Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Astronomowie obserwują trzy łączące się supermasywne czarne dziury

Recommended Posts

Astronomowie obserwują ostatnie etapy łączenia się trzech supermasywnych czarnych dziur. Krążą one wokół siebie w centrum trzech galaktyk, do połączenia których dochodzi w odległości około miliarda lat świetlnych od Ziemi. Niezwykły taniec czarnych dziur specjaliści zauważyli wewnątrz obiektu SDSS J084905.51+111447.2.

Obserwowaliśmy parę czarnych dziur, a gdy użyliśmy kolejnych technik [obrazowania rentgenowskiego o wysokiej rozdzielczości przestrzennej, obrazowania w bliskiej podczerwieni oraz spektroskopii optycznej – red.] znaleźliśmy ten niezwykły system, mówi główny autor badań, Ryan Pfeifle z George Mason University. Mamy tutaj najsilniejsze z dostępnych dowodów na istnienie systemu trzech aktywnych supermasywnych czarnych dziur.

Badania wspomnianego systemu rozpoczęły się od jego obrazowania w świetle widzialnym za pomocą teleskopu Sloan Digital Sky Survey (SDSS) w Nowym Meksyku. Dane udostępniono w społecznościowym projekcie Galaxy Zoo, którego użytkownicy oznaczyli SDSS J084905.51+111447.2 jako miejsce, w którym właśnie dochodzi do łączenia się czarnych dziur. Naukowcy przeanalizowali więc dane zebrana przez teleskop kosmiczny Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Pracuje on w podczerwieni i jeśli rzeczywiście w galaktyce dochodzi do łączenia się czarnych dziur, to powinien on zaobserwować co najmniej dwa źródła gwałtownego pochłaniania materii. Kolejne obserwacje potwierdziły podejrzenia. Chandra X-ray Observatory wykrył istnienie silnych źródeł promieniowania X, co wskazuje, że czarne dziury pochłaniają tam duże ilości pyłu i gazu. Podobne dowody zdobył Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR). Kolejne obrazowanie w świetle widzialnym przeprowadzone za pomocą SDSS i Large Binocular Telescope potwierdziły obecność trzech aktywnych czarnych dziur.

Dzięki użyciu wielu instrumentów opracowaliśmy nową technikę identyfikowania potrójnych układów supermasywnych czarnych dziur. Każdy z tych teleskopów dostarczył nam nieco innych informacji o tym, co się tam dzieje. Mamy nadzieję, że za pomocą tej techniki znajdziemy więcej układów potrójnych, mówi Pfeifle.

Naukowcy stwierdzili, że odległość pomiędzy każdą z czarnych dziur, a jej sąsiadami wynosi od 10 do 30 tysięcy lat świetlnych. Będzie ona malała, gdyż galaktyki, do których należą te dziury, łączą się, więc i czarne dziury są skazane na połączenie.
Dzięki wykryciu przez LIGO fal grawitacyjnych pochodzących z łączenia się czarnych dziur, wiemy co nieco o tym, jak przebiega taki proces. Jednak łączenie się układu potrójnego wygląda prawdopodobnie nieco inaczej. Specjaliści podejrzewają, że obecność trzeciej dziury powoduje, iż dwie pierwsze łączą się znacznie szybciej.

Istnienie układu potrójnego może pozwolić też na wyjaśnienie teoretycznego „problemu ostatniego parseka”. Gdy dochodzi do połączenia dwóch galaktyk ich czarne dziury nie zderzają się czołowo, ale powinny minąć się po orbicie hiperbolicznej. Musi istnieć mechanizm, który spowoduje, że zbliżą się do siebie. Najważniejszym takim mechanizmem jest dynamiczne tarcie. Gdy czarna dziura zbliża się do gwiazdy, gwiazda jest przyspieszana, a czarna dziura spowalniana. Mechanizm ten spowalnia czarne dziury na tyle, że tworzą powiązany ze sobą układ podwójny. Dynamiczne tarcie nadal działa, dziury zbliżają się do siebie na odległość kilku parseków. Jednak proces krążenia czarnych dziur wokół siebie powoduje, że w pobliżu zaczyna brakować materii. W końcu jest jej tak mało, że jej oddziaływanie nie wystarczy, by dziury się połączyły.

Ostatecznie do połączenia się czarnych dziur mogłyby doprowadzić fale grawitacyjne, ale ich oddziaływanie ma znaczenie dopiero, gdy dziury zbliżą się do siebie na odległość 0,01–0,001 parseka. Wiemy jednak, że czarne dziury się łączą, pozostaje więc pytanie, co rozwiązuje problem ostatniego parseka, czyli co powoduje, że zbliżą się do siebie na tyle, iż utworzą jedną czarną dziurę. Obecność trzeciej czarnej dziury wyjaśniałaby, jaka siła powoduje, że czarne dziury się łączą.

Nie można też wykluczyć, że w układach potrójnych dochodzi nie tylko do połączenia się dwóch czarnych dziur, ale i do wyrzucenia trzeciej z nich w przestrzeń kosmiczną.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 godzin temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Gdy dochodzi do połączenia dwóch galaktyk ich czarne dziury nie zderzają się czołowo, ale zaczynają krążyć wokół siebie po orbitach hiperbolicznych.

Nie rozumiem tego... Wydawało mi się, że orbita hiperboliczna, to orbita po której dane ciało jednokrotnie zbliża się po hiperboli (albo krzywej do niej podobnej) do innego ciała i oddala od niego na zawsze. Jak rozumieć krążenie wokół siebie po orbitach hiperbolicznych? Czy to na pewno jest poprawny opis?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Cóż. Patrzę przykładowo na:
https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/images/found-three-black-holes-on-collision-course.html
czy po polsku ładnie
https://www.urania.edu.pl/wiadomosci/trzy-czarne-dziury-na-kursie-kolizyjnym
oraz do pracy źródłowej zamieszczonej w ApJ (jak rozumiem podając źródło Mariusz przeczytał to źródło; swoją drogą obrazek w publikacji na KW nie pochodzi ze źródła):
https://arxiv.org/pdf/1908.01732.pdf
i mam problem...

15 godzin temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Gdy dochodzi do połączenia dwóch galaktyk ich czarne dziury nie zderzają się czołowo, ale powinny minąć się po orbicie hiperbolicznej.

Kto i gdzie tak stwierdził? Przecież zapewne zależy to od prędkości kolizji, parametrów zderzenia i pewnie kupy innych czynników. W pracy źródłowej (nie czytałem szczegółowo, tylko rzuciłem okiem) raczej nic takiego nie ma. Zderzające się galaktyki mogą sprawić, że centralne BH polubią się i nie pojadą tropem orbit hiperbolicznych, a dość szerokich eliptycznych.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Mariusz Błoński said:

W pracy źródłowej tego nie ma. To nasz dodatek, wyjaśniający, czym jest problem ostatniego parseka.

A ja dziękuję za te wyjaśnienie. Chciałem tego już szukać, a tu samo się znalazło ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 godzin temu, Mariusz Błoński napisał:

To nasz dodatek, wyjaśniający, czym jest problem ostatniego parseka.

Cóż, gdyby dwie BH minęły się torem hiperbolicznym, to problem ostatniego parseka w ogóle by nie istniał.

Chodzi raczej o tę trzecią, która nie mija od razu po hiperboli, a kosztem energii orbitalnej ciaśniejszego układu dwóch BH może wystrzelić właśnie z układu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Owszem, by nie istniał, dlatego potrzebne jest coś, co je spowolni. Ale nawet to coś może być zbyt mało, bo mogą wokół siebie krążyć dłużej niż wiek wszechświata. Obecność trzeciej wyjaśnia. Zastanawiające, czy jest to jedyne wyjaśnianie i czy zawsze potrzebna jest trzecia, by dwie się połączyły?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 godzin temu, Mariusz Błoński napisał:

Owszem, by nie istniał, dlatego potrzebne jest coś, co je spowolni.

Byłby to problem pierwszych stu parseków, a nie ostatniego parseka. :)

Jak na poniższych ruchomych obrazkach nie jest to problem:
https://www.youtube.com/watch?v=DxYwdgHpbKM

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Astronomowie odkryli czarną dziurę, która – jak się wydaje – przyczynia się do powstawania gwiazd w odległych od niej galaktykach. Jeśli odkrycie się potwierdzi, będzie to oznaczało, że zaobserwowano czarną dziurę rozpalającą gwiazdy w największej znanej nam odległości. Naukowcy z włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki informują o czarnej dziurze, która powoduje powstawanie gwiazd w odległości miliona lat świetlnych od siebie.
      Po raz pierwszy obserwuję pojedynczą czarną dziurę, która powoduje powstawanie gwiazd w więcej niż jednej galaktyce. To fascynujące, że czarna dziura z jednej galaktyki może decydować o tym, co dzieje się w galaktykach oddalonych od niej o miliony bilionów kilometrów, mówi Roberto Gilli, główny autor badań.
      Włosi obserwowali supermasywną czarną dziurę znajdującą się w galaktyce oddalonej o 9,9 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Sąsiaduje ona z co najmniej 7 innymi galaktykami.
      Już wcześniej naukowcy zaobserwowali dżet wysokoenergetycznych cząstek o długości około miliona lat świetlnych. Jego źródłem jest obserwowana czarna dziura. Włosi odkryli, że jeden z końców strugi otoczony jest gigantycznym bąblem gorącego gazu podgrzewanego wskutek interakcji wysokoenergetycznych cząstek z otaczającą materią. Uczeni sądzą, że rozszerzający się bąbel, przechodząc przez sąsiadujące galaktyki, może wytwarzać falę uderzeniową, która kompresuje zimny gaz i powoduje powstawanie gwiazd. Wszystkie objęte bąblem galaktyki znajdują się w odległości około 400 000 lat świetlnych od jego centrum.
      Naukowcy obliczają, że tempo formowania się gwiazd w tych galaktykach jest od 2 do 5 razy szybsze niż w podobnych im galaktykach znajdujących się w tej samej odległości od Ziemi.
      Znamy historię króla Midasa, który dotykiem zamieniał wszystko w złoto. Tutaj mamy przypadek czarnej dziury, która zamienia gaz w gwiazdy, a jej zasięg jest międzygalaktyczny, mówi współautor badań, Marco Mignoli.
      To wyjątkowe obserwacje. Dotychczas bowiem znajdowano czarne dziury, które zwiększały tempo formowania się gwiazd o 30% i oddziaływały na galaktyki znajdujące się w odległości nie większej niż 50 000 lat świetlnych od ich rodzimej galaktyki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed dwoma tygodniami rozpoczęto testowanie nowego potężnego narzędzia, którego zadaniem jest stworzenie mapy milionów galaktyk oraz dokonanie pomiarów ich ruchu. Robotyczny instrument o nazwie DESI pozwoli astronomom na określenie ilości ciemnej energii oraz zachodzących w niej zmian.
      Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) został zainstalowany w teleskopie znajdującym się w Kitt Peak National Observatory w Arizonie. Jego instalowanie zajęło specjalistom aż 18 miesięcy.
      DESI oficjalnie rozpocznie pracę na początku przyszłego roku. W idealnych warunkach instrument będzie rejestrował nawet 5000 galaktyk w ciągu 20 minut. Naukowcy spodziewają się, że w ciągu 5 lat pracy DESI zarejestruje światło z 35 milionów galaktyk i 2,4 miliona kwazarów. Tak wysoka wydajność jest możliwa dzięki zastosowaniu robotyki. Wewnątrz instrumentu umieszczono 5000 światłowodów oraz urządzenia do precyzyjnego pozycjonowania każdego z nich. Urządzenia te są w stanie w ciągu kilku minut ustawić wszystkie światłowody w predefiniowanej pozycji.
      DESI będzie zbierał konkretne długości fali światła z poszczególnych galaktyk, a astronomowie na tej podstawie określą, jak szybko oddalają się one od nas. Możliwe będzie też dokonanie pomiarów odległości każdej z galaktyk do Ziemi względem innych galaktyk. Lokalizacja galaktyk oraz ich względne odległości posłużą do stworzenia trójwymiarowej mapy wszechświata obejmującej przestrzeń w promieniu do 11 miliardów lat świetlnych.
      Dzięki pomiarom na temat tempa ruchu galaktyk astronomowie będą mogli ocenić ilość ciemnej energii, a jako że DESI dostarczy indywidualnych danych dla milionów galaktyk, możliwe będzie określenie ilości ciemnej energii w konkretnym miejscu i konkretnym czasie. To zaś pozwoli stwierdzić czy, zgodnie z założeniami współczesnej kosmologii, ilość ciemnej energii we wszechświecie jest stała czy też w jakiś sposób zmienia się w czasie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Europejska Agencja Kosmiczna poinformowała, że musiała przesunąć jednego ze swoich satelitów, by uniknąć zderzenia z satelitą Starlink firmy SpaceX. Jak poinformowano na Twitterze, konieczne było wykonanie manewru unikania kolizji, by zapobiec zderzeniu satelitą należącym do megakonstelacji Starlink.
      ESA musiała uruchomić silniki manewrowe satelity Aeolus i wprowadzić go na większą wysokość, by mógł on przelecieć nad jednym ze Starlinków.
      Aeolus to satelita naukowy wystrzelony w sierpniu 2018 roku. Jego głównym zadaniem jest poprawa jakości prognoz meteorologicznych. ESA informuje, że bardzo rzadko zdarza się konieczność przemieszczania satelitów, by uniknęły one zderzenia z innymi satelitami. Znacznie częściej zdarza się konieczność manewrowania, by uniknąć kosmicznych śmieci.
      Orbita Aeolusa znajduje się niżej niż orbity satelitów konstelacji Starlink, jednak Starlink 44 znalazł się na kursie kolizyjnym z Aeolusem, gdyż SpaceX ćwiczyło techniki dezorbitacji satelity.
      Konstelacja Starlink to zespół satelitów komunikacyjnych firmy SpaceX. Firma Muska chce za ich pomocą zapewnić łączność sateliterną na całym świecie. Konstelacja ma zostać uruchomiona, gdy na orbicie znajdzie się 800 satelitów Starlink. Docelowo zaś ma być ich 12 000.
      Plany SpaceX i podobne zamiary innych firm, które łącznie chcą na orbicie okołoziemskiej umieścić dziesiątki tysięcy satelitów, niepokoją naukowców. Obawiają się oni, że tak olbrzymia liczba satelitów, przede wszystkim zaś satelitów komunikacyjnych, ciągle wysyłających i odbierających sygnały, utrudni lub wręcz uniemożliwi prowadzenie wilu badań. "Ostatnie postępy radioastronomii, takie jak stworzenie pierwszego obrazu czarnej dziury były możliwe tylko dzięki temu, że nieboskłon jest wolny od interferencji sztucznych sygnałów radiowych" – oświadczyła Międzynarodowa Unia Astronomiczna. Oczywiście właściciele firm, tacy jak Elon Musk, chcących robić biznes na satelitach, twierdzą, że nie będą one w żaden sposób zakłócały badań naukowych. Nie wyjaśniają jednak, jak tysiące takich obiektów miałyby pozostać bez wpływu na astronomię.
      Jak zresztą widzimy, obawy naukowców były jak najbardziej uzasadnione. W przyszłości jednak ręczne unikanie kolizji może nie wystarczyć. Dlatego też ESA pracuje nad zautomatyzowanym systemem, który pozwoli na uchronienie satelitów przed zderzeniami. Agencja musi się pospieszyć, gdyż dziesiątki tysięcy nowych satelitów może trafić na orbity już w ciągu najbliższych 5–7 lat.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Czarna dziura, która znajduje się w centrum naszej galaktyki, w ciągu zaledwie dwóch godzin zwiększyła swoją jasność 75-krotnie. Naukowcy sądzą, że Sagittarius A* była jeszcze jaśniejsza, nim zaczęli się jej przyglądać. Jeszcze nigdy w historii 20-letnich obserwacji nie zanotowano tak dużej jasności tej czarnej dziury. To jednocześnie największa zaobserwowana zmiana.
      Obserwacji dokonał Tuan Do z Keck Observatory. Początkowo sądził, że wyjątkowo jasny punkt, który pojawił się na odczytach to pobliska gwiazda S0-2, jednak szybko zdał sobie sprawę, że to co obserwuje, to rosnąca jasność czarnej dziury.
      To było dziwne. Nigdy wcześniej nie widziałem tak jasnej czarnej dziury. Może wpada w nią więcej gazu, przez co staje się bardziej jasna niż kiedyś?, zastanawia się uczony. W ubiegłym roku gwiazda S0-2 wędrowała w pobliżu Sagittariusa A*, co mogło zaburzyć gaz znajdujący się w okolicy i spowodowało, że więcej go trafia do dziury, a być może zwiększanie jasności jest związane z tajemniczą chmurą gazu i pyłu zwaną G2, którą zaobserwowano w 2014 roku. Już wówczas spodziewano się zwiększenia aktywności i fajerwerków, ale nic takiego nie nastąpiło. Astronomowie byli wówczas rozczarowani. Być może, jak mówi Do, coś opóźniło tę chmurę.
      Sagittarius A* ma wkrótce zostać zobrazowana przez Event Horizon Telescope. W kwietniu wykonał on pierwsze w historii ludzkości zdjęcie czarnej dziury. Była to M87. Gdy w końcu zobaczymy dokładniejszy obraz centralnej dziury Drogi Mlecznej będziemy mogli o niej więcej powiedzieć.
      Oczywiście obserwowane światło, które zwiększyło jasność, nie pochodzi z samej czarnej dziury, a z towarzyszącego jej dysku akrecyjnego. To dysk materii krążącej wokół czarnej dziury, który jest podgrzewany wskutek jej oddziaływania i zaczyna emitować promieniowanie elektromagnetyczne. To właśnie nagłe zwiększenie jego jasności zaobserwował Do.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...