Телескоп «Спитцер» показывает точные сроки черную дыру танец

Черные дыры не являются неподвижными в пространстве; на самом деле, они могут быть достаточно активны в своих движениях. Но поскольку они абсолютно темно и нельзя наблюдать непосредственно, они не легко учиться. Ученые наконец-то выяснили точные сроки сложный танец между двух огромных черных дыр, раскрывая скрытые подробности о физических характеристиках этих загадочных космических объектов.

Сок 287 галактики находится один из крупнейших черных дыр не нашли, с более чем 18 миллиардов раз больше массы нашего Солнца. На орбите этого чудища еще одна черная дыра с около 150 миллионов раз масса Солнца. Два раза каждые 12 лет, чем меньше черная дыра падает через огромный диск из газа вокруг своего компаньона, создавая вспышку света ярче, чем триллион звезд, ярче даже, чем вся галактика Млечный Путь. Свет занимает 3,5 миллиарда лет, чтобы достичь Земли.

Но орбиты меньших черная дыра-это продолговатые, а не круглые, и это не по правилам: он сдвигает положение с каждой петлей вокруг большой черной дыры и наклонена относительно диска из газа. Когда меньшая черная дыра выходит из строя через диск, она создает два расширяющихся пузырей горячего газа, которые движутся от диска в противоположных направлениях, и в менее чем за 48 часов система появляется в четыре раза яркостью.

Из-за нерегулярной орбите, черная дыра столкнется с диска в разное время в течение каждого 12-летней орбите. Иногда вспышки появляются как немногую как один год; другие времена, аж на 10 лет. Попытки моделировать орбиты и предсказать, когда вспышки происходили бы понадобились десятилетия, но в 2010 году, ученые создали модель, которая может предсказывать их появление в пределах от одной до трех недель. Они продемонстрировали, что их модель была правильной, предсказывая появление вспышки в декабре 2015 года в течение трех недель.

Затем, в 2018 году, группа ученых во главе с Lankeswar Дэй, аспирант в Тата Институте фундаментальных исследований в Бомбее, Индия, опубликовал статью с еще более детализированная модель они утверждали бы быть в состоянии предсказать сроки будущих вспышек в течение четырех часов. В новом исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal в письмах, эти ученые сообщают, что их точное предсказание вспышки, которая произошла на 31 июля 2019 года, подтверждает, что модель верна.

Наблюдение, что вспышки почти не бывает. Потому что с OJ 287 была на противоположной стороне Солнца от Земли, вне поля зрения всех телескопов на земле и на околоземной орбите черной дыры не возвращаются в поле зрения этих телескопов до начала сентября, после вспышки исчезла. Но система была в поле зрения космического телескопа Спитцер НАСА, которые агентство на пенсию в январе 2020 года.

После 16 лет работы на орбите космического аппарата было 158 миллионов миль (254 миллиона километров) от Земли, или более чем в 600 раз превышало расстояние между Землей и Луной. С этой точки зрения, Спитцер мог наблюдать за системой с 31 июля (в тот же день вспышки, как ожидается, появится) в начале сентября, когда с OJ 287 станет наблюдаемых в телескопы на Земле.

«Когда я впервые проверил видимость ОЖ 287, я был потрясен, чтобы найти, что она стала видна Спитцер прямо в тот день, когда очередной вспышки было предсказано, чтобы произойти», — сказал Сеппо Лэйн, младший научный сотрудник Калифорнийского технологического института/Ипак в Пасадене, штат Калифорния, который курировал Шпицера наблюдений системы. «Это было очень повезло, что мы смогли бы захватить вершину этой вспышки со Спитцером, потому что нет другого человека были инструменты, способные достичь этот подвиг в конкретный момент времени.»

Рябь в пространстве

Ученые регулярно моделируют орбиты малых объектов в нашей Солнечной системе, как комета огибает Солнце, принимая во внимание факторы, которые наиболее существенно влияют на их движение. Для того, что комета, гравитация Солнца обычно является доминирующей силой, но гравитации близлежащих планет может изменить его путь.

Определении движения двух огромных черных дыр гораздо более сложна. Ученые должны учитывать факторы, которые не могут заметно сказываться на небольших объектах; главный среди них-то, что называется гравитационными волнами. Теория относительности Эйнштейна описывает гравитацию как искривление пространства массой объекта. Когда объект перемещается в пространстве, искажения превращаются в волны. Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн в 1916 году, но они не наблюдали непосредственно до 2015 года с помощью лазерного интерферометра обсерватории гравитационных волн (ЛИГО).

Больше масса объекта, тем больше и энергичнее гравитационных волн, который он создает. В системе ОЖ 287, ученые ожидают, что гравитационные волны настолько большие, что они могут нести достаточно энергии из системы для того, чтобы существенно изменить орбиту чем меньше черная дыра, и поэтому время вспышек.

Хотя предыдущие исследования с OJ 287 приходится гравитационной волны, модель 2018 является наиболее подробным, но. За счет включения информации, полученной от детекторов гравитационных волн ЛИГО это, он очищает окно, в котором вспышка, как ожидается, произойдет до 1 1/2 дней.

Чтобы уточнить предсказание вспышки всего четыре часа, ученые сложить в подробности о физических характеристиках большая черная дыра. В частности, новая модель включает в себя то, что называется «без волос» теорема черных дыр.

Опубликованные в 1960-х годах группа физиков, которая включала Стивена Хокинга, теорема делает предсказание о природе черной дыры «поверхности».В то время как черные дыры не имеют истинной поверхности, ученые знают, что есть границы вокруг них, за которой ничто, даже свет, не может вырваться. Некоторые идеи утверждают, что внешний край, называемая горизонтом событий, может быть неровный или неправильной формы, но нет-волосы теорема утверждает, что «поверхность» не имеет такой функции, даже не волосы (имя теорема была шутка).

Другими словами, если вырезать черную дыру посередине вдоль своей оси вращения, поверхность будет симметрична. (Ось вращения Земли почти полностью совпадают с ее Северного и Южного полюсов. Если разрезать планету пополам вдоль этой оси и сравнил две половинки, вы обнаружите, что наша планета в основном симметричны, хотя такие услуги, как океаны и горы создают небольшие различия между половинками.)

Нахождение Симметрии

В 1970-х годах, почетный профессор Калифорнийского технологического института Кип Торн рассказал, как этот сценарий-спутника, вращающиеся вокруг массивной черной дыры — потенциально может показать, является ли черная дыра поверхность гладкая или бугристая. Правильно предвидя орбиты меньше черная дыра с такой точностью, новая модель поддерживает без волос теорема, смысл нашего основного понимания эти очень странные космические объекты является правильным. Система ОЖ 287, другими словами, поддерживает идею, что черная дыра поверхности симметричны вдоль их осей вращения.

Так как плавность воздействия на поверхность массивной черной дыры время орбиты меньше черная дыра? Этой орбиты определяется в основном массой большая черная дыра. Если она выросла массивная или пролить ее вес, что бы изменить размер орбиты меньше черная дыра. Но распределение массы также имеет значение. Массивный выступ на одной стороне большая черная дыра искажает пространство вокруг по-другому, чем если бы черные дыры были расположены симметрично. Что бы потом изменить траекторию меньше черная дыра, как ее орбиты ее спутника и заметно изменить время столкновения черной дыры с диска на конкретной орбите.

«Важно, чтобы ученые черные дыры, что мы доказать или опровергнуть нет-волосы теорема. Без него мы не можем доверять, что черные дыры, как это предусмотрено Хокинг и другие вообще существуют», — сказал Маури Валтонен, астрофизик в Университете Турку в Финляндии и соавтор на бумаге.

Наука о данных Спитцер продолжает быть проанализирован научным сообществом через данные Спитцер архиве, расположенном в ИК-Научного архива размещались в ИФАВ в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. ЛРД управляемых операций миссии «Спитцер» для директората научных миссий НАСА в Вашингтоне. Научные операции проводятся в научном центре Спитцера в ИФАВ в Калтехе. Операций космических аппаратов были основаны на Локхид Мартин пространства в Литтлтон, штат Колорадо. Калтех управляет ЛРД НАСА.

Для получения более подробной информации о Spitzer, посетите:

• https://www.nasa.gov/spitzer
• http://www.spitzer.caltech.edu/

сделать разницу: спонсорские возможности