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

Czarna dziura w Drodze Mlecznej obraca się niespodziewanie powoli

Recommended Posts

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

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
      W naszej galaktyce mogą znajdować się miliardy planet swobodnych, takich, które nie są związane grawitacyjnie z żadną gwiazdą i samodzielnie przemierzają przestrzeń kosmiczną. Polscy naukowcy z zespołu OGLE poinformowali właśnie o odkryciu najmniejszej znanej nam planety swobodnej.
      OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) ma na celu obserwację zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Prowadzony jest on przez naukowców z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego (OAUW), którzy wykorzystują polski teleskop znajdujący się w Las Campanas w Chile.
      To nie pierwsze znaczące osiągnięcie polskich naukowców. z OAUW. Przed kilku laty przeprowadziliśmy wywiad z profesorem Grzegorzem Pietrzyńskim, którego zespół dokonał najbardziej precyzyjnych pomiarów odległości do Wielkiego Obłoku Magellana.
      Większość znanych nam planet pozasłonecznych odkryto dzięki obserwacji ich przejść na tle gwiazdy macierzystej. Gdy taka planeta znajdzie się między swoją gwiazdą a Ziemią, widzimy spadek jasności gwiazdy, której część została przesłonięta przez planetę. Jednak tej metody nie możemy wykorzystać do wykrywania planet swobodnych. Nie krążą one przecież wokół gwiazd. Można je za to obserwować za pomocą zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego.
      Jak wiemy z ogólnej teorii względności, światło ulega zakrzywieniu w pobliżu masywnych obiektów. Grawitacja takich obiektów działa jak soczewka skupiająca i wzmacniająca światło odległych gwiazd. Jeśli zatem pomiędzy Ziemią odległą gwiazdą znajdzie się masywny obiekt – jak np. planeta – to jego grawitacja może spowodować, że światło ulegnie zakrzywieniu i skupieniu, a obserwator na Ziemi zobaczy pojaśnienie źródła światła.
      Jako, że mikrosoczewkowanie grawitacyjne nie zależy od jasności soczewki, jest świetnym sposobem na wykrywanie obiektów, które nie emitują światła, jak np. planety. Zjawisko mikrosoczewkowania jest jednak zależne od masy soczewki. Jeśli soczewką jest gwiazda, to wywołane przez nią zjawisko mikrosoczewkowania będzie trwało kilkanaście dni. W przypadku planet o masie Jowisza trwa ono 1-2 dni, a w przypadku planet podobnych do Ziemi – jedynie kilka godzin.
      Polscy naukowcy z OGLE donoszą o zaobserwowaniu najkrócej trwającego znanego nam zjawiska mikrosoczewkowania. Zjawisko OGLE-2016-BLG-1928 trwało zaledwie 41,5 minuty. Jako, że naukowcy nie znali odległości soczewki od Ziemi, nie mogli zbyt precyzyjnie określić jej masy, ale zdobyte dane wystarczyły, by stwierdzić, że soczewką był obiekt o masie mniejszej od Ziemi, za to trzykrotnie większej od masy Marsa. Najprawdopodobniej znajduje się on w odległości kilkunastu tysięcy lat świetlnych od nas.
      Wszystko wskazuje na to, że obiektem tym jest samotna planeta. Gdyby bowiem krążyła ona wokół gwiazdy, to gwiazda ta zostałaby zauważona. Zdaniem polskich naukowców mamy tutaj do czynienia z najmniejszą znaną nam planetą swobodną, która opuściła swój układ planetarny zaraz po jego uformowaniu się. Najprawdopodobniej została z niego wyrzucona w wyniku oddziaływania z innymi planetami.
      Szczegóły badań zostały przedstawione na łamach Astrphysical Journal Letters w artykule A terrestrial-mass rogue planet candidate detected in the shortest-timescale microlensing event.

      « 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
      Chińsko-amerykański zespół naukowy donosi o prawdopodobnym odkryciu pierwszej planety poza Drogą Mleczną. Dotychczas udało się odkryć wiele planet pozasłonecznych i kandydatów na planety, jednak wszystkie te obiekty znajdują się w Drodze Mlecznej. Dotychczas jednak nie zidentyfikowano planety, która mogłaby leżeć w innej galaktyce.
      Chińczycy i Amerykanie sądzą, że właśnie mogli znaleźć taką planetę. Obiekt M51-ULS-1b znajduje się w galaktyce Messier 51 (M51, Galaktyka Wir). Znajduje się ona w odległości około 23 milionów lat świetlnych od Ziemi. Można ją zobaczyć z pobliżu ostatniej gwiazdy dyszla Wielkiego Wozu, jednak do obserwacji potrzebny jest teleskop.
      Zaobserwowanie planety położonej tak daleko byłoby niezwykle trudne lub nawet niemożliwe za pomocą współczesnych technik badawczych. Jednak naukowcom z pomocą przyszła nietypowa konfiguracja układu, w której znajduje się M51-ULS-1b.
      Prawdopodobna planeta krąży bowiem wokół układu podwójnego. W jego centrum znajduje się czarna dziura lub gwiazda neutronowa, która właśnie „pożera” swojego towarzysza. W wyniku tego procesu pojawia się silne promieniowanie rentgenowskie, które zwróciło uwagę badaczy. Ponadto źródło tego promieniowania jest bardzo małe. Na tyle małe, że przechodzący na jego tle obiekt, czasowo blokuje promieniowanie. I właśnie takie zjawisko udało się zarejestrować naukowcom z Chin i USA – możliwy tranzyt planetarny trwający około 3 godzin.
      Dotychczas odkrywcy wykluczyli, by to inna gwiazda blokowała promieniowanie rentgenowskie. Obserwowany układ podwójny jest na to zbyt młody. Stwierdzili też, że promieniowanie nie jest blokowane przez materiał wciągany do źródła emisji, gdyż charakterystyki światła nie odpowiadają takiemu wydarzeniu.
      Ostateczne potwierdzenie istnienia planety poza Drogą Mleczną będzie wymagało dalszych badań. Jeśli jednak rzeczywiście mamy do czynienia z planetą to, zdaniem odkrywców, ma ona wielkość Saturna.
      Więcej o odkryciu można przeczytać w serwisie arXiv.

      « 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
      Polsko-niemiecki zespół naukowy zaobserwował niedawno grupę gwiazd najbliższych czarnej dziurze w Drodze Mlecznej i stwierdził, że znajduje się wśród nich najszybsza znana nam gwiazda.  Niektóre z badanych gwiazd znajdują się wewnątrz orbity gwiazdy S2, która jeszcze do niedawna była uważana za najbliższą czarnej dziurze w Drodze Mlecznej.
      Czarna dziura znajdująca się w centrum naszej galaktyki nosi nazwę Sagittarius A* (Sgr A*), dlatego też pobliskim jej gwiazdom nadano nazwy od S4711 do S4715. Gwiazdy te badał Michał Zajączek z Centrum Fizyki Teoretycznej w Warszawie we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu w Kolonii i Instytutu Radioastronomii im. Maxa Plancka.
      Z grupy tej najbardziej interesujące okazały się S4711 oraz S4714. Badania wykazały, że S4711 ma masę 2,2 mas Słońca i okrąża czarną dziurę w ciągu zaledwie 7,6 roku i zbliża się do niej na odległość zaledwie 143,7 (± 18,8) jednostek astronomicznych. Jest więc gwiazdą o najkrótszym okresie orbitalnym i najmniejszej średniej odległości do Sgr A*.
      Z kolei S4714 jest najszybszą znaną nam gwiazdą. Co prawda okrąża ona czarną dziurę w ciągu 12 lat, jednak jej orbita jest eliptyczna, dzięki czemu przez dłuższy czas jest poddawana większemu oddziaływaniu ze strony Sgr A*. Z przeprowadzonych badań wynika, że S4714 zbliża się do Sgr A* na odległość zaledwie 12,6 j.a. (± 9,3 j.a.). W takiej odległości osiąga gigantyczną prędkość 23 928 km/s (± 8840 km/s), co stanowi aż 8% prędkości światła.
      Szczegóły badań opublikowano w artykule S62 and S4711: Indications of a population of faint fast moving stars inside the S2 orbitS4711 on a 7.6 year orbit around Sgr A*.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...