Tysiące czarnych dziur w centrum Drogi Mlecznej
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Czarne dziury od dziesięcioleci fascynują naukowców, pisarzy i zwykłych zjadaczy chleba. Zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina, wszystko, co dostaje się do czarnej dziury opada do jej centrum i zostaje tam zniszczone przez gigantyczną grawitację. Centrum to, zwane osobliwością, to nieskończenie mały punkt, w którym przyspieszenie grawitacyjne jest nieskończone. Tam skupia się cała materia czarnej dziury.
Na łamach Physical Review Letters ukazał się artykuł autorstwa Steffena Gielena z University of Sheffield i Lucíi Menéndez-Pidal z Universidad Complutense de Madrid, którzy stwierdzają, że osobliwość nie oznacza końca, a raczej nowy początek. Tym nowym początkiem mają być białe dziury, w które zmieniają się czarne dziury.
Para uczonych wykorzystała mechanikę kwantową oraz uproszczony teoretyczny model płaskiej dwuwymiarowej czarnej dziury. Od dawna zastanawiano się, czy mechanika kwantowa może zmienić nasze rozumienie czarnych dziur i pozwolić nam zajrzeć w głąb ich prawdziwej natury. Z punktu widzenia mechaniki kwantowej czas nie może się skończyć, gdyż układy ciągle zmieniają się i ewoluują, stwierdza Gielen. Naukowcy pokazali jak, za pomocą praw mechaniki kwantowej, osobliwość wewnątrz czarnej dziury zostaje zastąpiona przez wielki region fluktuacji kwantowych, niewielkich zmian energii, gdzie czas i przestrzeń nie mają końca. W regionie tym czas i przestrzeń zmieniają się w nową fazę, zwaną białą dziurą. To obszar, w którym przestrzeń zaczyna funkcjonować przeciwnie do czarnej dziury. W ten sposób białe dziury mogą być miejscem, gdzie czas się rozpoczyna. O ile czarne dziury wszystko pochłaniają, białe dziury mają wyrzucać z siebie materię, a nawet czas, z powrotem do wszechświata.
O ile, zwykle, czas jest postrzegany zawsze w odniesieniu do obserwatora, w naszych badaniach czas pochodzi od tajemniczej ciemnej energii, która wypełnia wszechświat. Proponujemy, by czas był mierzony przez ciemną energię obecną wszędzie we wszechświecie i odpowiedzialną za jego aktualne rozszerzanie się, dodaje Gielen. W artykule ciemna energia została użyta niemal w roli punktu odniesienia, a czas i energia są uzupełniającymi się bytami.
To jednak dopiero początek. Hipotetycznie może istnieć obserwator – jakiś hipotetyczny byt – który wejdzie do czarnej dziury, przejdzie przez to, co opisujemy jako osobliwość i pojawi się po drugiej stronie białej dziury. To wysoce abstrakcyjne, ale w teorii może się wydarzyć, stwierdza uczony.
Jednak odkładając na bok tego hipotetycznego obserwatora, niezwykle istotnym elementem nowych rozważań jest sugestia, że istnieje głęboka łączność pomiędzy naturą czasu w jego najbardziej podstawowej formie, a ciemną energią, która wypełnia kosmos i rządzi jego rozszerzaniem się. Nowe badania sugerują też inne podejście do prób połączenia grawitacji i mechaniki kwantowej.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Supermasywna czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej jest bardzo aktywna. Naukowcy z Northwestern University wykorzystali Teleskop Webba do uzyskania najdłuższego i najbardziej szczegółowego obrazu Sagittariusa A*. Dowiedzieli się, że w dysku akrecyjnym wokół dziury bez przerwy mają miejsce rozbłyski. Niektóre z nich to bardzo słabe migotania, trwające sekundy. Inne, potężne i oślepiające, można obserwować codziennie. Są jeszcze inne, niezwykle słabe, które trwają miesiącami.
Nowe odkrycia pozwolą lepiej zrozumieć naturę czarnych dziur i ich interakcje z otoczeniem, a także dynamikę i ewolucję naszej galaktyki. Spodziewamy się, że do rozbłysków dochodzi w pobliżu wszystkich supermasywnych czarnych dziur. Jednak nasza czarna dziura jest unikatowa. Tam się zawsze coś gotuje, zawsze widać jakąś aktywność, wydaje się, że ona nigdy nie jest spokojna. Obserwowaliśmy ją wielokrotnie w 2023 i 2024 roku i przy każdej obserwacji odnotowywaliśmy zmiany. Za każdym razem widzieliśmy coś innego, to naprawdę imponujące. Nic nigdy nie było takie samo, mówi profesor fizyki i astronomii Farhad Yusef-Zadeh, który specjalizuje się w badaniu centrum Drogi Mlecznej.
Uczony wraz z zespołem wykorzystali urządzeni NIRCam na JWST, które może jednocześnie prowadzić obserwacje w dwóch zakresach podczerwieni. W sumie zebrali 48 godzin obserwacji, które prowadzili co 8–10 godzin w ciągu roku. To pozwoliło im na odnotowywanie zmian w czasie. Sgr A* okazała się bardziej aktywna, niż naukowcy się spodziewali. W dysku akrecyjnym ciągle dochodziło do rozbłysków o różnej jasności i czasie trwania. W ciągu doby miało miejsce 5–6 dużych rozbłysków, pomiędzy którymi naukowcy obserwowali rozbłyski mniejsze. W danych widzimy wciąż zmieniającą się, gotującą jasność. I nagle, bum! Wielki rozbłysk. A później się uspokaja. Nie zauważyliśmy żadnego wzorca. Wydaje się, że to proces przypadkowy. Profil aktywności czarnej dziury był za każdym razem inny i niezwykle ekscytujący, dodaje uczony.
Naukowcy nie rozumieją procesów zachodzących w dyskach akrecyjnych czarnych dziur. Profesor Yusef-Zadeh podejrzewa dwa różne mechanizmy. Jeśli dysk przypomina rzekę, to krótkotrwałe słabe rozbłyski są jak niewielki przypadkowe fale, a większe długotrwałe rozbłyski jak fale pływowe powodowane przez bardziej znaczące wydarzenia.
NIRCam pracuje w zakresach 2,1 i 4,8 mikrometrów. Jednym z najbardziej niespodziewanych odkryć było spostrzeżenie, że zjawiska widoczne w krótszym zakresie fal zmieniały jasność na krótko przed wydarzeniami z dłuższego zakresu fal. Po raz pierwszy obserwujemy taką różnicę w czasie podczas obserwacji w tych długościach fali. Obserwowaliśmy je jednocześnie w NIRCam i zauważyliśmy, że dłuższe fale spóźniały się w stosunku do krótszych od niewielką ilość czasu, od kilku sekund do około 40 sekund, dziwi się Yusef-Zadeh.
To opóźnienie dostarcza dodatkowych informacji. Może ono wskazywać, że cząstki w miarę trwania rozbłysku tracą energię, a utrata ta ma miejsce szybciej w krótszych zakresach fali. Takie zmiany mogą zachodzić, gdy cząstki poruszają się po spirali wokół linii pola magnetycznego.
Badacze, chcąc to wyjaśnić, mają nadzieję na przeprowadzenie dłuższych obserwacji. Profesor Yusef-Zadeh już złożył prośbę o zgodę na nieprzerwane wykorzystanie NIRCam przez 24 godziny. Dłuższy czas obserwacji pozwoli na usunięcie z nich zakłóceń i poprawienie rozdzielczości. Gdy obserwuje się tak słabe rozbłyski, trzeba zmagać się z zakłóceniami. Jeśli moglibyśmy prowadzić obserwacje nieprzerwanie przez 24 godziny, moglibyśmy zredukować poziom szumu i zobaczyć szczegóły, których obecnie nie widzimy, wyjaśnia uczony.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Sonda Gaia odkryła 55 gwiazd, które z dużą prędkością zostały wyrzucone z gromady R136, znajdującej się Wielkim Obłoku Magellana, galaktyce satelitarnej Drogi Mlecznej. Odkrycie oznacza, że liczba gwiazd uciekających z gromady jest 10-krotnie większa niż dotychczas przypuszczano. Do wyrzucenia gwiazd może dochodzić w młodych gromadach w wyniku bliskich spotkań znajdujących się tam nowo narodzonych gwiazd.
Naukowcy z Uniwersytetów w Lejdzie, Amsterdamie i Uniwersytetu Radbound odkryli, że młoda gromada R136 w ciągu około 2 milionów lat pozbyła się nawet 1/3 z najbardziej masywnych gwiazd. Zostały one wyrzucone z gromady z prędkością przekraczającą 100 000 km/h. Niektóre z nich dotarły na odległość nawet 1000 lat świetlnych, zanim zakończyły życie jako supernowe.
Zaskakująca była nie tylko duża liczba gwiazd i ich prędkość, ale również fakt, że doszło do dwóch epizodów ich wyrzucania. Pierwsze takie wydarzenie miało miejsce około 1,8 miliona lat temu, gdy gromada powstała. Epizod ten odpowiada wydarzeniom, jakie mają miejsce podczas powstawania gromad gwiazd. Jednak do drugiego wyrzucenia gwiazd doszło zaledwie 200 000 lat temu i wydarzenie to ma zupełnie inną charakterystykę. Na przykład gwiazdy wyrzucone podczas drugiego epizodu poruszają się wolniej i nie zostały wystrzelone w przypadkowych kierunkach, wyjaśnia doktorant Mitchel Stoop, który stał na czele grupy badawczej.
Zdaniem naukowców do drugiego epizodu doszło w wyniku interakcji R136 z inną gromadą, którą odkryto w 2012 roku. Ten drugi epizod może być sygnałem, że w niedługiej przyszłości dojdzie do połączenia się obu gromad.
Masywne gwiazdy szybko kończą życie jako supernowe. Zwykle istnieją kilka milionów lat i eksplodują w tych samych regionach, w których się narodziły. R136 to wyjątkowa gromada. Zawiera setki tysięcy gwiazd, w tym i takie o masie do 300 mas Słońca. Stanowi on część wielkiego regionu formowania gwiazd o średnicy 5 milionów lat świetlnych. Nigdy wcześniej nie odnotowano też, by tak duża liczba szybko poruszających się gwiazd opuszczała tę samą gromadę.
Teraz, gdy zaobserwowaliśmy, że 1/3 masywnych gwiazd została wyrzucona z obszaru, w którym powstały – a tym samym zaczęły one wywierać wpływ na dalsze regiony – możemy przypuszczać, że wpływ masywnych gwiazd na ewolucję i strukturę galaktyk jest większy, niż dotychczas sądziliśmy. Możliwe nawet, że takie uciekające gwiazdy narodzone we wczesnym wszechświecie miały ważny udział w procesie rejonizacji, kiedy rozproszony wodór został ponownie zjonizowany, stwierdza współautor badań, Lex Kaper.
Gaia znajduje się w odległości 1,5 miliona kilometrów od Ziemi. Zadaniem sondy jest precyzyjne określanie pozycji, prędkości i kierunku ruchu ponad miliarda gwiazd. Holenderscy naukowcy chcieli przetestować możliwości teleskopu, więc na obiekt badań wybrali R136, który leży w odległości 160 000 lat świetlnych od Ziemi. To granica możliwości Gai. R136 powstała niedawno, więc wystrzelone z niej gwiazdy znajdują się tak blisko, że bardzo trudno jest je zidentyfikować. Jeśli jednak znajdzie się wystarczająco dużo takich gwiazd, można przeprowadzić wiarygodne modelowanie statystyczne, wyjaśnia Alex de Koter. Gaia spisała się wyjątkowo dobrze, dostarczając danych, które zaskoczyły naukowców.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dzięki pracy zawodowych astronomów, astronomów-amatorów oraz wykorzystaniu sztucznej inteligencji udało się odnaleźć niezwykły zaćmieniowy układ potrójny TIC 290061484. Odkryto go w danych z TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Układ złożony jest z dwóch gwiazd, które obiegają się w ciągu 1,8 doby, oraz trzeciej gwiazdy, obiegającej tę parę w ciągu 25 dni. To rekordowo ciasny układ potrójny. Dotychczasowym rekordzistą był ten odkryty w 1956 roku, gdzie dwie gwiazdy były obiegane przez trzecią w ciągu 33 dni.
TIC 290061484 znajduje się w Gwiazdozbiorze Łabędzia i z naszej perspektywy wydaje się niemal płaski. Przez to każda z gwiazd przesłania swoje towarzyszki, blokując część ich światła. I to właśnie dzięki tym zmianom jasności udało się układ odnaleźć.
Najpierw naukowcy przeanalizowali olbrzymią liczbę danych z TESS, odfiltrowując z nich te informacje, które świadczyły o istnieniu zaćmień. Następnie niewielka grupa astronomów-amatorów dokonała kolejnych analiz, poszukując w danych szczególnie interesujących przypadków. Ci amatorzy to osoby, które po raz pierwszy spotkały się online, biorąc udział w projekcie Planet Hunters. Zakończył się on w 2013 roku, ale grupa nie zaprzestała pracy. Skontaktowała się z zawodowymi astronomami i wspólnie zapoczątkowali projekt Visual Survey Group. Wspólnie szukamy głównie śladów kompaktowych układów składających się z wielu gwiazd, niezwykłych gwiazd zmiennych w układach podwójnych oraz nietypowych obiektów, mówi emerytowany profesor fizyki z MIT, Saul Rappaport.
Nowo odkryty układ jest tak kompaktowy, że zmieściłby się wewnątrz orbity Merkurego. Jest stabilny tylko dlatego, że orbity wszystkich trzech gwiazd znajdują się niemal na tej samej płaszczyźnie. Dlatego grawitacja każdej z nich nie zakłóca zbytnio ruchu pozostałych. Orbity gwiazd są prawdopodobnie stabilne od milionów lat. Zdaniem profesora Rappaporta, gwiazdy uformowały się w ramach tego samego procesu, który jednocześnie uniemożliwił utworzenie się planet blisko którejkolwiek z nich. Jedyne planety, które potencjalnie mogłyby tam istnieć, to takie, krążące wokół całego układu, jakby był on jedną gwiazdą.
Uczeni mówią, że z czasem wewnętrzne gwiazdy układu będą się starzały i zwiększały swoją objętość, co doprowadzi do ich połączenia się i powstania supernowej. Będzie to miało miejsce za 20-40 milionów lat.
Naukowcy z niecierpliwością czekają na uruchomienie Nancy Grace Roman Space Telescope. Dostarczy on znacznie bardziej szczegółowych danych niż TESS. Dość wspomnieć, że to, co w TSS widzimy jako 1 piksel, w Roman Telescope będzie reprezentowane przez 36 000 pikseli. TESS daje nam szeroki ogląd całego nieboskłonu, Roman pozwoli zaś sięgnąć wzrokiem znacznie dalej, aż do centrum Drogi Mlecznej. Będzie też w stanie odnaleźć układy zaćmieniowe składające się ze znacznie większej liczby gwiazd. Uczeni liczą na to, że zaobserwuje on układy 6 i więcej gwiazd. Zanim odkryto potrójne układy zaćmieniowe, nawet nie przypuszczano, że one istnieją. Roman może pokazać nam nigdy wcześniej niewidziane obiekty i układy, dodaje Tamás Borkovits z Uniwersytetu w Segedynie na Węgrzech.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.