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

Masywne czarne dziury wędrują po obrzeżach galaktyk karłowatych

Recommended Posts

Astrofizyk Amy Reines przyjrzała się 111 galaktykom karłowatym położonym w promieniu miliarda lat świetlnych od Ziemi i zauważyła coś niezwykle zaskakującego. Część z nich nie tylko zawierała masywne czarne dziury, ale nie znajdowały się w centrach galaktyk.

Wszystkie czarne dziury, jakie wcześniej widziałam, były w centrach. Zaś te czarne dziury poruszały się po ich obrzeżach. Byłam zaszokowana, mówi Reines, która jest profesorem w Montana State University.

Jak wyjaśnia uczona, istnieją dwa typy czarnych dziur. Mniejsze, gwiazdowe czarne dziury, które powstają w wyniku kolapsu masywnych gwiazd. Drugi typ to masywne i supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach galaktyk, których masa może być nawet miliardy razy większa od masy Słońca.

Zaobserwowanie masywnych czarnych dziur na obrzeżach galaktyk karłowatych to potwierdzenie niedawnych symulacji komputerowych przeprowadzonych przez Jillian Bellovary z Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej. Z symulacji wynikało, że w wyniku oddziaływania galaktyk karłowatych z otoczeniem ich czarne dziury mogą znajdować się poza centrum.

Musimy rozszerzyć poszukiwania na całe galaktyki, a nie tylko na ich centrum, gdzie spodziewamy się znaleźć czarne dziury, mówi Reines.

Jedną z takich niezwykłych galaktyk jest Henize 2-10 oddalona od Ziemi o 30 milionów lat świetlnych. Do niedawna sądzono, że jest zbyt mała, by zawierać masywną czarną dziurę. Jednak w 2011 roku Reines znalazła jej czarną dziurę. Od tamtej pory bardziej szczegółowo zaczęła przyglądać się galaktykom karłowatym i w próbce ponad 40 000 takich galaktyk znalazła ponad 100 czarnych dziur.


« powrót do artykułu

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
      Ziemia jest bliżej supermasywnej centralnej czarnej dziury – Sagittariusa A* – naszej galaktyki i porusza się szybciej niż dotychczas sądzono. Tak wynika z nowej mapy sporządzonej na podstawie ponad 15-letnich badań prowadzonych przez japoński projekt astronomiczny VERA.
      VERA (VLBI Exploration of Radio Astrometry) wystartował w 2000 roku. Głównym zadaniem projektu jest określenie struktury przestrzennej i prędkości obiektów w Drodze Mlecznej. Naukowcy wykorzystują technikę interferometrii, która pozwala połączyć dane z różnych radioteleskopów znajdujących się w Japonii i uzyskać obraz o takiej rozdzielczości, jak z jednego radioteleskopu o średnicy 2300 kilometrów. Uzyskano w ten sposób rozdzielczość wynoszącą 10 mikrosekund kątowych. To rozdzielczość wystarczająca, by – przynajmniej teoretycznie – dostrzec z Ziemi 2-złotówkę leżącą na powierzchni Księżyca.
      Jako, że Ziemia znajduje się wewnątrz Drogi Mlecznej, nie możemy badać naszej galaktyki z zewnątrz. Żeby zrozumieć strukturę Drogi Mlecznej musimy posłużyć się astrometrią, dokładnymi pomiarami pozycji i ruchu obiektów w naszej galaktyce. Dzięki temu jesteśmy w stanie odtworzyć jej trójwymiarową strukturę.  Właśnie opublikowano First VERA Astrometry Catalog, w którym znajdują się dokładne dane dotyczące 99 obiektów Drogi Mlecznej.
      Dzięki temu dowiedzieliśmy się właśnie, że Ziemia porusza się wokół centrum Drogi Mlecznej z prędkością 227 km/s, czyli o 7 km/s szybciej, niż sądziliśmy. Jest też o 2000 lat świetlnych bliżej Sagittariusa A*. Od centralnej czarnej dziury dzieli nas zatem 25 800 lat świetlnych, a nie 27 700 lat świetlnych.
      Teraz VERA obserwuje kolejne obiekty, szczególnie te znajdujące się blisko czarnej dziury. Projekt VERA przystąpił też do programu EAVN (East Asian VLBI Network), w ramach którego współpracują ze sobą radioteleskopy w Japonii, Korei Południowej i Chin. Dzięki zwiększeniu liczby urządzeń oraz odległości pomiędzy nimi EAVN osiągnie większą rozdzielczość niż VERA i dostarczy jeszcze bardziej dokładnych danych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Supermasywna czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej – Sagittarius A* – obraca się wolniej niż się spodziewano. Jej obrót jest wolniejszy, a prawdopodobnie znacznie wolniejszy, niż 10% prędkości światła. To niezwykle powoli jak na obracającą się czarną o masie 4,15 miliona razy większej od masy Słońca.
      Prędkość obrotowa czarnej dziury jest ważna z dwóch powodów. Po pierwsze horyzont zdarzeń czarnej dziury, czyli miejsce spoza którego nic nie może się wydostać, jest coraz większy i większy w miarę, jak czarna dziura pochłania coraz więcej materii. Jednak im szybciej dziura się obraca, tym bardziej kurczy się jej horyzont zdarzeń. To zaś powoduje, że szybko obracające się czarne dziury mają mniejszy horyzont zdarzeń niż wolno obracające się czarne dziury o tej samej masie. Po drugie, tempo obrotu czarnej dziury odgrywa rolę w pojawianiu się dżetów z obu stron czarnej dziury. Większość galaktyk podobnych do Drogi Mlecznej posiada supermasywne czarna dziury, a wielu z nich towarzyszą potężne dżety.
      Jednak Droga Mleczna nie posiada dżetów. Już samo to sugeruje, że SgrA* nie obraca się zbyt szybko. Specjaliści sądzą bowiem, że dżet to materia z dysku akrecyjnego, która znajduje się zaraz poza horyzontem zdarzeń i która została przyspieszona w wyniku szybkiego obrotu czarnej dziury. Brak dżetu może sugerować, że albo takiej materii w dysku akrecyjnym SgrA* jest bardzo mało, albo dziura obraca się wolno, albo też mają miejsce obie te sytuacje.
      Autorzy najnowszych badań postanowili zmierzyć obrót Sagittariusa A*. Wykorzystali w tym celu gwiazdy znajdujące się w bezpośrednim otoczeniu czarnej dziury. Stwierdzili, że wszystkie te gwiazdy znajdują się na dwóch płaszczyznach. Gdyby narysować ich orbity i przyjrzeć im się z boku, okaże się, że tworzą one kształt X. Z obliczeń wynika, że gdyby SgrA* obracała się szybciej niż 10% prędkości światła, to gwiazdy te zostałyby wyrzucone z takich orbit. Orbity te są najprawdopodobniej równie stare co same gwiazdy. Powstały one w momencie narodzin tych gwiazd. Gdyby czarna dziura wirowała bardzo szybko, już byśmy takich orbit nie obserwowali.
      Wszystko, co w przestrzeni kosmicznej obraca się bardzo szybko wywiera wpływ na obiektu znajdujące się na orbitach. Z czasem oddziaływanie takiego szybko obracającego się obiektu powoduje, że orbity mniejszych obiektów wokół niego coraz bardziej do płaszczyzny obrotu masywnego obiektu. Jeśli zaś masywny obiekt obraca się powoli, słabiej oddziałuje na obiekty na jego orbitach, dzięki czemu mogą one utrzymać swoje pierwotne orbity.
      Więcej na temat badań można przeczytać na łamach Astrophysical Journal Letters.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Very Large Telescope zauważył sześć galaktyk zgromadzonych wokół supermasywnej czarnej dziury z czasów, gdy wszechświat liczył sobie mniej niż miliard lat. Po raz pierwszy zauważono takie zgrupowanie z czasów tak nieodległych od Wielkiego Wybuchu. Odkrycie pomaga lepiej zrozumieć, w jaki sposób supermasywne czarne dziury mogą powstawać i ewoluować tak szybko.
      Głównym celem naszych badań było lepsze zrozumienie jednych z najbardziej niezwykłych obiektów astronomicznych – supermasywnych czarnych dziur istniejących już we wczesnym wszechświecie. Dotychczas nikt nie potrafi dobrze wyjaśnić ich istnienia, mówi główny autor badań, Marco Mignoli z Narodowego Instytutu Astrofizyki w Bolonii.
      Nowe obserwacje ujawniły istnienie galaktyk znajdujących się w okolicach supermasywnej czarnej dziury, a całość otoczona jest „pajęczą siecią” gazu rozciągającego się na obszarze 300-krotnie większym niż obszar Drogi Mlecznej. Olbrzymia ilość gazu zasila zarówno galaktyki, jak i czarną dziurę. Naukowcy szacują, że czarna dziura ma masę miliarda mas Słońca, a otaczająca całość gazowa struktura powstała, gdy wszechświat liczył sobie zaledwie 900 milionów lat.
      Obecnie uważa się, że pierwsze czarne dziury powstały z pierwszych gwiazd, które się zapadły. Musiały one błyskawicznie ewoluować, skoro po 900 milionach lat istnienia wszechświata osiągały masę miliarda Słońc. Astronomowie mają jednak problemy z wyjaśnieniem tej ewolucji. Takie czarne dziury musiałyby bowiem bardzo szybko wchłaniać olbrzymie ilości materii. Odkrycie galaktyk otaczających czarną dziurę i spowijającej wszystko sieci gazu może wyjaśniać tę błyskawiczną ewolucję.
      Powstaje jednak pytanie, w jaki sposób dochodzi do tworzenia się „pajęczej sieci” gazu. Astronomowie sądzą, że bierze w tym udział ciemna materia. To ona przyciąga gaz, który tworzy olbrzymie struktury, wystarczające, by wyewoluowały z nich zarówno galaktyki, jak i czarne dziury.
      Nasze badania wspierają hipotezę mówiącą, że najbardziej odległe masywne czarne dziury tworzą się i rosną w masywnym halo ciemnej materii. Dotychczas takich struktur nie wykrywaliśmy, gdyż ograniczały nas nasze możliwości obserwacyjne, wyjaśnia współautor badań Colin Norman z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. Zaobserwowane teraz galaktyki są jednymi z najsłabiej świecących, jakie udało się zarejestrować.  Aby je zauważyć, konieczne były wielogodzinne obserwacje za pomocą jednych z najpotężniejszych teleskopów optycznych. Dzięki temu uczeni dowiedli też, że istnieje związek pomiędzy czterema galaktykami, a czarną dziurą
      Sądzimy, że obserwujemy wierzchołek góry lodowej. Że te galaktyki, które widzimy, są najjaśniejszymi, jakie się tam znajdują, przyznaje Barbara Balmaverde z Narodowego Instytutu Astrofizyki w Turynie.
      Pozostaje tylko mieć nadzieję, że jeszcze większe teleskopy optyczne, jak budowany właśnie Extremely Large Telescope, pozwolą dostrzec więcej szczegółów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teorie mówią, że nie istnieją gwiazdowe czarne dziury o takiej masie. Ale, jak wiemy, natura zawsze znajdzie jakiś sposób, mówi Stan Woosley, astrofizyk z University of California, Santa Cruz. Uczony skomentował w ten sposób to, co zarejestrowały wykrywacze fal grawitacyjnych LIGO i Virgo. A przechwyciły one sygnał świadczący o niezwykle mało prawdopodobnej kolizji czarnych dziur o rzadko spotykanej masie.
      Eksperci,  którymi kontaktowali się dziennikarze poinformowali, że wśród 22 fal grawitacyjnych zarejestrowanych od kwietnia przez LIGO/Virgo znajduje się taki, który pochodzi od czarnej dziury o masie nawet 100 mas Słońca. Dzisiaj naukowcy potwierdzili, że zauważyli kolizję dwóch czarnych dziur o masach 65 i 85 mas Słońca, w wyniku której powstała czarna dziura o masie 150 mas Słońca.
      Krzysztof Bełczyński, astrofizyk z Uniwersytetu Warszawskiego, był tak pewien, iż zderzenie takich czarnych dziur jest mało prawdopodobne, że w 2017 roku w podczas spotkania w Aspen Center For Physics wraz z Danielem Holzem z University of Chicago zawarli zakład stwierdzając, iż żadna czarna dziura o takiej masie nie zostanie wykryta w pierwszych 100 sygnałach LIGO/Virgo. Do zakładu dołączył później też Woosley. Zakład przyjęło troje innych naukowców. Myślę, że przegramy ten zakład. Ku chwale nauki, mówi Bełczyński.
      W 1967 roku fizycy z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie odkryli, że jeśli umierająca gwiazda ma bardzo masywne jądro, to nie zapadnie się ono w czarną dziurę. Gwiazda taka zmieni się w supernową niestabilności kreacji par (pair-instability supernova).
      Do jej powstania dochodzi, gdy jądro gwiazdy staje się tak gorące, iż światło spontanicznie zamienia się w nim w pary elektron-pozyton. Dotychczas ciśnienie światła zapewniało stabilność jądra. Gdy zaczyna się ono zamieniać w materię ciśnienie to spada, jądro gwałtownie się kurczy, staje się coraz gorętsze, to z kolei przyspiesza produkcję par elektron-pozyton. Powstaje samonapędzający się mechanizm. W końcu temperatura rośnie do tego stopnia, że dochodzi do fuzji tlenu. W jego wyniku implozja zostanie zatrzymana, a rozpoczyna się proces odwrotny. Następuje eksplozja jądra. Jeśli jądro miało masę 65–130 mas Słońca, cała materia zostaje rozrzucona. Po gwieździe pozostaje mgławica. Jądro nie zapada się, nie powstaje czarna dziura.
      Jeśli natomiast jądro, w którym doszło do niestabilności kreacji par miało masę od 50 do 65 mas Słońca, dochodzi do serii eksplozji, które stopniowo wyrzucają materię dopóty, dopóki masa jądra nie spadnie poniżej limitu, w którym niestabilność kreacji par już nie zachodzi. Z tego wynika, że nie powinny istnieć gwiazdowe czarne dziury o masie pomiędzy 50 a 130 mas Słońca. To bardzo proste obliczenia, mówi Woosley, którego praca z 2002 roku na ten temat jest uważana za ostateczne wyjaśnienie problemu.
      Mogą za to istnieć, i istnieją, czarne dziury o masie większej niż 130 mas Słońca, gdyż implozja tak masywnego jądra nie może zostać zatrzymana, nawet w wyniku fuzji tlenu. Jądro zapada się do czarnej dziury. Jednak, jako że gwiazdy tracą masę przez całe swoje życie, gwiazda, która utworzyłaby jądro o masie ponad 130 mas Słońca musiałaby mieć co najmniej masę 300 mas Słońca. Tak masywne gwiazdy są niezwykle rzadkie. Dlatego też większość ekspertów uznaje, że LIGo/Virgo może wykryć kolizje czarnych dziur o masach nie przekraczających 50 mas Słońca.
      Znamy też supermasywne czarne dziury o masach miliony i miliardy raza większych od masy Słońca, jednak powstają one w inny sposób, a LIGO i Virgo nie są w stanie wykryć ich zderzeń.
      Dlatego tylko niewielu specjalistów uważało, że LIGO i Virgo zauważą kolizje czarnych dziur o masach ponad 50 mas Słońca. Stąd wyzwanie, jakie w formie zakładu rzucili im Bełczyński, Holz i Wooley. Zakład ten przyjęli Carl Rodriguez z MIT, Sourav Chatterjee z Tata Institute for Fundamental Research z Mombasy, do których dołączył później Fred Rasio z Northwestern University. Przegrani mają kupić każdemu z wygranych butelkę wina o wartości 100 USD.
      Rodriguez, Chatterjee i Rasio stwierdzili, że co prawda większość kolizji wykrywanych przez LIGO i Virgo prawdopodobnie ma swój początek w izolowanych układach podwójnych, ale niewielka część z nich może zachodzić w gęstych środowiskach takich jak gromady kuliste. Tam zaś, ich zdaniem, może zdarzyć się tak, że np. czarna dziura o masie 50 mas Słońca najpierw wchłonie czarną dziurę o masie 30 mas Słońca, a później znowu połączy się z jakąś czarną dziurą. LIGO/Virgo może zarejestrować to drugie zdarzenie, zatem zauważy zderzenie czarnych dziur, z których co najmniej jedna będzie miała masę pomiędzy 50 a 130 mas Słońca. Istnieje też jeszcze inna możliwość. Otóż kolizja taka może rozpocząć się również w izolowanym układzie podwójnym. Jeśli jedna z gwiazd układu utworzy czarną dziurę, a układ nadal będzie istniał, to czarna dziura może wchłaniać masę z towarzyszącej jej gwiazdy, rosnąc powyżej „zakazanego” limitu. Później, gdy druga z gwiazd utworzy czarną dziurę, może dojść do kolizji obu czarnych dziur i zarejestrowania tego wydarzenia na Ziemi.
      Krzysztof Baczyński i jego koledzy przegrali więc zakład. Woosley wciąż uważa, że granica „zakazanej masy” istnieje. Jego zdaniem, wśród olbrzymiej liczby czarnych dziur musi istnieć – mimo nielicznych wyjątków – wyraźny spadek liczby czarnych dziur w zakresie masy od 50 do 130 mas Słońca. A te nieliczne istniejące wyjątki to wynik tego, że natura nie znosi próżni.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy korzystający z Very Large Telescope (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego poinformowali o... zniknięciu masywnej niestabilnej gwiazdy znajdującej się w jednej z galaktyk karłowatych. Naukowcy sądzą, że gwiazda stała się mniej jasna i przesłonił ją pył. Inna możliwa interpretacja jest taka, zapadła się tworząc czarną dziurę, bez stworzenia supernowej. Jeśli się to potwierdzi, będzie to pierwsza bezpośrednia obserwacja tak dużej gwiazdy kończącej życie w taki sposób, mówi doktorant Andrew Allan z Trinity College Dublin.
      W latach 2001–2011 różne grupy astronomów obserwowały w Galaktyce Kinman niezwykłą masywną gwiazdę. Wielokrotne obserwacje potwierdziły, że znajduje się ona na ostatnich etapach ewolucji. Allan i prowadzony przez niego międzynarodowy zespół naukowy z Irlandii, Chile i USA chcieli więcej dowiedzieć się o życiu masywnych gwiazd. Gdy jednak w 2019 roku skierowali VLT na gwiazdę, tej nie było tam, gdzie spodziewali się ją znaleźć.
      Galaktyka karłowata Kinman znajduje się w odległości około 75 milionów lat świetlnych od Ziemi w Konstelacji Wodnika. To zbyt duża odległość, by można było obserwować pojedyncze gwiazdy. Jednak możliwe jest odkrycie sygnatur niektórych z nich. Przez 10 lat kolejni astronomowie widzieli dowody, że znajduje się w niej gwiazda zmienna typu S Doradus. Tego typu gwiazdy są bardzo niestabilne, są ostatnim etapem życia gwiazd, których początkowa masa jest co najmniej 85 razy większa od masy Słońca. Żyją krótko i są niezwykle jasne. Gwiazda z Kinmana była 2,5 miliona razy jaśniejsza od Słońca.
      Allan i jego zespół stwierdzili, że gwiazda zniknęła. Byłoby czymś niezwykłym, gdyby tak masywna gwiazda zniknęła i nie pozostałaby po niej jasna supernowa, przyznaje Allan. Naukowcy zaczęli szukać gwiazdy. Wykorzystali w tym celu VLT oraz spektrograf ESPRESSO. Nic nie znaleźli. Użyli również instrumentu X-shooter. I dalej nic. Następnie zabrali się za analizę wieloletnich danych pochodzących z różnych źródeł.
      Dane pokazały, że w Galaktyce Kinman doszło do okresu intensywnych rozbłysków, które zakończyły się po roku 2011. Wiadomo, że gwiazdy zmienne typu S Doradus mogą pod sam koniec życia doświadczać silnych rozbłysków i znacznej utraty masy, a po tym procesie ich jasność dramatycznie spada.
      Naukowcy proponują dwa wyjaśnienia tego zjawiska oraz braku supernowej. Według pierwszego scenariusza po serii rozbłysków i utracie masy gwiazda znacznie straciła na jasności i może być częściowo przesłonięta pyłem. Drugie wyjaśnienie mówi o zapadnięciu się gwiazdy i powstaniu czarnej dziury. To byłoby niezwykłe, gdyż zgodnie z obowiązującymi obecnie teoriami, większość masywnych gwiazd kończy życie jako supernowa.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...