M87

NASA сообщает о важном астрономическом открытии. Используя космический телескоп Хаббл и рентгеновскую обсерваторию Чандра, ученые обнаружили самую близкую подтвержденную пару сверхмассивных черных дыр.

Эти космические гиганты находятся на расстоянии всего 300 световых лет друг от друга в галактике MCG-03-34-64, расположенной примерно в 800 миллионах световых лет от Земли. Черные дыры активно поглощают окружающее вещество, что делает их яркими источниками излучения в оптическом, рентгеновском и радиодиапазонах.

Открытие было сделано случайно. Высокое разрешение Хаббла выявило необычную оптическую структуру в центре галактики, что побудило исследователей провести дополнительные наблюдения в рентгеновском диапазоне.

Эта находка дает уникальную возможность изучить близкий пример двойной системы активных ядер галактик. Такие системы, вероятно, были более распространены в ранней Вселенной, когда слияния галактик происходили чаще.

Ожидается, что через примерно 100 миллионов лет эти черные дыры сольются, создав мощные гравитационные волны.

- Здесь есть доктор?
- Да
- Какая у тебя специальность?
- Я доктор математических наук.
- Мой друг умирает.
- Минус один.

Это та самая галактика, в центре которой находится сверхмассивная чёрная дыра, чью тень мы увидели в 2019 году. На этом изображении видна почти вся галактика целиком, в виде туманного жёлтого пятна, а также достаточно хорошо виден джет, создаваемый чёрной дырой в центре галактики. Длина этого джета из плазмы — 3000 световых лет.

Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики М 87. Это самое первое в истории человечества качественное изображение тени чёрной дыры, полученное напрямую в радиодиапазоне.

Используя космический телескоп «James Webb», астрономы обнаружили сверхмассивную черную дыру, которая поглощает материю с невероятной скоростью – в 40 раз выше предела Эддингтона. Об открытии сообщается в журнале Nature Astronomy.

«Открытие сверхмассивной черной дыры, которая поглощает материю с невероятной скоростью всего через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва, дает новые ценные сведения о механизмах быстрого роста черных дыр в ранней Вселенной», – рассказывают авторы исследования.

Объект, получивший обозначение LID-568, выделялся интенсивным рентгеновским излучением, зафиксированным космической обсерваторией NASA «Chandra» в рамках обзора галактик COSMOS. Однако в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах он слишком слаб и до прихода «James Webb» был недоступен для детальных исследований.

«Спектрометр NIRSpec позволил нам получить полное представление о сверхмассивной черной дыре и ее окружении. Это привело к неожиданному открытию мощных потоков газа вокруг объекта, скорость и размер которых указывает на то, что значительная часть приращения массы сверхмассивной черной дырой могла произойти в результате одного эпизода быстрой аккреции», – пояснили авторы исследования.

В ходе анализа данных стало ясно, что объект LID-568 поглощает материю со скоростью, в 40 раз превышающей предел Эддингтона. Этот предел связан с максимальной светимостью, которой может достичь черная дыра, а также с тем, насколько быстро она может поглощать вещество, чтобы ее внутренняя гравитационная сила и внешнее давление оставались в равновесии.

«Этот экстремальный случай показывает, что механизм быстрого поглощения, превышающий предел Эддингтона, является одним из возможных объяснений того, почему мы видим эти очень массивные черные дыры в столь раннем возрасте Вселенной», – заключили авторы исследования.

Согласно стандартным моделям, черные дыры образуются в результате гибели массивных звезд и накапливают материю до предела, известного как предел Эддингтона.

Используя космический телескоп «James Webb», астрономы обнаружили в ранней Вселенной огромную черную дыру, которая «наелась досыта и дремлет». Об открытии сообщается в журнале Nature.

«Подобно медведю, наевшемуся лосося перед зимней спячкой, эта черная дыра переела до такой степени, что больше почти не может поглощать материю», – рассказывают авторы исследования.

Черная дыра уже смогла вырасти до своих размеров спустя всего 800 миллионов лет после Большого взрыва. Масса гравитационного монстра составляет примерно 400 миллионов солнечных, что делает его одним из самых крупных среди себе подобных на данном этапе развития Вселенной.

«Черная дыра настолько огромна, что содержит примерно 40 процентов общей массы галактики, в которой она находится: для сравнения, большинство черных дыр в локальной Вселенной не превышают и 0,1 процента от массы галактики-хозяйки», – отметили авторы исследования.

Однако, несмотря на свои гигантские размеры, эта черная дыра все же потребляет газ, необходимый ей для роста, но с очень низкой скоростью – примерно в 100 раз медленнее теоретического максимального предела, – что делает ее по сути спящей.

Такая сверхмассивная черная дыра, находящаяся на столь раннем этапе развития Вселенной, но при этом не активно растущая, ставит под сомнение текущее представление о формировании и развитии этих объектов.

«Наиболее вероятным сценарием является то, что черные дыры проходят через короткие периоды сверхбыстрого роста, за которыми следуют длительные периоды покоя», – считают авторы исследования.

Согласно стандартным моделям, черные дыры образуются в результате гибели массивных звезд и накапливают материю до предела, известного как предел Эддингтона, когда давление излучения на материю преодолевает гравитационное притяжение.

С помощью ряда компьютерных симуляций ученые попытались выяснить, как эта спящая черная дыра могла вырасти до таких огромных размеров в самом начале существования Вселенной. В результате они пришли выводу, что наиболее вероятный сценарий заключается в способности черных дыр превышать предел Эддингтона в течение коротких периодов, когда они растут очень быстро, а затем наступают длительные периоды бездействия.

Группа астрономов обнаружила свидетельства столкновения двух галактик и их массивных черных дыр, когда возраст Вселенной составлял всего 740 млн лет. Эти объекты, вероятно, оказали большое влияние на эволюцию галактик, в которых они находятся.

Однако ученые до сих пор задаются вопросом, как эти объекты выросли и стали такими массивными. Команда обнаружила, что одна из двух черных дыр имеет массу, в 50 млн раз превышающую массу Солнца. Другая черная дыра, скорее всего, аналогична, хотя ее гораздо сложнее измерить, поскольку она окутана плотным газом. 

Ученые также отмечают, что слияние двух черных дыр будут создавать гравитационные волны. Подобные события можно будет обнаружить с помощью следующего поколения гравитационно-волновых обсерваторий, таких как предстоящая миссия Laser Interferometer Space Antenna (LISA), которая недавно была одобрена Европейским космическим агентством и станет первой космической обсерваторией, предназначенной для изучения гравитационных волн. Запуск ожидается в середине 30-х годов.

Это обнаружили «Джеймс Уэбб» и «Хаббл»

Астрономы нашли новые доказательства того, что длинный след за карликовой галактикой RCP 28 действительно может быть первым подтвержденным открытием убегающей из своей галактики сверхмассивной черной дыры. Оказалось, что головная часть структуры лучше всего описывается не моделями галактик, а сверхзвуковой ударной волной, порождаемой движущейся в окологалактическом пространстве черной дырой, окруженной плотной и горячей комой. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Существование убегающих сверхмассивных черных дыр предсказано теоретически и может происходить в двух случаях: выброса черной дыры из тройной системы черных дыр за счет гравитационных взаимодействий и слияний или же эффекта отдачи черной дыры, рожденной в результате слияния двух черных дыр, за счет излучения гравитационных волн. Оба этих механизма — результат слияния галактик. Если конечная скорость движения черной дыры будет достаточно большой, чтобы преодолеть гравитационные силы со стороны родительской галактики, то она в итоге покинет систему и будет двигаться уже в межгалактическом пространстве.

Однако поиски таких уникальных объектов — весьма сложная задача, и к настоящему моменту существуют лишь несколько кандидатов в них в виде смещенных от центра своих систем активных ядер. Среди них сильнее всего выделяется описанная несколько лет назад длинная структура, названная RBH-1, в которой найдены ударные волны, молодые звезды  и потенциальная убегающая сверхмассивная черная дыра из карликовой галактики RCP 28. Однако затем открытие попытались опровергнуть две группы ученых: первая использовала модель видимой с ребра галактики, а вторая — модель разрушенной приливными силами галактики.

Группа астрономов во главе с Питером Ван Доккумом (Pieter van Dokkum), которая первоначально сообщила об обнаружении RBH-1, представила результаты анализа данных наблюдений за этой структурой инструмента NIRSpec телескопа «Джеймс Уэбб», а также повторного анализа данных наблюдений инструмента UVIS телескопа «Хаббл» и инструмента LRIS наземной обсерватории Кека. Ученые признают, что в первой работе они получили лишь косвенные доказательства наличия в RBH-1 убегающей сверхмассивной черной дыры и в текущем исследовании решили это более точно проверить.

В головной зоне RBH-1 наблюдается узкополосное излучение ионизированного газа, которое не наблюдается в его хвосте. Морфология этого газа мало похожа на распределение газа в галактиках, зато напоминает классическую головную ударную волну с тонким турбулентным следом позади нее. Границу этой потенциальной ударной волны можно описать параболой с радиусом кривизны в 1,8 килопарсека, а сама ударная волна простирается примерно на четыре килопарсека позади вершины параболы. 

Лучше всего кинематику такой структуры объясняет модель сверхзвуковой ударной волны, порождаемой движущейся со скоростью почти 1000 километров в секунду сверхмассивной (более 107 масс Солнца) черной дырой, которая видна под углом почти 30 градусов к плоскости неба. При этом основным источником внешнего давления является не ветер, порождаемый сверхмассивной черной дырой, а ветер от плотной и горячей (более 106 кельвин) комы вокруг нее. Кома пополняется ударно нагретым газом и способна уравновешивать давление набегающего потока межгалактической среды. 

Что же касается длинного следа позади головной ударной волны, в котором наблюдаются очаги звездообразования, то для него применима модель увлеченного за черной дырой холодного газа с общей массой до 3 × 108 масс Солнца. Расчетная масса звезд, которые могли возникнуть из этого газового резервуара, как минимум в несколько раз меньше наблюдаемой звездной массы, что может объясняться особенностями процесса звездообразования или более высокой плотностью окологалактической среды. Интересно, что итоговая модель RBH-1 разрешает не замечать саму черную дыру и обращать внимание лишь на ударную волну, создаваемую ей, так как горячая кома будет препятствовать наблюдению ближайших окрестностей черной дыры.

Взято тут

Бабушка пострадавшего находилась на берегу. Ребенка спас неизвестный герой. Спасибо ему!

typical_krd

Плотно закрученные спиральные рукава галактики, показанные на этом снимке, известные как NGC 2775, резко обрываются. В результате на этом потрясающем снимке, полученном космическим телескопом НАСА/ЕКА "Хаббл", остается необычно большая и относительно пустая галактическая выпуклость. Отсутствие значительного количества пыли или газа означает, что в центральной области галактики происходит незначительное звездообразование.⁠⁠

В расчетах и данных наблюдений за черными дырами есть заметный разрыв: обнаруженные астрономами черные дыры значительно массивнее теоретической нижней границы масс подобных тел. И вот ученые нашли систему из пульсара и объекта-компаньона, который как раз попадает в этот «провал масс».

Астрономы ищут системы из массивных объектов — нейтронных звезд, белых карликов и черных дыр, — чтобы протестировать теории гравитации. Лучшее место для поиска таких объектов — шаровые звездные скопления.

Плотность звезд в центре подобных скоплений достаточно высокая, поэтому тела там чаще встречаются и взаимодействуют. В частности, нейтронные звезды подхватывают маломассивные звезды главной последовательности и «высасывают» их материю, накапливая массу. Так появляются маломассивные рентгеновские двойные звезды, одним из объектов которых становится миллисекундный пульсар, быстровращающаяся нейтронная звезда. Именно на таких системах ученые тестируют теории гравитации.

Во время поиска подобных объектов в шаровых звездных скоплениях с помощью радиотелескопа MeerKAT (Южная Африка) астрономы обнаружили в NGC 1851 в созвездии Голубь 13 миллисекундных пульсаров, в том числе в составе трех массивных двойных звезд. Компаньон одной из них — PSR J0514-4002E — заинтересовал ученых своей массой. 

Если бы компаньон был звездой главной последовательности, его было бы видно в оптическом диапазоне. Но в наблюдениях «Хаббла» подходящий объект найти не удалось. Получается, он должен быть очень компактным. Проанализировав «тиканье» пульсара и рассчитав его движение, авторы исследования пришли к выводу, что масса компаньона — от 2,09 до 2,71 солнечной массы.

Это больше, чем у крупнейших пульсаров, чью массу удалось точно измерить: PSR J0740+6620 (2,08 солнечной массы) и PSR J0348+0432 (2,01 солнечной массы). И меньше самых маленьких черных дыр (около пяти солнечных масс), обнаруженных в составе двойных систем. То есть этот объект находится в «провале масс» черных дыр — разрыве между данными наблюдений и теоретической минимальной массой черной дыры (2,2 солнечной массы), образовавшейся при коллапсе нейтронной звезды.

По словам ученых, судя по положению в плотном шаровом скоплении, эксцентричности орбиты, быстрому вращению пульсара и большой массе компаньона, система PSR J0514-4002E — продукт «вторичной встречи». Авторы статьи предположили, что пульсар раскрутился, поглотив материю своего первого «соседа», а уже потом встретился с нынешним массивным компаньоном.

Новый компаньон, судя по массе, мог образоваться в слиянии двойной нейтронной звезды или нейтронной звезды и черной дыры. Через анализ гравитационных волн астрономам известно несколько таких событий, и масса компаньона совпадает с оценкой масс участников тех слияний (GW190814, GW191917 и GW200210).

К сожалению, по косвенным данным вроде вращения пульсара и траектории его орбиты (тут не хватает точности измерений) невозможно точно определить, является ли компаньон самой массивной нейтронной звездой из известных или самой маленькой черной дырой из «провала масс».

Если удастся подтвердить, что этот объект состоит из радиопульсара и черной дыры, PSR J0514-4002E станет первой подобной системой за всю историю наблюдений. И это будет праздник для астрофизиков, потому что такая пара позволит по-новому протестировать Общую теорию относительности.

Источник

Звезда Фомальгаут примерно вдвое массивнее Солнца и является достаточно молодой звездой. Именно поэтому она ещё сохранила протопланетный диск: аналогичная структура когда-то окружала и наше Солнце, но в ходе его эволюции часть этой структуры была рассеяна за счёт давления излучения звезды изнутри, а из части этого вещества образовались планеты.

За снимок стоит поблагодарить телескоп «Hubble».

Та самая черная дыра, силуэт которой впервые увидел мир, расположена в центре крупной галактики М87 и привлекала к себе пристальное внимание задолго до получения знаменитого изображения: она постоянно бьет в нашу сторону гигантским потоком плазмы, а иногда с ней происходят труднопредсказуемые и не совсем понятные события. Одно из них впервые за много лет удалось зафиксировать во время очередных наблюдений.

Галактика Мессье 87 (М87) в диаметре ненамного больше Млечного Пути, но по массе превосходит его, возможно, раз в двести. В отличие от нашей спиральной галактики, эта — эллиптическая: огромная сфера, полная звезд. Расположена она в 53,5 миллионах световых лет от нас в направлении созвездии Девы и особенно интересна своим крайне активным ядром, то есть сверхмассивной черной дырой, которая интенсивно вбирает в себя окружающее вещество.

Именно эту черную дыру астрономы выбрали как ту, которую первой должно было увидеть и увидело человечество. Изображение ее силуэта составили по данным комплекса телескопов Event Horizon («Горизонт событий») и обнародовали в 2019 году. Черная дыра на нем угадывается только благодаря яркому обрамлению притянутого к ней вещества — аккреционному диску. Он оказался неоднородным, есть более яркие, явно более плотные области. И все это вращается вокруг горизонта событий на огромных скоростях.

По недавним оценкам, масса этой черной дыры составляет 6,5 миллиарда масс Солнца. При этом в размерах она вполне уместилась бы в пределы орбиты Плутона, то есть она меньше Солнечной системы. Напомним, черная дыра в центре Млечного Пути «весит» как четыре миллиона Солнц, а ее диаметр примерно такой, как у орбиты Меркурия.

Черная дыра М87 обрушивает на себя такое количество вещества, что просто не в состоянии справиться с ним, и его излишки вырываются от нее прочь из окрестностей обоих полюсов гигантскими плазменными фонтанами под названием «релятивистские струи». Одна из них направлена почти прямо в сторону Земли — под углом всего примерно 20 градусов. Этот поток тянется на без малого пять тысяч световых лет. Тот, что с противоположной стороны, должен быть таким же.

Недавно международная и очень многочисленная команда астрофизиков поделилась в журнале Astronomy and Astrophysics результатами своих последних наблюдений за ядром М87 в 2018 году и сравнила их с тем, как выглядела эта сверхмассивная черная дыра во время предыдущей сессии — в 2017-м. Выяснилось, во-первых, что за год уплотнения в аккреционном диске (а значит, и весь диск) успели сместиться на 30 градусов. Во-вторых, релятивистская струя понемногу, «монотонно» сдвигается, и это замечают не в первый раз.

В-третьих, впервые с 2010 года в окрестностях центра М87, наконец, снова произошла внезапная мощная вспышка гамма-излучения, которую ранее наблюдали несколько раз, но толком объяснить пока не смогли. На этот раз она оказалась гораздо слабее предыдущих, тем не мене излучение было примерно в четыре раза интенсивнее, чем в «спокойное» время.

Продолжался всплеск примерно три дня. Астрофизики отметили, что он почему-то наблюдался исключительно в гамма-диапазоне. Точное место, откуда шло излучение, определить не удалось. Впрочем, ученые отметили, что область вспышки невелика — всего раз в 10 больше размеров самой черной дыры.

О природе этой гамма-вспышки пока только строят предположения. Есть подозрение, что она связана с магнитным полем черной дыры. Например, по одной из версий, в нем спорадически сталкиваются сильно и слабо намагниченные потоки, отчего возникает ударная волна.

NGC 1300 — классическая спиральная галактика с перемычкой, расположенная примерно в 61 миллионе световых лет от нас в созвездии Эридана. Ее центральная перемычка и отдельные спиральные рукава содержат области интенсивного звездообразования. Ядро галактики показывает редкую внутреннюю спираль — спираль внутри спирали. Разрешение Хаббла позволяет нам видеть подробные пылевые полосы и звездную активность по всему ее диску. 

Космический телескоп «Хаббл» вернулся к научной деятельности, но только с одним работающим гироскопом. Это обстоятельство не помешало 34-летней орбитальной обсерватории получить изображение спиральной галактики NGC 1546.

В конце мая «Хаббл» перешел в безопасный режим, поскольку один из трех оставшихся активных гироскопов системы наведения вышел из строя.

Изучив проблему, инженеры NASA приняли решение, что космический телескоп продолжит работать только с одним гироскопом. Поэтому ему будет требоваться больше времени для наведения на цель исследования. Кроме того, обсерватория лишится возможности отслеживать движущиеся объекты, расположенные ближе Марса.