая в свою гравитационную паутину сразу шесть галактик, которые так там и остались.
Эти галактики были обнаружены Очень большим телескопом (ОБТ, он так и назывется официально), который принадлежит Европейской южной обсерватории (ЕЮО). Собственно, ОБТ состоит из четырех отдельных и четырех вспомогательных оптических телескопов, объединённых в одну систему. Они установлены на горе Серро-Параналь в Чили.
"Наше исследование основывалось на желании понять пожалуй самые загадочные астрономические объекты - сверхмассивные черные дыры, возникшие в молодой вселенной", - поясняет суть своей работы, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, руководитель проекта, астроном Национального института астрофизики в Болонье Марко Миньоли.
По его словам, обнаруженные галактики "запутались в космической паутине" из газа, простирающейся в 300 раз дальше, чем наш Млечный путь, в центре которой тоже находится сверхмассивная черная дыра.
Свет от этой паутины, окружающей черную дыру массой, в миллиард раз превышающей массу нашего Солнца, шел до нас со времени, когда Вселенной было всего 900 млн лет, то есть вскоре после момента Большого взрыва.
"Мы смогли найти важный кусок пока еще не полной мозаики, а именно информацию о том, как быстро после Большого взрыва стали формироваться и расти такие объекты, как черные дыры", - говорит соавтор исследования, коллега Миньоли по институту, астроном Роберто Джилли.
Действительно, первые черные дыры, которые, как считается, образовались в результате коллапса первых звезд, должны были расти очень быстро, чтобы за сравнительно небольшой промежуток времени достичь столь впечатляющей массы.
Но астрономы никак не могли понять, откуда же бралось такое количество строительного материала для черных дыр.
И вот теперь паучья сеть с запутавшимися в ней галактиками показала, что там содержалось достаточно газа, чтобы превратить обычную черную дыру в центре этой системы в сверхмассивного гиганта.
Другой вопрос - как возникла сама эта сеть? Астрономы полагают, что разгадка кроется в огромных сгустках загадочной темной материи. Считается, что обширные пространства, заполненные этой невидимой материей, на заре зарождения вселенной притягивали большие объемы газа. И уже вместе газ и эта материя формировали похожие на паутину структуры, в которых эволюционировали галактики и черные дыры.
"Наши открытия поддерживают теорию о том, что наиболее отдаленные от нас и самые массивные черные дыры формируются и растут в сгустках темной материи, а то, что мы ранее не наблюдали такие структуры говорит лишь о том, что наши поисковые возможности были ограничены", - объясняет еще один соавтор исследования, Колин Норман из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе.
Действительно, запутавшиеся в паутине галактики были обнаружены на самом пределе возможностей современных телескопов, и это были самые яркие галактики. Так что не исключено, что это лишь вершина айсберга, и в дальнейшем, с появлением новых, более совершенных приборов, к ним присоединятся новые галактики, которые удерживает возле себя сверхмассивная черная дыра.
https://www.bbc.com/russian/news-54346077=========================================
Темная лошадка: ближайшую к Земле черную дыру нашли в созвездии Единорога Николай Воронин
Корреспондент по вопросам науки
24 апреля 2021
Ученые из Университета штата Огайо обнаружили уникальную черную дыру, побившую сразу два астрономических рекорда.
Во-первых, она расположена ближе всех прочих к нашей Солнечной системе - расстояние до нее почти втрое меньше, чем до предыдущего "рекордсмена".
Во-вторых, из всех когда-либо открытых подобных объектов этот - самый крошечный. Настолько, что не вписывается в существующую классификацию - для нее придется придумывать новую категорию.
Разумеется, назвать черную дыру "крошечной" можно только по космическим меркам: она все равно примерно втрое тяжелее Солнца, то есть почти в миллион раз превышает по массе нашу планету.
"Близко" - когда речь о расстояниях между астрономическими объектами - понятие тоже весьма относительное. Обнаруженная черная дыра расположена в одной с нами галактике Млечный путь, в созвездии Единорога, однако от Земли ее все равно отделяют примерно 1500 световых лет.
Впрочем, по космическим меркам это действительно почти что рукой подать. Для сравнения: расположенная в центре Млечного пути сверхмассивная черная дыра Стрелец A* находится дальше от Земли примерно в 18 раз.
А на единственной в своем роде фотографии, опубликованной учеными два года назад, запечатлен горизонт событий черной дыры (Мессье 87), откуда свет шел до Земли примерно в 36 тысяч раз дольше.
Авторы открытия уже успели окрестить карликовую черную дыру Единорогом - за ее уникальность и расположение. А поскольку в английском языке созвездия носят традиционные латинские названия, заголовок опубликованной по этому поводу статьи (A Unicorn in Monoceros) представляет собой игру слов и переводится как "Единорог в Единороге".
"То, что такую черную дыру удалось найти в нашей галактике - потрясающая новость, - заявил Би-би-си Оливер Йенрих, возглавляющий в Европейском космическом агентстве департамент астрофизических исследований. - Тем более что метод, с помощью которого она была обнаружена, может помочь найти и другие черные дыры звездной массы, которые пока не удавалось обнаружить традиционными методами".
Что такое черная дыра?
Обычно черные дыры выявляют благодаря их взаимодействию с другими космическими телами - например, когда она пожирает близлежащую звезду
Черная дыра - это область пространства-времени, сила гравитации в которой настолько велика, что покинуть ее не могут никакие объекты или волны, в том числе свет
Несмотря на название, черная дыра на самом деле не пуста изнутри. Напротив, она заполнена огромной массой материи, сжатой в небольшом объеме, что создает огромную силу притяжения
Вокруг черной дыры располагается область, называемая горизонтом событий. Это воображаемая граница в пространстве, "точка невозврата", после пересечения которой вырваться из гравитационной ловушки уже невозможно.
Карлики и переросткиЧерные дыры - самые загадочные и непостижимые астрономические объекты.
Их физические свойства, предсказанные Альбертом Эйнштейном еще в 1915 году, настолько отличаются от привычного нам мира, что не укладываются в голове.
Черную дыру сложно даже вообразить - ведь там перестают действовать все известные нам законы физики. Любые попытки рассчитать характеристики таких объектов при помощи уравнений в результате либо дают бесконечность, либо вообще теряют всякий смысл.
В теории черные дыры могут быть самого разного размера - от совсем крохотных, образовавшихся на заре существования Вселенной (их называют первичными), до настоящих исполинов, масса которых превышает солнечную в десятки миллиардов раз.
Таких сверхмассивных черных дыр (СМЧД) известно немало: они расположены в центре многих галактик, включая и наш Млечный путь. Однако до настоящего времени ученым не удавалось найти черную дыру массой меньше, чем пять солнечных.
"Открытие любой черной дыры небольшого размера - это всегда волнительно, - говорит доктор Фил Саттон, преподающий астрофизику в Университете Линкольна. - Они куда более интересны, чем их собратья-переростки, расположенные в центрах галактик, - в первую очередь за счет механизма их формирования".
Массивные объекты искривляют вокруг себя пространство и время
Учитывая относительную "легкость" открытого объекта, скорее всего, когда-то Единорог был крупной звездой, объясняет астрофизик. Особенно интересно то, что ее масса - всего втрое больше солнечной - находится буквально на грани минимально возможной для того, чтобы по окончании своего жизненного цикла звезда смогла превратиться в черную дыру.
Обычно дело обстоит так. Когда запасы топлива в недрах звезды подходят к концу, термоядерные процессы там начинают затухать - и в какой-то момент она, как выброшенный на сушу кит, перестает выдерживать собственный вес. Тогда под действием собственной гравитации звезда резко "схлопывается", как бы проваливаясь внутрь себя, и превращается во что-то другое - а вот во что именно, зависит от ее размера и массы.
"Будь она еще меньше - и в результате бы образовалась нейтронная звезда, - продолжает доктор Саттон. - По массе такие звезды уступают черным дырам совсем немного, но при коллапсе не схлопываются до минимума, а уменьшаются примерно до размеров города. Учитывая близость к нам открытого объекта и наличие у него звезды-компаньона, с которой они образуют двойную систему, мы можем многое узнать об их эволюции".
Впрочем, эксперт призывает не делать поспешных выводов: единственный параметр обнаруженного небесного тела, в котором ученые могут быть относительно твердо уверены, - это его масса.
Рябь по ВселеннойОднако именно масса Единорога - его самая удивительная характеристика, настаивает доктор Даррен Баскилл, преподающий астрономию в университете Сассекса.
Если нейтронная звезда образуется при коллапсе светила, масса которого превышает солнечную в 1,5-3 раза, а самые легкие черные дыры тяжелее Солнца по меньшей мере в пять раз, то что же происходит с телом промежуточной массы? Ученые склоняются ко второму варианту, но найти экспериментальное подтверждение этой гипотезы пока не удавалось.
"Наша галактика буквально напичкана черными дырами, которые образовались в результате смерти тяжелых звезд, - уверен Баскилл. - И лучший способ их обнаружить - это вести наблюдения за такими двойными системами. От черной дыры свет убежать не может - но многое мы можем узнать, наблюдая за ее звездой-компаньоном".
Это мнение разделяет и его коллега, профессор гравитационной астрофизики Мартин Хендри.
"Уже довольно долгое время астрономы задавались вопросом - действительно ли существует такой "зазор массы"? - объясняет Хендри, возглавляющий в Университете Глазго Школу физики и астрономии. - Ведь это означало бы, что у звездных "останков" есть еще какой-то, пока неизвестный вид".
Профессор Хендри - один из сотрудников международного проекта LIGO, которым в сентябре 2015 года удалось экспериментально подтвердить существование гравитационных волн, предсказанных еще Альбертом Эйнштейном в рамках общей теории относительности. В 2017-м это открытие было удостоено Нобелевской премии по физике.
Представьте себе гладкое как зеркало озеро, в которое прямо на ваших глазах кто-то решил швырнуть приличных размеров булыжник. Ударившись о воду, камень, конечно, тут же пойдет ко дну, а по поверхности озера от места падения начнут кругами расходиться волны.
Увидеть гравитационные волны невозможно, но так они выглядят в представлении иллюстраторов НАСА
Гравитационные волны - точно такая же "рябь", расходящаяся по ткани пространства-времени при столкновении объектов огромной массы, вроде двух черных дыр.
За прошедшие с тех пор пять с лишним лет ученым удалось зафиксировать десятки случаев, когда в результате слияния двух черных дыр Вселенную пронизывали гравитационные колебания. Но сигнал, обнаруженный в июне прошлого года, по словам профессора Хендри, поставил физиков в тупик.
Один из столкнувшихся объектов совершенно точно был компактной черной дырой, а вот о природе второго ученые спорят до сих пор: то ли это была самая тяжелая из когда-либо обнаруженных нейтронных звезд, то ли - самая легкая из когда-либо обнаруженных черных дыр. Обнаруженный по соседству Единорог дает астрономам надежду, что в этом вопросе удастся поставить точку.
Впрочем, загадывать пока рано. Не далее как в прошлом году ученые уже заявляли, что обнаружили похожий объект - причем находящийся даже еще ближе к нашей планете, на расстоянии всего 1000 световых лет.
Однако уже через несколько месяцев одна за другой были опубликованы сразу четыре работы, оспаривающие это открытие и предлагающие убедительные альтернативные объяснения сделанных измерений.
https://www.bbc.com/russian/features-56837541==========================================
Ученые заметили, как черные дыры столкнулись с нейтронными звездами. Это меняет представления о Вселенной29 июня 2021
Десять дней наблюдали астрофизики в дальнем космосе два столкновения нейтронных звезд с черными дырами. Они предсказывали возможность такого явления, но не знали, как часто это происходит.
Теперь результаты их наблюдений требуют частично пересмотреть существующие теории образования звезд и галактик. Профессор Вивьен Раймонд из Кардиффского университета называет результаты наблюдений фантастически интересными.
"Теперь мы должны вернуться к классной доске и переписать свои теории", - взволнованно сказал он корреспонденту Би-би-си.
"Это еще один урок, преподанный нам природой. Часто мы что-то предполагаем, но впоследствии убеждаемся, что заблуждались. Надо быть открытыми к новому и слушать, что говорит Вселенная", - говорит он.
Нейтронные звезды - это мертвые выгоревшие звезды, в которых прекратилась термоядерная реакция. Они обладают такой плотностью, что чайная ложка их вещества весит четыре миллиарда тонн.
Черные дыры - еще более плотные объекты. Их гравитация настолько велика, что за пределы черных дыр не распространяется даже свет, за что они и получили свое название.
Те и другие - настоящие космические чудовища, но черные дыры значительно массивнее.
В ходе первого столкновения, зафиксированного 5 января 2020 года, черная дыра в 6,5 раза тяжелее Солнца врезалась в нейтронную звезду с массой в полтора раза больше, чем у нашего светила.
При втором столкновении, наблюдавшемся всего через 10 дней, эти соотношения были 10 и 2.
Когда столь массивные объекты сталкиваются, по материи Вселенной пробегает рябь, называемая гравитационными волнами. Именно ее и можно обнаружить при помощи земных приборов.
Астрофизики заново просмотрели результаты прежних наблюдений и теперь думают, что многие отмеченные ранее гравитационные возмущения возникли в результате именно таких грандиозных катастроф.
Науке известны случаи взаимного поглощения двух черных дыр или двух нейтронных звезд, но столкновения разнородных объектов обнаружены впервые.
Что это значит для космологии?Согласно современным теориям и наблюдениям предыдущих лет, нейтронные звезды обычно обнаруживаются вместе с другими нейтронными звездами, и зафиксированы случаи, когда они сталкиваются друг с другом. То же самое должно, по идее, происходить и с черными дырами.
Все это свидетельствовало против того, что два различных объекта могут быть обнаружены вместе. Но два столкновения, описанные в последнем номере Astrophysical Journal Letters, бросили вызов этому представлению.
Отсюда вытекает, что процесс формирования звезд и галактик протекал несколько иначе, чем было принято считать.
Ни традиционные, ни альтернативные теории не объясняют во всей полноте то, что мы наблюдаем в космосе. Однако, как указывает профессор Раймонд, их можно подправлять в соответствии с получаемыми знаниями.
Профессор Шейла Роуэн из университета Глазго заявила Би-би-си, что наблюдения последних шести лет расширяют и уточняют наше видение процессов внутри галактик.
"Все это дает богатую картину звездной эволюции. Последнее исследование помогает лучше понять, что происходит во Вселенной, и почему все происходит именно так", - говорит она.
Столкновения удалось зафиксировать путем измерений гравитационных волн, возникающих, когда массивные небесные тела врезаются друг в друга. Они напоминают волны от брошенного в стоячую воду камня.
Волны, преодолевшие сотни миллионов световых лет, улавливаются детекторами в американских штатах Вашингтон и Луизиана и в центральной Италии. Эти детекторы входят в единую Гравитационно-волновую обсерваторию с усовершенствованным световым интерферометром (Advanced Light Interferometer Gravitational-Wave Observatory).
Гравитационные колебания достигают Земли сильно ослабленными. Длина волны меньше, чем диаметр атома. Детекторы гравитационных волн - одни из самых чувствительных приборов, созданных людьми.
Международная команда включает 1300 ученых из 18 стран, в том числе представителей 11 британских университетов.
Исследователи надеются зафиксировать новые столкновения черных дыр и нейтронных звезд и сопоставить свои данные с полученными при помощи наземных и орбитальных телескопов.
Это, в частности, поможет больше узнать о том, из чего сделаны сверхмассивные нейтронные звезды.
https://www.bbc.com/russian/news-57655825====================================
Ученые получили самые детальные изображения галактик. По ним можно наблюдать за деятельностью черных дыр18 августа 2021
Сверхмассивная черная дыра в центре галактики, которая слабо видна в центре изображения, выбрасывает струи вещества в космос
Астрономы опубликовали самые подробные из когда-либо виденных изображений галактик за пределами нашей собственной.
Изображения были созданы на основе данных, собранных радиотелескопом Low-Frequency Array (LOFAR, низкочастотная антенная решетка) после почти десятилетней работы.
LOFAR представляет собой сеть из более чем 70 тысяч небольших антенн, расположенных в девяти европейских странах, с центром в голландском городке Эксло.
Обычно комбинируются только сигналы антенн, расположенных в Нидерландах: таким образом получается радиотелескоп с собирающей "линзой" диаметром примерно 120 км.
Используя сигналы всех европейских антенн, ученые увеличили диаметр этой "линзы" почти до 2000 км, что обеспечивает 20-кратное увеличение разрешающей способности. Для сравнения, самый крупный из обычных радиотелескопов, российский РАТАН-600, начавший работать в 1974 году, имеет антенну диаметром "всего" около 600 метров.
Новые изображения имеют очень высокое разрешение и раскрывают внутреннее устройство галактик с беспрецедентной детализацией.
Многие изображения могут дать представление о роли черных дыр в формировании звезд и планет. Исследователи считают, что эти изображения изменят наше представление об эволюции галактик.
РадиоастрономияНа изображениях - радиоволны, излучаемые галактиками. Астрономам часто приходится изучать радиоволны от астрономических объектов, а не видимый свет, который они излучают: он слишком легко рассеивается в межзвездном пространстве в пути от источника до объектива телескопа.
Многие области космоса, в видимом спектре кажущиеся абсолютно пустыми и черными, активно излучают в других диапазонах: радио, ультрафиолетовом, инфракрасном, рентгеновском или излучают высокоэнергичные гамма-частицы.
Радиотелескопы астрономы используют еще с 30-х годов прошлого века. Однако свести воедино сигналы с 70 тысяч антенн удалось впервые. Это позволило существенно улучшить разрешение снимков.
Радиосигналы принимают 70 тысяч антенн метровой высоты в девяти европейских странах
Сведение воедино сигналов от такого количества антенн - непростой процесс. Команда под руководством доктора Лии Морабито из Университета Дарема в Великобритании потратила шесть лет на разработку совершенно нового способа приема сигнала от каждой антенны, его оцифровки, передачи на центральный процессор, а затем объединения всех данных в изображения, которые не только представляют огромный научный интерес, но выглядят фантастически.
Для создания одного изображения необходимо оцифровать, передать в центральный процессор и затем объединить более 13 терабит необработанных данных в секунду. Обрабатывать такие огромные объемы данных приходится суперкомпьютерами. С их помощью всего за пару дней терабайты информации от этих антенн удается преобразовать в несколько гигабайт готовых к использованию данных.
Галактический джетИзображение вверху страницы сделал один из членов команды доктора Морабито. На нем изображена едва видимая галактика, расположившаяся в центре струй вещества (астрономы называют их джетами) оранжевого цвета, испускаемых с обеих сторон, каждая из которых намного больше самой галактики.
Джеты образуются за счет взаимодействия вещества со сверхмассивной черной дырой в центре галактики. Из самой черной дыры назад хода нет ни веществу, ни излучению, однако в ее окрестностях за счет ее вращения возникают силы, выбрасывающие вещество в космос, иногда с огромными, околосветовыми скоростями.
Астрономы наблюдают джеты не в первый раз, но у этих есть одна особенность: темные полосы на джете справа, которые ранее не наблюдались. По мнению астрономов, эти полосы соответствуют периодам сравнительно низкой активности черной дыры, когда она "выплевывает" меньше вещества. Таким образом, изображение дает исследователям представление о "суточном ритме" черной дыры.
На фотографии выше изображены две сталкивающиеся галактики. Яркое пятно в левой - это взрывающиеся сверхновые, выбрасывающие в пространство перегретый газ и космическую пыль.
Галактика на этом изображении испустила свет, когда Вселенной было всего 2,6 миллиарда лет. Выше и ниже - струи вещества, выброшенные черной дырой в ее центре. Обычно такие ранние галактики невозможно детально изучить. Но теперь астрономы впервые смогли рассмотреть структуру одной из них в радиодиапазоне, что позволяет лучше понять, как черные дыры взаимодействуют с окружающей средой.
"Фабрика на топливе из черных дыр"Из этих изображений следует, что галактики - это не просто набор звезд. По словам доктора Нила Джексона из Манчестерского университета, это динамичные фабрики по производству солнца и планет, работающие на топливе из черных дыр.
"Стало ясно, что для того, чтобы понять эволюцию галактик, нам нужно понять природу черной дыры в их центре, потому что она, похоже, фундаментально влияет на их эволюцию, - говорит доктор Джексон. - Изображения с таким высоким разрешением позволяют нам увеличивать масштаб, чтобы увидеть, что на самом деле происходит, когда сверхмассивные черные дыры отбрасывают эти струи вещества в космос".
На фотографии слева изображена галактика, наблюдаемая в видимом свете. В середине - она же в радиодиапазоне, а справа - изображение с высоким разрешением
Доктор Морабито говорит, что подобные изображения помогают астрономам узнать, как на самом деле идут процессы, в результате которых родились звезды и планеты, в том числе и наша Солнечная система.
"Мы начинаем понимать, как эволюционируют галактики. И черные дыры - огромная часть этой эволюции, потому что джеты могут уносить с собой топливо, предназначенное для звездообразования. Двигаясь от центра галактики, они могут нарушать ее структуру. Они могут даже запускать процессы формирования звезд или наоборот, препятствовать им, уменьшая количество новых звезд ", - говорит она.
По итогам первого набора результатов исследования опубликовано уже девять научных работ по динамике черных дыр в галактиках. Но это только начало. В течение следующих нескольких лет ученые собираются отсканировать миллионы галактик.
"Я думаю, нас определенно ждут сюрпризы. Когда вы начинаете делать что-то новое в астрономии, вы всегда обнаруживаете то, чего никогда не ожидали, и именно этого я жду с нетерпением". - говорит доктор Морабито.
https://www.bbc.com/russian/other-news-58247928=============================================
Смертельный танец звезд и Туманность гитары. Телескоп "Чандра" увидел космос насквозь и показал его в новом свете5 февраля 2022
Космическая рентгеновская обсерватория "Чандра" вывела человечество на новый уровень познания космоса, поскольку она буквально видит его насквозь в рентгеновском излучении. А совмещая снимки, сделанные "Чандрой", с фотографиями в других волновых диапазонах, астрономы смогли в цвете и высоком разрешении рассмотреть отдаленные космические объекты в динамике.
Снимки, которые были совмещены с фотографиями "Чандры", сделали оптические и радиотелескопы, покрывающие почти весь спектр.
Посмотрите на некоторые удивительные фотографии, сделанные учеными. За каждой из них стоит собственная астрономическая история.
Симбиотическая звезда [класс двойных звезд] R Aquarii в созвездии Водолея (представленная фиолетовым цветом на рентгеновском снимке телескопа "Чандра" и красным с голубым - на фото телескопа "Хаббл") - это на самом деле союз белого карлика и красного гиганта, слившихся в смертельном танце за 650 световых лет от Земли.
Конец гиганта уже близок: звезда потеряла большую часть своей массы и теперь пульсирует в агонии с яркостью, в тысячу раз превышающей яркость нашего Солнца.
R Aquarii
Белый карлик - по сути уже мертвец, израсходовавший все свое ядерное топливо и теперь словно зомби высасывающий материю гиганта, отчего на его поверхности время от времени происходят термоядерные взрывы чудовищной силы. Они выбрасывают эту материю еще дальше в космос.
Кассиопея А
Кассиопея А, которая находится "всего" в 11 тыс. световых лет от нас, - это, пожалуй, один из самых изученных космических объектов Млечного пути.
На этом фото остатков суперновы, чем, собственно, и является Кассиопея А, совмещены рентгеновские снимки "Чандры", данные группы радиотелескопов в США Сверхбольшая антенная решетка (темно-фиолетовый, голубой и белый), и результаты оптических наблюдений телескопа "Хаббл" (оранжевый цвет).
Снимки в разных диапазонах дают представление о том, что происходит внутри расширяющегося облака, которое состоит из остатков мертвой звезды.
PSR B2224+65
На этом снимке видны сразу два разных эффекта, производимых мертвой звездой PSR B2224+65. Розовый шлейф - это рентгеновское излучение, которое испускают полюса нейтронной звезды-пульсара. Источник излучения - ядро пульсара, сжавшееся в результате гравитационного коллапса.
Но PSR B2224+65 - это еще и убегающая звезда, то есть звезда, которая движется с аномально высокой скоростью (около 1600 км в секунду) по отношению к окружающей межзвёздной среде. Это движение само создало уникальную межзвездную среду, очень напоминающую по виду гитару, так что астрономы даже назвали это явление Туманностью гитары.
Абель 2597
Одними из самых "густонаселенных" космических объектов во вселенной считаются скопления галактик. В таких скоплениях могут быть тысячи галактик, взаимодействующих друг с другом благодаря гравитационным силам.
Абель 2597 - одно из таких скоплений, расположенных примерно за миллиард световых лет от нас, и именно многоволновая астрономия помогла ученым лучше понять, как ведет себя сверхмассивная черная дыра, расположенная в центральной галактике этого скопления.
Астрономам удалось зафиксировать, как эта дыра выбрасывает горячие фонтаны молекулярного газа, который по мере остывания под воздействием гравитационных сил засасывается обратно в черную дыру.
NGC 4490, или галактика Кокон
Наконец, на этом снимке видны две галактики, слившиеся в одну под названием NGC 4490, или галактика Кокон. Когда Кокон сняли в разных волновых диапазонах, астрономы обнаружили в его центре сразу два ядра - две сверхмассивных черных дыры, одну из которых можно обнаружить в видимом глазу диапазоне, а вторая заметна только в инфракрасном.
Двойное ядро - это и есть результат слияния двух галактик, но и это тоже не навсегда. Рано или поздно черные дыры сольются в одну, образовав настоящего монстра.
https://www.bbc.com/russian/news-60262167===============================================
Черная дыра, родившая звезду23 января 2022
Черные дыры известны тем, что поглощают всё, что имело неосторожность попасть в их гравитационное поле.
Каково же было удивление астрономов, обнаруживших с помощью космического телескопа "Хаббл" в соседней карликовой галактике сверхмассивную черную дыру, ставшую мамашей: она в буквальном смысле произвела на свет сразу несколько звезд.
Тому есть прямое доказательство - "пуповина" из газа и звездной пыли длиной в 500 световых лет.
Эта черная дыра, расположенная примерно в 34 млн световых лет от галактики Хенайз 2-10 (названной так в честь американского астронавта и астронома Карла Гордона Хенайза), выбросила из своей сердцевины гигантскую струю плазмы со огромной скоростью в 1,6 млн км/ч, и этот огненный поток способствовал рождению новых звезд в так называемых "звездных яслях" карликовой (состоящей "всего" из нескольких миллирадов звезд) галактики.
"Я с самого начала подозревала, что в галактике Хенайз 2-10 творится что-то необычное, и вот теперь "Хаббл" наглядно продемонстрировал связь между черной дырой и соседним регионом в 230 световых годах от нее, где формируются звезды", - пишет одна из соавторов исследования, астрофизик из университета Монтаны Эми Рейнс.
За сверхмассивными черными дырами уже давно замечали способность извергать шлейфы ионизированного газа. Только раньше ученые полагали, что такие потоки плазмы скорее мешают, нежели способствуют формированию звезд.
Прежде чем выпустить в космос струю раскаленной плазмы с околосветовой скоростью, черная дыра засасывает в свои недра необходимый материал в виде находящихся поблизости газовых облаков и звезд.
Эти газовые облака при разогреве до нужных температур от соприкосновения со струями плазмы сами становятся идеальными яслями для будущих звезд.
Однако как указывают эксперты НАСА, необходимо, чтобы газовые облака оказались в идеальной зоне: если шлейф плазмы перегреет облака, они не смогут охладиться до температур, необходимых для формирования звезды. Однако в данном случае условия были идеальными.
Что же касается нашей дыры-мамаши, то поскольку на протяжении долгого времени она оставалась сравнительно небольшой, исследователи надеются, что на ее примере они смогут постичь природу и процесс формирования по-настоящему гигантских сверхмассивных дыр.
"К сожалению, мы не застали процесс образования первых черных дыр, - сетует Рейнес, - а ответить на главный вопрос - откуда они взялись - очень хочется! И вот тут на помощь нам должны прийти карликовые галактики, которые могли сохранить какую-то память о тех событиях, затерявшихся в пространстве и времени".
https://www.bbc.com/russian/features-60100245
