IPB

Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )

 
Ответить в данную темуНачать новую тему
Черные дыры...., одна из загадок Вселенной
Pilot®
сообщение 23.09.2005 - 15:42
Сообщение #1


Кот Пурзельбаум
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 1539
Сообщений: 1524
Регистрация: 22.05.2003
Из: вра: ще: нец:
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 20 раз(а)




Справа внизу - галактика Андромеды, выше - её ядро. На главной картинке стрелкой показана чёрная дыра, вокруг - кольцо голубых и далее - красных звёзд (иллюстрация с сайта newscientistspace.com).


Тод Лоер (Tod Lauer) из американской национальной оптической обсерватории (National Optical Astronomy Observatory) и его коллеги-астрономы, проводившие наблюдения при помощи орбитального телескопа Hubble, обнаружили в центре галактики Андромеды структуру, происхождение которой объяснить не могут.

Как ранее предполагалось, в центре галактики-соседки скрывается сверхмассивная чёрная дыра. Но вот теперь там же астрономы выявили концентрированный диск из приблизительно 400 очень молодых голубых звёзд, имеющий диаметр всего-навсего 1 световой год. Эти звёзды вращаются вокруг чёрной дыры наподобие планетарной системы.

Открытые горячие звёзды — и есть источник яркого голубого свечения, замеченного в самом центре Андромеды ранее. Этим звёздам всего 200 миллионов лет, в то время как возраст самой галактики оценивается в 12 миллиардов лет.

Их происхождение — настоящая загадка, так как гравитация чёрной дыры должна была давным-давно очистить прилегающее пространство от пыли и газа, способных сформировать звезду. Задолго до рождения этого голубого кольца.

Ещё удивительнее то, что снаружи кольца молодых звёзд лежит ещё один диск диаметром уже в 5 световых лет. Он заполнен множеством старых красных звёзд. Его происхождение — такая же тайна. Красный диск лежит в той же плоскости, что и голубой, и, вероятно, как-то связан с последним.

Тод Лоер отмечает, что подобные структуры могут оказаться правилом для галактик. Есть косвенные данные о существовании очень молодых звёзд, живущих вплотную к ядру — в нашей собственной галактике — Млечном пути.

Ещё одно открытие в рамках данного исследования — окончательное подтверждение существования большой чёрной дыры в сердце Андромеды. Благодаря анализу движения голубых звёзд астрономы рассчитали её массу — 140 миллионов масс Солнца, в три раза больше, чем давали прежние оценки.
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Pilot®
сообщение 23.09.2005 - 16:13
Сообщение #2


Кот Пурзельбаум
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 1539
Сообщений: 1524
Регистрация: 22.05.2003
Из: вра: ще: нец:
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 20 раз(а)




Константин Злосчастьев о чёрных дырах

В наше время трудно найти человека, который не слышал о чёрных дырах (ЧД). Вместе с тем, пожалуй, не менее трудно отыскать того, кто смог бы объяснить, что это такое.

Впрочем, для специалистов ЧД давно уже перестали быть фантастикой – астрономические наблюдения давно доказали существование как "малых" ЧД (с массой порядка массы Солнца), которые образовались в результате гравитационного сжатия звёзд, так и сверхмассивных (до 109 масс Солнца), которые явились результатом коллапса целых звёздных скоплений в центрах многих галактик, включая нашу.

Также в настоящее время идет поиск микроскопических ЧД в потоках космических лучей сверхвысоких энергий, и даже предполагается "наладить производство" на Большом адронном коллайдере (LHC), который планируется ввести в строй в 2007 году в Европейском центре ядерных исследований (CERN).

Однако подлинная значимость ЧД, их "предназначение" во Вселенной простираются далеко за рамки астрономии или физики элементарных частиц. При изучении ЧД учёные глубоко продвинулись в научном понимании прежде сугубо философских вопросов – таких как "что есть пространство и время", "существуют ли границы познания Природы", "какова связь между материей и информацией".

Настоящий обзор [1] является попыткой осветить наиболее важное по этой теме.

1. Тёмные звёзды Митчелла-Лапласа

Термин чёрная дыра был предложен Дж. Уилером в 1967 году, однако первые предсказания существования тел столь массивных, что даже свет не может их покинуть, датируются XVIII веком и принадлежат Дж. Митчеллу и П. Лапласу.

Их расчёты основывались на теории тяготения Ньютона и корпускулярной природе света и, скорее всего, были следующими [2]: рассмотрим частицу света (фотон), испущенную с поверхности звезды радиуса Rs и массы M в направлении удалённых звёзд. Каковы должны быть Rs и M, чтобы фотон в конце концов вернулся обратно?

В момент "запуска" фотона его кинетическая энергия K1 предполагается равной mc2/2, где m – масса покоя фотона (в действительности она равна нулю, но в то время об этом не знали, а просто предполагали её очень малой), а c это скорость света. Потенциальная энергия, по Ньютону, U1 = –GmM/Rs, где G – гравитационная постоянная.

Момент №2, когда фотон улетел так далеко, что его взаимодействием со звездой можно пренебречь (U2=0), выберем таким, чтобы он совпадал с точкой остановки (K2=0). Последнее условие гарантирует возвращение фотона в реальной ситуации (U2≈0). Из закона сохранения энергии, K1+U1=K2+U2, мы получаем (заметьте, что m сокращается):

Rs=2GM/c2 (1).

Величина Rs известна как радиус Шварцшильда или радиус сферической ЧД. Однако, самое интересное в нашем выводе Rs – это то, что он неверен! Известно, что теория тяготения Ньютона (см. U1) и его механика (которая даёт K1) верны только когда скорости тел малы по сравнению со скоростью света, а их энергии-массы практически не искривляют пространство-время (П-В).

Более того, в рамках теории Ньютона звезда с радиусом (1) будет "чёрной" только для бесконечно удалённого наблюдателя. В общем, теория заведомо неприменима к реальным ЧД.

И всё же формула (1) сама по себе верна [3], что было подтверждено К. Шварцшильдом (1916 г.) в рамках общей теории относительности (ОТО) А. Эйнштейна (1915 г.) [4]!

В этой теории (1) определяет, до какого размера должно сжаться тело, чтобы получилась ЧД. Если для тела радиуса R и массы M выполняется неравенство R/M>2G/c2, то тело гравитационно устойчиво, в противном случае оно коллапсирует в ЧД.

2. Чёрные дыры от Эйнштейна до Хокинга

По настоящему последовательная и непротиворечивая теория ЧД невозможна без учёта искривляемости П-В. Поэтому неудивительно, что ЧД естественным образом появляются как частные решения уравнений ОТО.

Согласно им, ЧД — это объект, искривляющий П-В в своей окрестности настолько, что никакой сигнал не может быть передан с поверхности или изнутри ЧД, даже по световому лучу. Иными словами, поверхность ЧД — это граница П-В доступного нашим наблюдениям.


Рис. 1. ЧД притягивает облако газа, разогревая его перед тем, как поглотить. Излучение, испускаемое при этом частицами газа – один из путей детектирования ЧД в астрономии (изображение NASA/M. Weiss).

Вплоть до начала 1970-х это было утверждением, к которому невозможно было добавить что-либо существенное: ЧД были "вещами в себе" – загадочными объектами Вселенной, чья внутренняя структура непостижима в принципе.

Энтропия ЧД. Однако в 1972 году Я. Бекенштейн высказал гипотезу [5], что ЧД обладает энтропией пропорциональной площади её поверхности A (для сферической ЧД Шварцшильда A=4πRs2):

SЧД = C A/4 (2),

Где C=kc3/Għ – комбинация фундаментальных констант (k это постоянная Больцмана и ħ Планка) … кстати, теоретики предпочитают работать в планковской системе единиц, в этом случае C=1.

Более того, Бекенштейн предположил, что для суммы энтропий ЧД и обычной материи, Stot=Sвещество+SЧД, имеет место термодинамический обобщенный второй закон:

Δ Stot ≡ (Stot)конечн – (Stot)начальн ≥ 0, (3),

То есть, суммарная энтропия системы не может уменьшаться. Последняя формула полезна также тем, что из неё можно вывести ограничение на энтропию обычной материи.

Рассмотрим так называемый процесс Сасскинда [6]: имеется сферически-симметричное тело "субкритической" массы, то есть, такой, что ещё удовлетворяет условию гравитационной устойчивости (см. последний абзац гл. 1), однако достаточно добавить немного энергии-массы ΔE, чтобы тело сколлапсировало в ЧД.

Тело окружено сферической оболочкой (чья суммарная энергия как раз равна ΔE), которая падает на тело. Энтропия системы до падения оболочки: (Stot)начальн=Sвещество+Sоболочка, после: (Stot)конечн = SЧД = A/4.

Из (3) и неотрицательности энтропии получаем знаменитое ограничение сверху на энтропию вещества:

Sвещество ≤ A/4. (4).

Формулы (2) и (3), несмотря на их простоту, породили загадку, оказавшую огромное влияние на развитие фундаментальной науки. Из стандартного курса статистической физики известно, что энтропия системы является не первичным понятием, а функцией от степеней свободы микроскопических составляющих системы – например, энтропия газа определяется как логарифм числа возможных микросостояний его молекул.

Таким образом, если ЧД имеет энтропию, то она должна иметь внутреннюю структуру! Только в последние годы наметился большой прогресс в понимании этой структуры [7], а тогда идеи Бекенштейна были скептически восприняты физиками. Стивен Хокинг, по его собственному признанию, решил опровергнуть Бекенштейна его же оружием – термодинамикой.

Излучение Хокинга. Коль скоро (2) и (3) наделены физическим смыслом, первый закон термодинамики диктует, что ЧД должна иметь температуру, T. Но позвольте, какая может быть температура у ЧД !? Ведь в таком случае она должна излучать, что противоречит её главному свойству!

Действительно, классическая ЧД не может иметь ненулевую T. Однако если предположить, что микросостояния ЧД подчиняются законам квантовой механики (КМ), что, вообще говоря, практически очевидно, то противоречие легко устранимо.

Согласно КМ (точнее, её обобщению – квантовой теории поля, КТП), может происходить спонтанное рождение частиц из вакуума. При отсутствии внешних полей пара "частица-античастица", рождённая таким образом, аннигилирует обратно в вакуумное состояние.

Однако если поблизости есть ЧД, то её поле притянет ближайшую частицу. Тогда, по закону сохранения энергии-импульса, другая частица уйдёт на бóльшее расстояние от ЧД, унося с собой часть её энергии-массы [8].

В результате удалённый наблюдатель будет детектировать поток излучения от ЧД [9], которая будет расходовать массу на рождение пар, пока полностью не испарится, превратившись в облако излучения [10].

Температура ЧД обратно пропорциональна её массе, таким образом, более массивные ЧД испаряются медленнее, так как время жизни ЧД пропорционально кубу массы (в 4-мерном П-В). Например, время жизни ЧД с M порядка солнечной превосходит возраст Вселенной, тогда как микро-ЧД с M=1 тераэлектронвольт живёт ~10-27 сек.

Примечание: некоторые "парадоксы", связанные с процессами роста и испарения чёрных дыр, рассмотрены ниже в дополнении А.

3. "Информационоёмкость" материи и единая теория взаимодействий

Локальная КТП прекрасно зарекомендовала себя при описании известных элементарных взаимодействий, кроме гравитационного. Может быть, фундаментальная квантовая теория с учётом ОТО также принадлежит к этому типу?

Если принять эту гипотезу, то нетрудно показать, что максимальное количество информации, которое можно запасти в куске вещества объёма V, равно V (измеренному в Планковских единицах объема VP ~10-99 см3) с точностью до множителя, зависящего от конкретной теории, то есть:

Sвещество ~ V. (5)

Однако эта формула вступает в противоречие с (4), так как в планковских единицах A намного меньше V для известных физических систем [11].

Так какая же из формул верна – (4), базирующаяся на ОТО и свойствах ЧД в квазиклассическом приближении, или (5), основанная на экстраполяции обычной КТП до планковских масштабов? В настоящее время имеются весьма сильные аргументы в пользу того, что неверна скорее (5), чем (4).

Это, в свою очередь, может означать, что подлинно фундаментальная теория материи – это не просто очередная модификация КТП, сформулированной "по объёму", а некая теория, "живущая" на определённой поверхности, ограничивающей этот объём.

Эта гипотеза получила название голографического принципа [12], по аналогии с оптической голограммой, которая, будучи плоской, тем не менее — даёт объёмное изображение.

Принцип сразу же вызвал большой интерес, так как теория "на поверхности" – это нечто принципиально новое, вдобавок сулящее упрощение математического описания (ввиду понижения пространственной размерности на единицу, поверхности имеют меньшее число геометрических степеней свободы).

В полной мере голографическая гипотеза пока не доказана, но уже существуют два общепризнанных подтверждения – ковариантный предел энтропии вещества [13] и AdS/CFT соответствие [14].

Первый даёт рецепт вычисления статистической энтропии (4) для общего случая материального тела, как определённой величины, вычисляемой на светоподобных мировых поверхностях, ортогональных поверхности тела. Второе – это реализация голографии для некоего частного случая пространств постоянной кривизны, тесно связанная с теорией струн.

4. Чёрные дыры и предел делимости материи

На заре прошлого века вождь мирового пролетариата, вероятно, находясь под впечатлением открытий Резерфорда и Милликена, рождает знаменитое "электрон так же неисчерпаем, как и атом" [15].

Этот лозунг висел в кабинетах физики почти всех школ Союза. Увы, слоган Ильича так же неверен, как и его экономические воззрения. Действительно, "неисчерпаемость" подразумевает наличие бесконечного количества информации в любом сколь угодно малом объёме вещества V. Однако максимум информации, которую может вместить V , ограничен сверху, согласно (4).


Рис. 2. Компьютерное моделирование предполагаемого распада микро-ЧД. Крестиками помечены места, в которых частицы попадают в детекторы. Волнообразные линии соответствуют траекториям частиц низких энергий, искривляемых магнитными полями (изображение A. de Roeck & M. Battaglia).

Каким же образом существование этого предела "информационоёмкости" должно проявляться на физическом уровне? Начнём немного издалека. Что такое современные коллайдеры, то есть, ускорители элементарных частиц?

По сути, это очень большие микроскопы, задача которых — увеличение разрешения по длинам, Δx. А как можно улучшить разрешение? Правильно, принцип неопределённости Гейзенберга: ΔxΔp=const, если хочешь уменьшить Δx, надо увеличить импульс p и, как следствие, энергию E частиц.

И вот представим, что некто получил в своё распоряжение коллайдер неограниченной мощности. Сможет ли он, открывая всё новые и новые частицы, бесконечно извлекать информацию, приводя в тихий ужас Шведскую Академию Наук?

Увы, нет – непрерывно увеличивая энергию сталкивающихся частиц, он рано или поздно достигнет стадии, когда расстояние между какими-нибудь из них в области столкновения станет сравнимо с соответствующим радиусом Шварцшильда, что немедленно ведёт к образованию ЧД.

Начиная с этого момента, сколько ни увеличивай мощность, новой информации уже не получишь – вся энергия будет поглощена ЧД. Последняя при этом будет интенсивно испаряться, возвращая энергию в окружающее пространство в виде потоков субатомных частиц, Рис. 2.

Таким образом, законы ЧД, вкупе с законами КМ, неизбежно означают существование экспериментального предела дробления материи.

Небольшое отступление. Похоже, что Природа явно избегает "неисчерпаемостей" и прочих бесконечностей. По сути, бесконечность – чисто математическое понятие, трансфинитное число Кантора, в реальности же это, как правило, не более чем идеализация большой, но конечной величины.

Любопытно, что изгнание тех или иных бесконечностей из физики порой ведёт к смене научной парадигмы. Например, замена бесконечной скорости распространения взаимодействия на конечную привела к замене теории Ньютона на ОТО.

Другой пример: систематический подход к устранению бесконечностей в КТП привёл к появлению таких важнейших понятий физики элементарных частиц, как петлевые поправки и "бегущая" константа связи, которые были подтверждены экспериментами на ускорителях.

5. Фабрики чёрных дыр на Земле?

Итак, мы выяснили, что ускорители элементарных частиц в принципе способны производить микроскопические ЧД. Вопрос: какую они должны развивать энергию, чтобы получать хотя бы одно ЧД-событие в месяц?

До недавнего времени считалась, что эта энергия чрезвычайно велика, порядка 1016 тераэлектронвольт (для сравнения: LHC может дать не больше 15 ТэВ). Однако если окажется, что на малых масштабах (< 1 мм) наше пространство-время имеет число измерений больше четырёх, то порог необходимой энергия значительно уменьшается и может быть достигнут уже на LHC [16].

Причина заключается в усилении гравитационного взаимодействия, когда предполагаемые дополнительные пространственные измерения вступят в игру [17].

Так, если обычная сила гравитационного притяжения между массивными телами в 4-мерном П-В обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, то при наличии n дополнительных компактных измерений она модифицируется в Fграв ~ 1/r2+n при r ≤ rn, где rn это максимальный размер этих измерений.

Тогда с уменьшением r Fграв растёт гораздо быстрее, чем по закону обратных квадратов, и уже на расстояниях порядка 10–17+32/n см компенсирует силу электростатического отталкивания. А именно последняя ранее была причиной высокой пороговой энергии, так как чтобы преодолеть кулоновские силы и приблизить сталкивающиеся частицы на необходимое расстояние r=Rs, надо было сообщить частицам пучка бóльшую кинетическую энергию.

В случае же существования дополнительных измерений, ускоренный рост Fграв экономит значительную часть необходимой энергии.

Всё вышесказанное никоим образом не означает, что микро-ЧД будут получены уже на мощностях LHC – это произойдёт лишь при самом благоприятном варианте теории, которую "выберет" Природа. Кстати, не следует преувеличивать опасность микро-ЧД в случае их получения [18] – по законам физики ЧД они быстро испарятся.

В противном случае, Солнечная система давно бы прекратила существование – в течение миллиардов лет планеты бомбардируются космическими частицами, чьи энергии на много порядков выше энергий, достигаемых на земных ускорителях.

6. Чёрные дыры и космологическая структура Вселенной

Теория струн и большинство динамических моделей Вселенной предсказывают существование особого типа фундаментального взаимодействия – глобального скалярного поля (ГСП).

В масштабах планеты и Солнечной системы его эффекты крайне малы и трудно обнаружимы, однако в космологических масштабах влияние ГСП возрастает неизмеримо, так как его удельная доля в средней плотности энергии во Вселенной может достигать 72% и выше! Например, от него зависит, будет ли наша Вселенная расширяться вечно или, в конце концов, сожмётся в точку.

ЧД появляются в этой связи весьма неожиданным образом. Можно показать [19], что необходимость сосуществования ЧД и ГСП накладывает взаимные ограничения на их свойства.

В частности, существование ЧД накладывает ограничение на верхний предел эффективной космологической постоянной (параметра ГСП, ответственного за расширение Вселенной), тогда как ГСП ограничивает нижний предел массы ЧД (а, значит, и энтропии и обратной температуры) некой положительной величиной.

Иными словами, ЧД, будучи "локальными" [20] и, по меркам Вселенной, крошечными объектами, тем не менее, самим фактом своего существования влияют на её динамику и другие глобальные характеристики опосредовано, через ГСП.

Эпилог

Эйнштейн однажды сказал, что человеческий разум, однажды "расширенный" гениальной идеей, уже никогда не сможет сжаться до первоначального состояния [21]. Это прозвучит немного парадоксально, но исследование предельно сжатого состояния материи было, есть и долгое время будет одним из главных путей и стимулов расширения границ человеческого интеллекта и познания фундаментальных законов мироздания.

Дополнение А: "Парадоксы" чёрных дыр

В Интернете я нашёл любопытный пост – его автор, Андрей, обратил пристальное внимание на несколько парадоксальных, по его мнению, аспектов физики ЧД:

"Либо я чего-то не понимаю, либо такого не может быть. Во всех книгах про чёрные дыры (см. книгу самого Хокинга "Краткая история времени: от Большого взрыва до чёрных дыр", либо наши А. М. Черепащук, А. Д. Чернин "Вселенная, жизнь, чёрные дыры", либо другие) сказано, что время падения кого-либо (чего-либо) в чёрную дыру бесконечно в системе отсчёта, связанной с удалённым наблюдателем. А время испарения чёрной дыры в этой же системе отсчёта конечно, то есть, тот, кто будет туда падать, не успеет этого сделать, потому что чёрная дыра уже испарится.

Но это не самый парадоксальный вывод из этого утверждения! Если тела падают в чёрную дыру бесконечное время, то тело, близкое по размеру к чёрной дыре своей массы, будет сжиматься до чёрной дыры тоже бесконечное время, то есть, все чёрные дыры (в смысле тела, "окружённые" горизонтом событий, или множество событий (точек пространства-времени), из которых нельзя уйти на бесконечность), все расположены только в будущем по отношению к удалённому наблюдателю, и их коллапс (сжатие) завершится только по прошествии бесконечного количества времени.

Да, сегодня у коллапсирующих объектов могут быть сверхсильные (но не бесконечные) гравитационные поля, но не может быть сингулярности (той самой особенной точки в центре) и горизонта событий […]. Из этого утверждения (время падения чего-либо в чёрную дыру бесконечно) следует, что никакого информационного парадокса нет — информация просто потеряется по прошествии бесконечно большого времени, но это не должно нас волновать, потому что этого принципиально нельзя дождаться.

В общем, эту тему можно и дальше раскручивать... Либо я чего-то неправильно понимаю (скорее всего), либо весь учёный мир настолько узок в своих мышлениях, что никогда не рассматривал информационный парадокс и бесконечность времени падения предметов одновременно, не рассматривал, как повлияют друг на друга. Убедительно прошу откликнуться учёных – профессионалов (хотя мало надежды встретить их здесь, их вообще так мало)…".

Такое вот послание, с пессимистическим окончанием в стиле Диогена Синопского (408-323 до н.э.), который, согласно легенде, среди бела дня бродил по Афинам со светильником в руке и возглашал сами знаете какую фразу. По поводу же фразы "их вообще так мало" я бы задал уточняющий вопрос "так мало где?", а затем, выслушав ответ, второй вопрос – "а почему?".

Теперь к делу. Поскольку маловероятно, что весь учёный мир узок в своем мышлении, то из этого методом исключения следует, что Андрей кое-что неправильно понял.

Но в данном случае это не его недостаток (более того, его критическое мышление несомненно заслуживает похвалы), а скорей — прекрасная иллюстрация главной дилеммы научно-популярной литературы: пытаясь упростить изложение, авторы книг вынуждены поступаться уровнем математической строгости.

Поэтому фраза, на которой Андрей основывает свои умозаключения, "время падения кого-либо (чего-либо) в чёрную дыру бесконечно в системе отсчёта, связанной с удалённым наблюдателем", вообще говоря, неверна.

На самом деле, физически корректная формулировка выглядит так: "время падения кого-либо (чего-либо) в статическую чёрную дыру бесконечно в системе отсчёта, связанной с удалённым статическим наблюдателем".

Иными словами, её применимость ограничена идеализированным случаем, когда характеристики дыры неизменны во времени (то есть, не тогда, когда она растёт или испаряется), а любое падающее тело предполагается пробным, то есть, достаточно малым, чтобы пренебречь изменениями дыры, вызванными его падением.

В тех же физических ситуациях, о которых говорит Андрей, как сама дыра, так и пространство-время в её окрестности не являются статическими. Вследствие этого, статических (по отношению к дыре) наблюдателей как таковых просто не существует.

Все наблюдатели движутся, и все равноправны. У одного часы показывают одно, у другого – другое, а "время падения кого-либо (чего-либо) в чёрную дыру", измеренное по их часам, либо конечно в их системах отсчёта, либо не определено (например, когда наблюдатель находится вне светового конуса падающего на дыру тела).

Вот таков краткий ("handwaving", как говорят в англоязычных странах) вариант ответа. Чтобы понять такие вещи на более глубоком уровне, необходим серьёзный математический аппарат (изложенный, например, в книге Хокинга и Эллиса): диаграммы Картера-Пенроуза, конформные отображения, топология многообразий, тому подобное.

Константин Злосчастьев (Konstantin Zloshchastiev) работает на кафедре гравитации и теории поля (Departamento de Gravitación y Teoría de Campos) Института ядерных исследований (Instituto de Ciencias Nucleares) Национального автономного университета Мексики (Universidad Nacional Autónoma de México).
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Pilot®
сообщение 23.09.2005 - 16:35
Сообщение #3


Кот Пурзельбаум
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 1539
Сообщений: 1524
Регистрация: 22.05.2003
Из: вра: ще: нец:
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 20 раз(а)



Чёрная дыра в центре нашей Галактики страдает от голода


Саму чёрную дыру увидеть невозможно. Зато виден диск аккреции и излучение, в которое преобразуется гравитационная энергия поглощаемой дырой материи.

Массивная чёрная дыра, находящаяся в центре нашей Галактики (именуемой также "Млечным Путём"), сидит на голодной диете. На это указывают последние исследования сотрудников немецкого Института радиоастрономии имени Макса Планка (Max Planck Institute for Radio Astronomy).

Это открытие даёт объяснение, почему чёрная дыра в сердце Млечного Пути испускает меньше излучения в видимом спектре, чем аналогичные объекты, находящиеся в центрах других галактик.

На самом деле, источником излучения является не сама дыра, а стремительно поглощаемая ею материя, точнее, её гравитационная энергия.

Диск аккреции — слой разогретой материи, вращающейся вокруг "нашей" чёрной дыры, — испускает очень большое количество поляризованных волн. В то же время, излучение, которое проходит через такой диск, должно быть неполяризованным. Следовательно, диск аккреции содержит довольно мало материи, и чёрной дыре попросту нечего поглощать.

Ранее предполагалось, что "наша" чёрная дыра за год пожирает количество вещества, приблизительно равное 10 массам планеты Земля. Однако, как показали последние исследования, чёрной дыре удаётся "закусить" лишь одной десятой массы Земли в год.
Добавлено Pilot® в [mergetime]1127482537[/mergetime]
Астрофизики намерены разобраться с меню чёрных дыр


Принцип работы миссии LISA (иллюстрация с сайта sciencedaily.com).


Профессор астрономии Стейнн Сигурдссон (Steinn Sigurdsson) и его коллеги из университета Пенсильвании (Penn State) рассчитали норму, по которой сверхмассивные чёрные дыры в центре галактик глотают звёзды и дыры меньшего размера.

Большинство галактик содержат в своём центре сверхмассивные чёрные дыры, в которые время от времени падают небольшие чёрные дыры, нейтронные звёзды и так далее.

Когда массивные объекты вплотную приближаются к большой чёрной дыре, происходит выброс мощного гравитационного излучения — он длится недели перед непосредственно "поеданием", а для очень массивных "блюд" — месяцы и годы.

Используя компьютерное моделирование, Сигурдссон установил, что в каждой галактике одно такое событие происходит в среднем раз в миллион лет.

Но поскольку галактик миллионы, астрономы могли бы наблюдать за такими событиями ежегодно. В свою очередь, изучение гравитационных волн — один из путей проверки теории Эйнштейна.

Правда, пока никто ещё гравитационные волны не ловил. Эту задачу должен решить проект "Лазерный космический интерферометр" (Laser Interferometer Space Antennae — LISA) — совместный проект американского (NASA) и

европейского (ESA) космических агентств. Работа Сигурдссона — часть этого проекта.

Три космических корабля LISA будут висеть на расстоянии 4,8 миллиона километров друг от друга, измеряя дистанцию между собой с высокой точностью. При прохождении сильных гравитационных волн она будет чуть-чуть меняться.

В 2008 году в космос будет выведен набор европейских аппаратов LISA Pathfinder, которые в рамках общего проекта LISA должны будут обкатать необходимые технологии и проверить выполнимость идеи, заодно проведя и первые наблюдения.

Об этих аппаратах и их задачах мы уже немного рассказывали.

Спутники же, которые выполнят главную часть проекта LISA, стартуют через несколько лет после LISA Pathfinder.
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Name2009
сообщение 27.09.2005 - 14:46
Сообщение #4


Адепт Невероятного
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 12976
Сообщений: 196
Регистрация: 30.03.2005
Из: Сети
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 0 раз(а)



ЧЕРНАЯ ДЫРА, область в пространстве, возникшая в результате полного гравитационного коллапса вещества, в которой гравитационное притяжение так велико, что ни вещество, ни свет, ни другие носители информации не могут ее покинуть. Поэтому внутренняя часть черной дыры причинно не связана с остальной Вселенной; происходящие внутри черной дыры физические процессы не могут влиять на процессы вне ее. Черная дыра окружена поверхностью со свойством однонаправленной мембраны: вещество и излучение свободно падает сквозь нее в черную дыру, но оттуда ничто не может выйти. Эту поверхность называют «горизонтом событий». Поскольку до сих пор имеются лишь косвенные указания на существование черных дыр на расстояниях в тысячи световых лет от Земли, наше дальнейшее изложение основывается главным образом на теоретических результатах.

Черные дыры, предсказанные общей теорией относительности (теорией гравитации, предложенной Эйнштейном в 1915) и другими, более современными теориями тяготения, были математически обоснованы Р.Оппенгеймером и Х.Снайдером в 1939. Но свойства пространства и времени в окрестности этих объектов оказались столь необычными, что астрономы и физики в течение 25 лет не относились к ним серьезно. Однако астрономические открытия в середине 1960-х годов заставили взглянуть на черные дыры как на возможную физическую реальность. Их открытие и изучение может принципиально изменить наши представления о пространстве и времени.

Образование черных дыр. Пока в недрах звезды происходят термоядерные реакции, они поддерживают высокую температуру и давление, препятствуя сжатию звезды под действием собственной гравитации. Однако со временем ядерное топливо истощается, и звезда начинает сжиматься. Расчеты показывают, что если масса звезды не превосходит трех масс Солнца, то она выиграет «битву с гравитацией»: ее гравитационный коллапс будет остановлен давлением «вырожденного» вещества, и звезда навсегда превратится в белый карлик или нейтронную звезду. Но если масса звезды более трех солнечных, то уже ничто не сможет остановить ее катастрофического коллапса и она быстро уйдет под горизонт событий, став черной дырой. У сферической черной дыры массы M горизонт событий образует сферу с окружностью по экватору в 2p раз большей «гравитационного радиуса» черной дыры RG = 2GM/c2, где c – скорость света, а G – постоянная тяготения. Черная дыра с массой 3 солнечных имеет гравитационный радиус 8,8 км.


ЧЕРНАЯ ДЫРА ИСКРИВЛЯЕТ ВОКРУГ СЕБЯ ГЕОМЕТРИЮ ПРОСТРАНСТВА. Согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна (1915), гравитация, т.е. взаимное притяжение между всеми материальными телами, – это вовсе не сила, а результат искривления пространства-времени. Чем больше плотность объекта, тем сильнее его гравитационное притяжение, т.е. больше искривление пространства-времени. Вещество в ядрах некоторых коллапсирующих звезд достигает такой плотности, что пространство в их окрестности сильно искривлено, как показывают кривые линии на рисунке. Сильно искривленные области пространства-времени и есть черные дыры.

Если астроном будет наблюдать звезду в момент ее превращения в черную дыру, то сначала он увидит, как звезда все быстрее и быстрее сжимается, но по мере приближения ее поверхности к гравитационному радиусу сжатие начнет замедляться, пока не остановится совсем. При этом приходящий от звезды свет будет слабеть и краснеть, пока не потухнет совсем. Это происходит потому, что в борьбе с гигантской силой тяжести свет теряет энергию и ему требуется все больше времени, чтобы достичь наблюдателя. Когда поверхность звезды достигнет гравитационного радиуса, покинувшему ее свету потребуется бесконечное время, чтобы достичь наблюдателя (и при этом фотоны полностью потеряют свою энергию). Следовательно, астроном никогда не дождется этого момента и тем более не увидит того, что происходит со звездой под горизонтом событий. Но теоретически этот процесс исследовать можно.

Расчет идеализированного сферического коллапса показывает, что за короткое время звезда сжимается в точку, где достигаются бесконечно большие значения плотности и тяготения. Такую точку называют «сингулярностью». Более того, общий математический анализ показывает, что если возник горизонт событий, то даже несферический коллапс приводит к сингулярности. Однако все это верно лишь в том случае, если общая теория относительности применима вплоть до очень маленьких пространственных масштабов, в чем мы пока не уверены. В микромире действуют квантовые законы, а квантовая теория гравитации пока не создана. Ясно, что квантовые эффекты не могут остановить сжатие звезды в черную дыру, а вот предотвратить появление сингулярности они могли бы.

Современная теория звездной эволюции и наши знания о звездном населении Галактики указывают, что среди 100 млрд. ее звезд должно быть порядка 100 млн. черных дыр, образовавшихся при коллапсе самых массивных звезд. К тому же черные дыры очень большой массы могут находиться в ядрах крупных галактик, в том числе и нашей.

Как уже отмечалось, в нашу эпоху черной дырой может стать лишь масса, более чем втрое превышающая солнечную. Однако сразу после Большого взрыва, с которого ок. 15 млрд. лет назад началось расширение Вселенной, могли рождаться черные дыры любой массы. Самые маленькие из них в силу квантовых эффектов должны были испариться, потеряв свою массу в виде излучения и потоков частиц. Но «первичные черные дыры» с массой более 1015 г могли сохраниться до наших дней.

Все расчеты коллапса звезд делаются в предположении слабого отклонения от сферической симметрии и показывают, что горизонт событий формируется всегда. Однако при сильном отклонении от сферической симметрии коллапс звезды может привести к образованию области с бесконечно сильной гравитацией, но не окруженной горизонтом событий; ее называют «голой сингулярностью». Это уже не черная дыра в том смысле, как мы обсуждали выше. Физические законы вблизи голой сингулярности могут иметь весьма неожиданный вид. В настоящее время голая сингулярность рассматривается как маловероятный объект, тогда как в существование черных дыр верит большинство астрофизиков.


Свойства черных дыр. Для стороннего наблюдателя структура черной дыры выглядит чрезвычайно простой. В процессе коллапса звезды в черную дыру за малую долю секунды (по часам удаленного наблюдателя) все ее внешние особенности, связанные с неоднородностью исходной звезды, излучаются в виде гравитационных и электромагнитных волн. Образовавшаяся стационарная черная дыра «забывает» всю информацию об исходной звезде, кроме трех величин: полной массы, момента импульса (связанного с вращением) и электрического заряда. Изучая черную дыру, уже невозможно узнать, состояла ли исходная звезда из вещества или антивещества, имела ли она форму сигары или блина и т.п. В реальных астрофизических условиях заряженная черная дыра будет притягивать к себе из межзвездной среды частицы противоположного знака, и ее заряд быстро станет нулевым. Оставшийся стационарный объект либо будет невращающейся «шварцшильдовой черной дырой», которая характеризуется только массой, либо вращающейся «керровской черной дырой», которая характеризуется массой и моментом импульса. Единственность указанных выше типов стационарных черных дыр была доказана в рамках общей теории относительности В.Израэлем, Б.Картером, С.Хокингом и Д.Робинсоном.

Согласно общей теории относительности, пространство и время искривляются гравитационным полем массивных тел, причем наибольшее искривление происходит вблизи черных дыр. Когда физики говорят об интервалах времени и пространства, они имеют в виду числа, считанные с каких-либо физических часов и линеек. Например, роль часов может играть молекула с определенной частотой колебаний, количество которых между двумя событиями можно назвать «интервалом времени». Замечательно, что гравитация действует на все физические системы одинаково: все часы показывают, что время замедляется, а все линейки – что пространство растягивается вблизи черной дыры. Это означает, что черная дыра искривляет вокруг себя геометрию пространства и времени. Вдали от черной дыры это искривление мало, а вблизи так велико, что лучи света могут двигаться вокруг нее по окружности. Вдали от черной дыры ее поле тяготения в точности описывается теорией Ньютона для тела такой же массы, но вблизи гравитация становится значительно сильнее, чем предсказывает ньютонова теория. Любое тело, падающее на черную дыру, задолго до пересечения горизонта событий будет разорвано на части мощными приливными гравитационными силами, возникающими из-за разницы притяжения на разных расстояниях от центра.

Черная дыра всегда готова поглотить вещество или излучение, увеличив этим свою массу. Ее взаимодействие с окружающим миром определяется простым принципом Хокинга: площадь горизонта событий черной дыры никогда не уменьшается, если не учитывать квантового рождения частиц.

Дж. Бекенстейн в 1973 предположил, что черные дыры подчиняются тем же физическим законам, что и физические тела, испускающие и поглощающие излучение (модель «абсолютно черного тела»). Под влиянием этой идеи Хокинг в 1974 показал, что черные дыры могут испускать вещество и излучение, но заметно это будет лишь в том случае, если масса самой черной дыры относительно невелика. Такие черные дыры могли рождаться сразу после Большого взрыва, с которого началось расширение Вселенной. Массы этих первичных черных дыр должны быть не более 1015 г (как у небольшого астероида), а размер 10-15 м (как у протона или нейтрона). Мощное гравитационное поле вблизи черной дыры рождает пары частица–античастица; одна из частиц каждой пары поглощается дырой, а вторая испускается наружу. Черная дыра с массой 1015 г должно вести себя как тело с температурой 1011 К. Идея об «испарении» черных дыр полностью противоречит классическому представлению о них как о телах, не способных излучать.

Поиск черных дыр. Расчеты в рамках общей теории относительности Эйнштейна указывают лишь на возможность существования черных дыр, но отнюдь не доказывают их наличия в реальном мире; открытие настоящей черной дыры стало бы важным шагом в развитии физики. Поиск изолированных черных дыр в космосе безнадежно труден: мы не сможем заметить маленький темный объект на фоне космической черноты. Но есть надежда обнаружить черную дыру по ее взаимодействию с окружающими астрономическими телами, по ее характерному влиянию на них.

Сверхмассивные черные дыры могут находиться в центрах галактик, непрерывно пожирая там звезды. Сконцентрировавшись вокруг черной дыры, звезды должны образовать центральные пики яркости в ядрах галактик; их поиски сейчас активно ведутся. Другой метод поиска состоит в измерении скорости движения звезд и газа вокруг центрального объекта в галактике. Если известно их расстояние от центрального объекта, то можно вычислить его массу и среднюю плотность. Если она существенно превосходит плотность, возможную для звездных скоплений, то полагают, что это черная дыра. Этим способом в 1996 Дж. Моран с коллегами определили, что в центре галактики NGC 4258, вероятно, находится черная дыра с массой 40 млн. солнечных.

Наиболее перспективным является поиск черной дыры в двойных системах, где она в паре с нормальной звездой может обращаться вокруг общего центра масс. По периодическому доплеровскому смещению линий в спектре звезды можно понять, что она обращается в паре с неким телом и даже оценить массу последнего. Если эта масса превышает 3 массы Солнца, а заметить излучение самого тела не удается, то очень возможно, что это черная дыра.

В компактной двойной системе черная дыра может захватывать газ с поверхности нормальной звезды. Двигаясь по орбите вокруг черной дыры, этот газ образует диск и, приближаясь по спирали к черной дыре, сильно нагревается и становится источником мощного рентгеновского излучения. Быстрые флуктуации этого излучения должны указывать, что газ стремительно движется по орбите небольшого радиуса вокруг крохотного массивного объекта.

С 1970-х годов обнаружено несколько рентгеновских источников в двойных системах с явными признаками присутствия черных дыр. Самой перспективной считается рентгеновская двойная V 404 Лебедя, масса невидимого компонента которой оценивается не менее чем в 6 масс Солнца. Другие замечательные кандидаты в черные дыры находятся в двойных рентгеновских системах Лебедь X-1, LMCX-3, V 616 Единорога, QZ Лисички, а также в рентгеновских новых Змееносец 1977, Муха 1981 и Скорпион 1994. За исключением LMCX-3, расположенной в Большом Магеллановом Облаке, все они находятся в нашей Галактике на расстояниях порядка 8000 св. лет от Земли.
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Pilot®
сообщение 27.09.2005 - 18:59
Сообщение #5


Кот Пурзельбаум
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 1539
Сообщений: 1524
Регистрация: 22.05.2003
Из: вра: ще: нец:
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 20 раз(а)



Цитата
что ни вещество, ни свет, ни другие носители информации не могут ее покинуть

устаревшая информация
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Name2009
сообщение 10.10.2005 - 13:58
Сообщение #6


Адепт Невероятного
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 12976
Сообщений: 196
Регистрация: 30.03.2005
Из: Сети
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 0 раз(а)



ЗАГАДКИ ЧЕРНЫХ ДЫР - ДВЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ СЛИВАЮТСЯ, ЕСЛИ ОНИ ПРИМЕРНО РАВНЫЕ ПО МАССЕ


Когда происходит слияние двух черных дыр огромный поток гравитационных волн производит мощнейший фронт ударной волны от большей по массе черной дыры. Ученые полагают, что таким образом могли быть выбиты все черные дыры из малых галактик при их столкновении с более крупными.

Новое исследование описывает последствия такого межгалактического столкновения.

Астрофизик Дэвид Мерритт, профессор Рочестерского Института Технологий и соавторы Милос Милосавлевич (Caltech), Марк Фавата (Корнелловский Университет), Скотт Хьюс (Институт Технологий Штата Массачусетс) и Дэниел Холз (Университет Чикаго) проанализировали последствия ударных воздействий, вызванных гравитационными волнами и описали свои результаты в статье "Consequences of Gravitational Radiation Recoil", опубликованной в февральском журнале Astrophysical Journal.

Фактически все галактики, как они полагают, содержат сверхмассивные черные дыры в центре. Согласно доминирующей теории, галактики растут через слияния с другими галактиками. Когда две галактики сливаются, их центральные черные дыры формируют двойную систему и вращаются вокруг общего центра масс, в конечном счете сливаясь в одну черную дыру. Слияние приводит к колоссальному выбросу гравитационных волн, что предсказывается в соответствии с Теорией Относительности Эйнштейна.

Согласно Мерритту и его коллегам, скорее всего сверхмассивные черные дыры достигают своих размеров посредством увеличения массы за счет поглощения окружающего газа и слияние между центральными черными дырами происходят только после того, как галактики достигли своих существующих размеров.

"Мы знаем, что сверхмассивные черные дыры существуют в центрах гигантских галактик подобно нашей", говорит Мерритт. "Но насколько мы знаем, более мелкие звездные системы не имеют никаких центральных черных дыр. Возможно, что они в них существовали, но были выброшены при столкновении с другими галактиками или поглощены их центральной черной дырой."

Во время слияния двух черных дыр гравитационные волны, испускаемые на последней стадии этого процесса, анизотропны и производят эффект отдачи – ударную волну, под действием которой малая черная дыра приобретает ускорение и выбрасывается во внешнее пространство вне зоны галактического притяжения. Этот эффект максимизируется, когда одна черная дыра заметно больше, чем другая. В остальных случаях сила отдачи небольшая и происходит их слияние. В то время как астрофизики знали об этом явлении с 1960-ых, до сих пор никто не имел аналитические данные для моделирования точных размеров и последствий эффекта. О первом точном моделировании последствий слияния черных дыр сообщалось на http://arXiv.org.

Мерритт обращает внимание, что нет никакого ясного наблюдательного свидетельства, что ударные волны от слияния имеют место быть. Он утверждает, что лучший шанс обнаружить прямое свидетельство слияния черных дыр в галактике, которая недавно подверглась слиянию с другой галактикой или в сталкивающихся галактиках.

_http://www.sciteclibrary.ru/

Сообщение отредактировал Name2009 - 10.10.2005 - 13:59
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Pilot®
сообщение 5.02.2006 - 17:02
Сообщение #7


Кот Пурзельбаум
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 1539
Сообщений: 1524
Регистрация: 22.05.2003
Из: вра: ще: нец:
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 20 раз(а)



Черная дыра "выбрасывает" звезды из Галактики?
Астрономы из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра обнаружили две звезды, покидающие нашу Галактику. Доктор Уоррен Браун (Warren Brown) и его коллеги из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра обнаружили первую звезду-"изгнанницу" в 2005 году, сообщает SpaceFlightNow. Затем европейские астрономы обнаружили еще две звезды, вырвавшиеся из соседней галактики Большое Магелланово Облако. Недавно обнаруженные звезды стали четвертой и пятой по счету. Все эти звезды принадлежат к новому классу астрономических объектов — звезд, навсегда покидающих нашу Галактику. «Эти звезды напоминают потерпевших кораблекрушение. Они оказались „за бортом“ родной Галактики и теперь дрейфуют в океане межгалактического пространства», — говорит д-р Браун.

Астрономы полагают, что в пределах нашей Галактики находится приблизительно 1 тыс. звезд-"изгнанниц". Для сравнения, всего в Галактике насчитывается около 100 млрд. звезд, что существенно усложняет задачу поиска «беглянок». Чтобы ускорить поиск, ученые из Смитсонианского центра в первую очередь уделили внимание звездам, местоположение и характеристики которых были схожи с уже известными «изгнанницами». Исследованная область неба почти в 8 тыс. раз превысила площадь лунного диска. «Обнаружение двух новых звезд-»изгнанниц" не было случайной удачей. Мы поставили себе цель отыскать их и знали, как это сделать", — комментирует д-р Маргарет Джеллер (Margaret Geller) из Смитсонианского астрофизического центра.

Согласно теоретическим предсказаниям, «изгнанные» звезды были «выброшены» из центра Галактики миллионы лет назад. Каждая из звезд была частью двойной звездной системы. Когда такая система оказывается слишком близко от черной дыры в центре галактики, гравитационные силы могут разорвать систему, поглотив одну из звезд и отбросив вторую в противоположном от центра направлении. Звезды-"изгнанницы" летят со скоростью больше миллиона километров в час — их также называют сверхскоростными звездами.


Звезда-"изгнанница" SDSS J091301.0+305120 (обозначена стрелкой)

Последние две обнаруженные «изгнанницы» — короткоживущие звезды, приблизительно в четыре раза массивнее Солнца. Множество подобных звезд обнаружено в центре Галактики, что подтверждает теорию возникновения «изгнанников». Кроме того, детальное исследование центра нашей Галактики выявило звезды, двигающиеся по сильно вытянутым, эллиптическим орбитам вокруг черных дыр. Как полагают астрономы, это бывшие звезды-спутники сверхскоростных звезд.
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Гость_Эмма_*
сообщение 7.02.2006 - 10:10
Сообщение #8





Гость









уффф...написали то сколько)) придётся перекопировать и дома прочитать , а то работать я так и не начну laugh.gif
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Pilot®
сообщение 24.06.2006 - 18:09
Сообщение #9


Кот Пурзельбаум
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 1539
Сообщений: 1524
Регистрация: 22.05.2003
Из: вра: ще: нец:
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 20 раз(а)





После многолетнего сражения на астрофизическом поле боя, наконец-то, появились судьи, разрешившие давнее противостояние в изучении квазаров. В качестве борцов выступают две конкурирующие теории. Арбитры – два орбитальных телескопа.

Специалисты из Йельского университета (Yale University) и университета Саутгемптона (University of Southampton) провели исследование одного из квазаров в рентгеновском и инфракрасном диапазоне.

Из каких соображений учёные исходили – трудно сказать, но изучать они решили 3C273 – тот самый объект, который и был впервые открытым в 1963 году квазаром.
Напомним, квазар представляет собой объект, обладающий рядом специфических характеристик: высокой светимостью при малом угловом размере, большой скоростью движения. В настоящее время известно, что квазары располагаются в ядрах галактик.

Наиболее распространена версия, что квазары представляют собой чёрные дыры, на которые падает вещество, что вызывает интенсивное излучение, в первую очередь, в рентгеновском диапазоне. Это приводит к появлению так называемых джетов – огромных струй элементарных частиц, вырывающихся с полярных областей квазаров на расстояние во многие тысячи световых лет.

Астрономам многое, связанное с квазарами, представляется непонятным, хотя исследования ведутся уже несколько десятилетий.

Джеты квазаров обладают достаточно высокой светимостью, но они настолько далеки, что выглядят относительно блекло. "Приятное исключение" составляет 3C273: у него один из джетов наблюдается очень неплохо, скорее всего, по этой причине данный объект и был выбран для изучения.

Распределение излучения в джете. Вверху: диаграмма инфракрасного излучения. Внизу: диаграмма рентгеновского излучения. Максимальная интенсивность обозначена красным, минимальная — фиолетовым (иллюстрация с сайта astro.isas.jaxa.jp).

Распределение излучения в джете. Вверху: диаграмма инфракрасного излучения. Внизу: диаграмма рентгеновского излучения. Максимальная интенсивность обозначена красным, минимальная — фиолетовым (иллюстрация с сайта astro.isas.jaxa.jp).

Исследователи фиксировали излучение джета в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. Характер спектров оказался типичным для сверхэнергетичных частиц, светящихся в результате синхротронного излучения. Оно возникает в результате движения частиц с околосветовыми скоростями в мощном магнитном поле. Но это объяснение годится не для всего джета.

Это помогли выяснить, во-первых, Spitzer, который сейчас является самым чувствительным в мире инфракрасным телескопом. А во-вторых, рентгеновская обсерватория Чандра (Chandra X-ray Observatory). Что позволило взглянуть на проблему так сказать с двух концов спектра.

Согласно теоретическим данным, рентгеновское излучение может создаваться вырывающимися частицами, движущимися со околосветовой скоростью на протяжении 100 световых лет. Однако визуально регистрируемая часть джета имеет протяжённость около 100 тысяч световых лет.

Интенсивное излучение в рентгеновском диапазоне на первой части пути частицы свидетельствует о больших ускорениях, испытываемых ею. А причиной настолько сильно ускоренного движения может быть чёрная дыра.

Об этом и говорят данные спектральных исследований: в области, близкой к квазару, джет испускает мощный рентгеновский поток. При движении к другому концу джета заметно постепенное повышение инфракрасной составляющей, зато рентгеновская резко уменьшается. Это говорит о значительном снижении скорости частиц.
Об этом и говорят данные спектральных исследований: в области, близкой к квазару, джет испускает мощный рентгеновский поток. При движении к другому концу джета заметно постепенное повышение инфракрасной составляющей, зато рентгеновская резко уменьшается. Это говорит о значительном снижении скорости частиц.
До настоящего времени существовали две "конкурирующие" теории, пытавшиеся объяснить излучение джетов: теория так называемого инверсно-комптоновского излучения (она утверждает, что излучение возникает в результате рассеивания фотонов реликтового излучения на частицах джета) и теория синхротронного излучения (постулирует, что излучение обусловлено высокоэнергетичными протонами и электронами).

Как видно, "победила" вторая: главную роль в излучении здесь действительно играют ускоренные частицы. Кроме того, "автоматически" подтвердилось мнение о том, что квазар является, по сути, чёрной дырой.

Астроном Себастьян Джестер (Sebastian Jester), участвовавший в исследовании, говорит: "Новые результаты свидетельствуют о том, что структура потока джета намного сложнее, чем мы до этого представляли". При этом он добавляет, что синхротронная модель, оказавшаяся правильной, только усугубляет "загадку" возникновения высокоэнергетичных частиц джета.

Но, несмотря на это, исследователи не унывают. "Наши результаты приводят к радикальному пересмотру теории релятивистских джетов, — говорит другой участник работы Ясуноби Учияма (Yasunobu Uchiyama). – Но зато у нас появились принципиально новые подходы к решению главных проблем астрофизики".
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
shavulsky
сообщение 23.09.2006 - 19:26
Сообщение #10


Новичок
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 43859
Сообщений: 8
Регистрация: 19.09.2006
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 0 раз(а)



Понимание людьми черных дыр и др. непонятных вещей прийдет так же скоро, как муравьи начнут замечать людей smile.gif
--
- Пикник. Представьте себе: лес, проселок, лужайка. С проселка на
лужайку съезжает машина, из машины выгружаются молодые люди, бутылки,
корзины с провизией, девушки, транзисторы, фото- и киноаппараты...
Разжигается костер, ставятся палатки, включается музыка. А утром они
уезжают. Звери, птицы и насекомые, которые всю ночь с ужасом наблюдали
происходящее, выползают из своих убежищ. И что же они видят? На траву
понатекло автола, пролит бензин, разбросаны негодные свечи и масляные
фильтры. Валяется ветошь, перегоревшие лампочки, кто-то обронил разводной
ключ. От протекторов осталась грязь, налипшая на каком-то неведомом
болоте... ну и, сами понимаете, следы костра, огрызки яблок, конфетные
обертки, консервные банки, пустые бутылки, чей-то носовой платок, чей-то
перочинный нож, старые, драные газеты, монетки, увядшие цветы с других
полян...
/Стругацкие/
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
McArrow
сообщение 23.09.2006 - 22:02
Сообщение #11


The Pi Man
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 16161
Сообщений: 544
Регистрация: 7.06.2005
Из: Over The Hills...
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 6 раз(а)



shavulsky
Сложно согласиться. Черные дыры во многом уже понятны астрономам. Известны их основные свойства, и более того, весьма вероятно, что постепенно они "рассасываются" (называется период около 10^50 лет для черной дыры средней массы). Так что сравнивать нынешних космологов с муравьями, по-моему, неправомерно. mad.gif
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
SunShine
сообщение 9.11.2006 - 12:19
Сообщение #12


Новичок
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 48491
Сообщений: 3
Регистрация: 9.11.2006
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 0 раз(а)



Тем более что астрологи намного отличаются от муравьёв..
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
dastrong
сообщение 14.01.2007 - 00:35
Сообщение #13


Новичок
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 54586
Сообщений: 10
Регистрация: 11.01.2007
Из: украина
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 0 раз(а)



что касается муравьев и астрономов- скорее правда, но только если человек произошел от обезьяны, а если мы изначально сконструированы людьми, то многое становится на места свои. Вспомним Коперника, Джордано Бруно и прочих героев сожженных и несожженных инквизицией за "бредовые" идеи и гипотезы которыми изобилуют умы нынешних исследователей. Но дело в том, что такие догадки астрофизиков (черные дыры и прочее) имеют в дальнейшем подтверждение, будто они не выдумали, а точно знали где наблюдать, фиксировать, будто они это знали и вдруг забыли, потом вспомнили. Смотрите сколько открытий сделано за последние 100 лет! Но к чему это я, да к тому что в книге Иова (Библия) нашел я такие строки
- Дивно Ты все устроил, землю повесил ниначем...
Не впечатляет?, ведь книга старше египетских пирамид (книга Иова) Наверное наши ученые просто вспоминают давно забытое старое на генетическом уровне. pilot_pilot.gif Хотя когда они оперируют миллионами световых лет, или числами возведенными в пятидесятую степень, или 12-15 миллиардов лет эволюции мне становится слегка смешно, это как учитель спросил ученика ск будет 2х2? тот воткнул в парту нож и ответил 7, а учитель-да, примерно 7-8 , НО не больше biggrin.gif
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
shersh
сообщение 14.01.2007 - 01:50
Сообщение #14


Завсегдатай
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 8398
Сообщений: 287
Регистрация: 20.11.2004
Из: Екатеринбург
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 9 раз(а)



Цитата
Наверное наши ученые просто вспоминают давно забытое старое на генетическом уровне.

А чё круто! Оказывается всё в жизни давно "
Цитата
ведь книга старше египетских пирамид (книга Иова)
" предопределено, никаких случайностей, никакого развития науки, технологий изучения окружающего мира! Просто у какого-то дяди в нужный момент просыпается какой то ген и говорит ему какое то открытие! Ура! Можно больше не напрягаться, а сидеть и ждать когда этот ген скажет новые открытия! А вам не кажется, что это скучно? И подобные рассуждения -регресс?!!!!! То что столько открытий сделано за последние 100 лет, говорит о том что если прогрессу не мешать, количество открытий будет нарастать как снежный ком, причём во всех областях науки! Чем больше человек знает об окружающем нас мире, тем больше он понимает насколько мало это знание и тем больше стремится узнать, а не сидеть и ждать когда ему ГЕН подскажет.

Сообщение отредактировал shersh - 14.01.2007 - 01:56
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
kserks
сообщение 30.08.2007 - 22:43
Сообщение #15


Новичок
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 69478
Сообщений: 7
Регистрация: 30.08.2007
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 0 раз(а)



По всей видимости черная дыра есть в центра каждой галактики, а Хокинг все-таки получит Нобелевскую премию...
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Pilot®
сообщение 24.09.2007 - 18:19
Сообщение #16


Кот Пурзельбаум
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 1539
Сообщений: 1524
Регистрация: 22.05.2003
Из: вра: ще: нец:
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 20 раз(а)



Большой взрыв породил триллионы черных дыр

Согласно весьма популярной, но пока никем не подтвержденной теории, небольшие черные дыры появились уже в самые первые мгновения существования нашей Вселенной. Это так называемые первичные (первородные) черные дыры - ПЧД (primordial black holes - PBHs). Обнаружение этих самых ПЧД было бы весьма на руку как экспериментаторам, так и теоретикам. Такие черные дыры могут использоваться для зондирования самой ранней Вселенной (первых долей секунды после Большого взрыва), а также для объяснения эффектов, вызываемых неведомой пока невидимой материей, называемой темным веществом (которое составляет большую часть всего вещества Вселенной - превышает в несколько раз массу обычной светящейся (барионной) материи).



Справка :
Темное вещество

Темное вещество (dark matter) составляет приблизительно 23% массового-энергетического "бюджета" Вселенной. Нормальное вещество, материал звезд, планет и людей, вносит только 4%. (Остальную часть Вселенной составляет еще более таинственная вещь, названная темной энергией - dark energy)

Некоторая малая часть темного вещества была уже идентифицирована и больше не является тайной. Трудноуловимые частицы нейтрино, про которые когда-то думали, что они имеют массу покоя, равную нулю, подобно фотонам, теперь признаны имеющими некий ненулевой вес и составляют часть этого самого "бюджета". Холодные мертвые звезды, найденные недавно в большом количестве, также вносят свой скромный вклад в этот общий зачет.



Есть несколько разных путей, посредством которых ПЧД могли бы формироваться в адских условиях самой ранней Вселенной. Например, их может порождать концентрация энергии, которая связана с экзотическими энергетическими полями. Такие области (при неоднородности гравитационного поля) могли бы испытывать коллапс под действием собственной гравитации в соответствии с Общей теорией относительности Эйнштейна, постулировавшей эквивалентность энергии и массы (энергия способна точно так же, как и вещество, формировать гравитационные поля, т.е. приводить к появлению тех же черных дыр). Следствием подобных процессов стала и так называемая инфляция - то есть сверхбыстрое "раздувание" ранней Вселенной, в ходе которого само пространство расширялось со сверхсветовыми скоростями. Интересно, что масса первичных черных дыр не ограничена снизу (как при рождении "современной" ЧД в результате звездного коллапса).

Вариации в массах ПЧД, рожденных Большим взрывом, напрямую зависят от конкретных сценариев их формирования. При этом наименее массивные ЧД (с массой, не превышающей массу типичной кометы - триллиона килограммов), должны довольно быстро испаряться за счет квантового процесса, описанного впервые Стивеном Хокингом (носит название радиации Хокинга или излучения Хокинга). До сих пор появлялись лишь неподтвержденные сообщения о регистрации излучения, исходящего от испаряющихся маломассивных ЧД (а последние такие ПЧД как раз только-только должны заканчивать свое существование).

Более массивные ПЧД (массой до 100 тысяч солнц) могут не только без труда доживать до нашего времени, но и оставлять свои "отпечатки" в космическом микроволновом фоне (cosmic microwave background - CMB) - реликтовом излучении, испущенном остывающим веществом спустя примерно 400 тысяч лет после Большого взрыва. Окрестности таких черных дыр излучают рентген в ходе поглощения "гравитационными монстрами" окружающей материи, и вот это рентгеновское излучение могло бы приводить к ионизации водородных атомов - тем самым накладывая свой отпечаток на весь ход процессов распределения вещества в ранней Вселенной, находя отражение в тех вариациях высокой и низкой плотности, что проявляются теперь в карте температурной анизотропии микроволнового фонового излучения.

Более того, этот эффект мог бы объяснить наличие озадачивающего несоответствия между результатами, полученными на третий год от зонда для исследования микроволновой анизотропии Wilkinson Microwave Anisotopy Probe - WMAP (который строил карту небольших температурных вариаций CMB), и реальной кластеризацией окружающих нас галактик. Несоответствие между двумя этими картинами характеризуется параметром, обозначаемым как sigma_8. С помощью этого параметра описывают процессы группировки вещества в условиях ранней Вселенной. Согласно недавнему исследованию, проведенному под руководством Массимо Рикотти (Massimo Ricotti) из американского Университета штата Мэриленд (University of Maryland), поправка, вызванная воздействием ПЧД, позволяет строить модели, более согласованные с реальным положением вещей (соответствующая статья принята для публикации в "Астрофизическом журнале" (Astrophysical Journal - ApJ)).

Сам Рикотти, конечно, не считает, что проделанных им вычислений достаточно для того, чтобы существование первичных черных дыр можно было бы считать доказанным. И до сих пор остается надежда на то, что дальнейшие более точные измерения и учет поправок, имеющих менее экзотичную природу, позволят привести в согласие эксперимент и теоретические предсказания.

Эффект ионизации от ПЧД мог бы отражаться не только на распределении реликтового излучения, но и на скорости образования первых звезд. Ведь наличие свободных электронов помогает объединяться в молекулы парам водородных атомов. "При наличии первичных черных дыр должно было бы образовываться в 10 или даже в 100 раз больше молекулярного водорода, чем без них", - говорит Рикотти. Молекулярный водород в свою очередь способствует охлаждению газовых облаков, сбрасывая избыточную радиацию. Охлаждение позволяет облакам сжиматься и уплотняться в зародыши протозвезд. Рикотти считает, что Космический телескоп имени Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope), запуск которого намечен NASA на 2013 год, вероятно, сможет зафиксировать наличие ускоренных темпов звездообразования, определяемых ионизацией, вызванной первичными черными дырами.

Необычно высокие уровни ионизации в условиях ранней Вселенной (из-за рентгеновских лучей, испускаемых ПЧД) могут быть выявлены и посредством европейского спутника Planck ("Планк"), запуск которого намечен на середину 2008 года. Так считает Рэйчел Бин (Rachel Bean) из Корнеллского университета (Cornell University, Итака, штат Нью-Йорк) - член группы, занятой теперь работой с WMAP.

В сценариях образования ПЧД, учитывающих инфляционные процессы, количество формирующихся ПЧД зависит от масштабов флуктуаций в инфляционной области. "В некоторых инфляционных моделях может формироваться большое количество ПЧД, а в других - их совсем немного, - поясняет Рикотти. - Если такие черные дыры образовывались в недостаточных количествах, то они не так интересны". Потому как самым интригующим аспектом существования первичных черных дыр следует назвать возможность их выживания (до настоящего момента) в достаточно больших количествах. Тогда "облака", состоящие из ЧД этого типа, могли бы составить изрядную долю или же даже все таинственное ненаблюдаемое темное вещество. Главная проблема с этим вариантом состоит в том, что до сих пор неясно, существовали ли когда-либо во Вселенной условия, подходящие для формирования достаточного количества ПЧД.

В любом случае, если бы появились убедительные свидетельства существования первичных черных дыр (хотя бы немногочисленных), это дало бы в руки ученым чрезвычайно важный инструмент изучения начального этапа развития нашего мира, о котором теперь мало что известно. Ведь типичная масса таких реликтов позволила бы судить о времени их рождения (разные сценарии их формирования привязаны к разным временам и при этом дают различные массы). Если они формировались в конце инфляционного этапа, то их существование позволит получить важную информацию о неведомой нам физике данного периода быстрого расширения. "Вы могли бы исключить те модели инфляции, что не приводят к появлению подобных черных дыр", - объясняет физик из Университета штата Юта (Southern Utah University - SUU) Джеймс Чизхолм (James Chisholm). - Кто-то, вероятно, за это получит Нобелевскую премию..."
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Anton713
сообщение 6.11.2007 - 23:18
Сообщение #17


Новичок
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 77587
Сообщений: 5
Регистрация: 6.11.2007
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 0 раз(а)



Возможно черные дыры дадут людям возможность путешествовать в пространстве и времени??? dry.gif
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
clerical
сообщение 18.12.2007 - 20:15
Сообщение #18


Завсегдатай
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 8234
Сообщений: 466
Регистрация: 7.11.2004
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 43 раз(а)



Астрономы впервые увидели, как разрушительная струя (джет), создаваемая сверхмассивной черной дырой в центре галактики, насквозь пронзила соседнюю галактику, сообщает NASA.


Джет - это выброс заряженных частиц, двигающихся с околосветовой скоростью. Объекты, оказавшиеся на пути джета, подвергаются также влиянию жесткого рентгеновского и гамма-излучения. Джеты того типа, о котором идет речь, образуются в окрестностях сверхмассивных черных дыр.

Для простоты иногда говорят, что черная дыра "создает джет", однако следует понимать, что джет, разумеется, является выбросом не из самой черной дыры, а из ее окрестностей. Как именно образуются джеты, пока понятно не до конца. Причиной их возникновения, скорее всего, является аккреция: поглощение вещества черной дырой, приводящее к выделению огромного количества энергии. Сложное взаимодействие магнитных полей приводит к тому, что часть вещества ускоряется до больших скоростей и выбрасывается в виде струи.

Джеты многократно наблюдались, однако еще ни разу было зафиксировано событие такого масштаба. Система 3C321 состоит из двух галактик, в центрах обеих находятся сверхмассивные черные дыры. Дыра в большей галактике (на изображении внизу слева) выбрасывает сильный джет (голубым), пронзающий соседнюю галактику (правее выше). Джет продолжается и за галактику, но столкновение с ней заставляет его отклониться.

Для получения данных использовалось сразу несколько орбитальных телескопов. Представленное изображение (его можно скачать в более высоком разрешении здесь) получено совмещением снимков в различных диапазонах: рентгеновском (телескоп "Чандра") - на иллюстрации фиолетовым, видимом и ультрафиолетовом ("Хаббл") - красным и оранжевым, радио (Очень большой телескоп и MERLIN) - голубым. Ученые использовали также данные инфракрасного диапазона, полученные при помощи телескопа "Спитцер".

NASA сравнивает черную дыру со "Звездой смерти" из "Звездных войн" - действительно, джет представляет собой серьезную угрозу. Атмосфера планет, которые окажутся на его пути, серьезно пострадает - в частности, лишится защитного озонового слоя. Жизнь на планете после этого, скорее всего, очень быстро погибнет.

С другой стороны, джет может оказать на галактику, в которую он вторгается, и обратное влияние: энергия и вещество, приносимые им, могут привести к формированию новых звезд и планет.

Столкновение джета с соседней галактикой происходит примерно в 20 тысячах световых лет от центра "родной" галактики джета. Самая дальняя зафиксированная точка джета отстоит примерно на 850 тысяч световых лет.

Анализ данных показывает, что галактика "попала под обстрел" всего миллион лет назад - по галактическим меркам это ничтожно мало. Обнаружить подобное событие - большая удача.
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Pilot®
сообщение 27.04.2008 - 20:33
Сообщение #19


Кот Пурзельбаум
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 1539
Сообщений: 1524
Регистрация: 22.05.2003
Из: вра: ще: нец:
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 20 раз(а)



интересный фильм о сверхмассивных черных дырах
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение
Pilot®
сообщение 29.07.2008 - 13:32
Сообщение #20


Кот Пурзельбаум
Иконка группы

Группа: Пользователи
Пользователь №: 1539
Сообщений: 1524
Регистрация: 22.05.2003
Из: вра: ще: нец:
Загружено: байт
Скачано: байт
Коэффициент: ---
Спасибо сказали: 20 раз(а)



Обнаружена самая большая черная дыра во Вселенной: она больше солнца в 18 миллиардов раз!

Сверхгигантский космический объект в 3,5 млрд световых лет от Земли открыт международной группой астрономов.

В космосе обнаружена сверхгигантская черная дыра, которая по массе больше Солнца в 18 миллиардов раз. Об открытии сообщила международная группа астрономов из университетов Японии, Финляндии и Турции, передают дни.ру. По словам специалистов, речь может идти о самой большой черной дыре во Вселенной, так как по массе она в 6 раз превосходит известные черные дыры, считавшиеся до последнего времени крупнейшими.

Находка расположена примерно в 3,5 миллиарда световых лет от Земли. Рядом с этим космическим объектом находится еще одна черная дыра, масштабы которой составляют 100 миллионов солнечных масс.

Интересно, что наша Вселенная довольно щедра на неизведанные явления. Так, совсем недавно ученые обнаружили в космосе редкое природное явление – тройной квазар. Сначала астрономы Калифорнийского технологического института посчитали новый объект оптической иллюзией, но их коллеги из обсерватории на Гавайях подтвердили правоту калифорнийцев.

"Квазары - чрезвычайно редкие объекты, - говорит профессор Джордж Джорговский из Калифорнийского технологического института в Пасадене. - Найти сразу три из них - беспрецедентный случай".

Напомним, что квазары – это космические объекты, связанные с черными дырами. Они питаются газом, попадающим в черную дыру, и могут светить в тысячу раз ярче, чем целая галактика, состоящая из сотни миллиардов звезд. При этом квазар вырабатывает гигантское количество электромагнитной энергии, в том числе и видимые световые и радиоволны.
Перейти в начало страницы
Вставить ник
+Цитировать сообщение

Ответить в данную темуНачать новую тему
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 



RSS Текстовая версия Сейчас: 21.09.2019 - 02:32