Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Команда физиков разработала модель, отображающую удивительную орбиту звезды вокруг сверхмассивной черной дыры

Команда физиков разработала модель, отображающую удивительную орбиту звезды вокруг сверхмассивной черной дыры
В сотнях миллионов световых лет от нас, в далекой галактике, звезда, вращающаяся вокруг сверхмассивной черной дыры, жестоко разрывается на части под действием огромного гравитационного притяжения черной дыры.


Когда звезда измельчается, ее остатки превращаются в поток обломков, которые падают обратно на черную дыру, образуя очень горячий и очень яркий аккреционный диск, вращающийся вокруг черной дыры. Это явление, когда звезда разрушается сверхмассивной черной дырой и вызывает светящуюся аккреционную вспышку, известно как событие приливного разрушения (СПР), и предсказывается, что оно происходит примерно раз в 10 000–100 000 лет в данной галактике.

При светимости, превышающей целые галактики (то есть в миллиарды раз ярче нашего Солнца) в течение коротких периодов времени (от месяцев до лет), события аккреции позволяют астрофизикам изучать сверхмассивные черные дыры (СМЧД) с космологических расстояний, открывая окно в центральные области спящих галактик. Исследуя явления сильной гравитации, где общая теория относительности Эйнштейна имеет решающее значение для определения поведения материи, события приливного разрушения дают информацию об одной из самых экстремальных сред во Вселенной: горизонте событий (точке невозврата) черной дыры.

Событие приливного разрушения, как правило, «раз и готово», потому что экстремальное гравитационное поле сверхмассивной черной дыры разрушает звезду, то есть сверхмассивная черная дыра снова исчезает во тьме после аккреционной вспышки. Но в некоторых случаях ядро звезды с высокой плотностью может выдержать гравитационное взаимодействие с сверхмассивной черной дырой, что позволяет ей более одного раза вращаться вокруг черной дыры. Исследователи называют это повторяющимся частичным СПР.

Группа физиков, включая ведущего автора Томаса Веверса, сотрудника Европейской южной обсерватории, и соавторов Эрика Кофлина, доцента физики Сиракузского университета, и Дираджа Р. "DJ" Пашама, научного сотрудника Института астрофизики и космических исследований имени Кавли Массачусетского технологического института, предложила модель повторяющегося частичного СПР. Их выводы, опубликованные в Astrophysical Journal Letters, описывают захват звезды СМЧД, отбор материала каждый раз, когда звезда приближается к черной дыре, и задержку между моментом отбора материала и моментом, когда он снова поступает в черную дыру. Работа команды стала первой, в которой разработана и используется подробная модель повторяющегося частичного СПР для объяснения наблюдений, предсказания орбитальных свойств звезды в далекой галактике и понимания процесса частичного приливного разрушения.

Команда изучает СПР, известное как AT2018fyk (AT означает Astrophysical Transient). Звезда была захвачена сверхмассивной черной дырой в результате процесса обмена, когда звезда изначально была частью двойной системы (две звезды, вращающиеся вокруг друг друга под действием взаимного гравитационного притяжения), которая была разорвана на части гравитационным полем черной дыры. Другая (незахваченная) звезда была выброшена из центра галактики со скоростью, сравнимой с ~1000 км/с, и известна как гиперскоростная звезда.

Когда-то связанная с сверхмассивной черной дырой, звезда, дающая энергию для излучения AT2018fyk, неоднократно сбрасывала внешнюю оболочку каждый раз, когда проходила через точку наибольшего сближения с черной дырой. Внешние слои звезды образуют яркий аккреционный диск, который исследователи могут изучать с помощью рентгеновских и ультрафиолетовых/оптических телескопов, которые наблюдают за светом далеких галактик.

По словам Веверса, возможность изучения частичного СПР дает беспрецедентное понимание существования сверхмассивных черных дыр и орбитальной динамики звезд в центрах галактик.

«До сих пор предполагалось, что когда мы увидим последствия близкого столкновения звезды и сверхмассивной черной дыры, исход будет фатальным для звезды, то есть звезда будет полностью уничтожена», — говорит он. «Но в отличие от всех других известных нам TDE, когда мы снова направили телескопы на то же место несколько лет спустя, то обнаружили, что оно снова стало ярче. Это позволило нам предположить, что часть звезды не погибла, а выжила после первой встречи и вернулась в то же место, чтобы еще раз очиститься от материала, что объясняет фазу повторного свечения».

Жить, чтобы умереть в другой день

Впервые обнаруженное в 2018 году, AT2018fyk изначально воспринималось как обычное СПР. В течение примерно 600 дней источник оставался ярким в рентгеновском излучении, но затем внезапно потемнел и стал незаметным — результат возвращения звездного остатка в черную дыру.

«Когда ядро возвращается в черную дыру, оно, по сути, крадет весь газ из черной дыры под действием гравитации, и в результате не происходит аккреции материи, и система становится темной», — говорит Пашам.

Не сразу было ясно, что вызвало резкое снижение светимости AT2018fyk, потому что СПР обычно затухают плавно и постепенно, а не резко, в своем излучении. Но примерно через 600 дней после падения источник снова оказался рентгеновски ярким. Это побудило исследователей предположить, что звезда впервые пережила близкое столкновение со сверхмассивной черной дырой и находилась на орбите вокруг черной дыры.

Используя подробное моделирование, результаты команды показывают, что период обращения звезды вокруг черной дыры составляет примерно 1200 дней, и требуется около 600 дней для того, чтобы материал, сбрасываемый звездой, вернулся в черную дыру и начал аккрецировать. Их модель также ограничивала размер захваченной звезды, которая, по их мнению, была размером с Солнце. Что касается исходной двойной системы, команда считает, что две звезды были очень близки друг к другу, прежде чем их разорвала черная дыра, вращаясь вокруг друг друга каждые несколько дней.

Так как же звезда могла пережить столкновение со смертью? Все сводится к вопросу близости и траектории. Если бы звезда столкнулась с черной дырой и пересекла горизонт событий — порог, при котором скорость, необходимая для выхода из черной дыры, превышает скорость света, — звезда была бы поглощена черной дырой. Если бы звезда прошла очень близко к черной дыре и пересекла так называемый «приливный радиус» — где приливная сила дыры сильнее, чем гравитационная сила, которая удерживает звезду вместе, — она была бы уничтожена. В предложенной ими модели орбита звезды достигает точки наибольшего сближения, которая находится сразу за пределами приливного радиуса, но не пересекает его полностью: часть материала на поверхности звезды удаляется черной дырой, но материал в центре остается неповрежденным.


Повторное выступление?

Как (или если) процесс вращения звезды вокруг сверхмассивной черной дыры может происходить в течение многих повторяющихся проходов, является теоретическим вопросом, который команда планирует исследовать с помощью будущих симуляций. Физик из Сиракуз Эрик Кафлин объясняет, что, по их оценкам, от 1 до 10% массы звезды теряется каждый раз, когда она проходит мимо черной дыры, с большим диапазоном из-за неопределенности в моделировании излучения от СПР.

«Если потеря массы составляет всего 1%, то ожидаем, что звезда выживет еще много раз, тогда как если она ближе к 10%, звезда, возможно, уже уничтожена», — отмечает Кафлин.

Будущее исследований события приливного разрушения

В ближайшие годы команда будет смотреть в небо, чтобы проверить свои прогнозы. Основываясь на своей модели, они прогнозируют, что источник резко исчезнет примерно в марте 2023 года и снова станет ярче, когда в 2025 году свежесобранный материал аккрецирует на черную дыру.

Команда говорит, что их исследование предлагает новый способ отслеживания и мониторинга последующих источников, которые были обнаружены в прошлом. Работа также предлагает новую парадигму происхождения повторяющихся вспышек в центрах внешних галактик.

«В будущем, вероятно, будет проверено больше систем на наличие поздних вспышек, особенно сейчас, когда этот проект выдвигает теоретическую картину захвата звезды посредством процесса динамического обмена и последующего повторяющегося частичного приливного разрушения». говорит Кафлин. «Мы надеемся, что эту модель можно будет использовать для вывода о свойствах далеких сверхмассивных черных дыр и понимания их «демографии», то есть количества черных дыр в заданном диапазоне масс, что иначе трудно получить напрямую».

Команда говорит, что модель также делает несколько проверяемых прогнозов о процессе приливного разрушения, и с учетом большего количества наблюдений за такими системами, как AT2018fyk, она должна дать представление о физике событий частичного приливного разрушения и экстремальных условиях вокруг сверхмассивных черных дыр.

«Это исследование описывает методологию потенциального предсказания следующего времени перекуса сверхмассивными черными дырами во внешних галактиках», — говорит Пашам. «Если подумать, то весьма примечательно, что мы на Земле можем направить телескопы на черные дыры за миллионы световых лет от нас, чтобы понять, как они питаются и растут».

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
7
Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения.

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения. Многие факторы объясняют популярность астрономии среди молодых людей: от увлекательных открытий в области космоса до влияния культурных произведений. Сериалы, фильмы и другие произведения искусства о космических приключениях играют значительную роль в формировании ...
25.02.24 17:55
0
2
e-Learning в цифрах: 6 общих фактов, много данных и прогнозы на ближайшее будущее

e-Learning в цифрах: 6 общих фактов, много данных и прогнозы на ближайшее будущее

e-Learning – это обучение с помощью цифровых технологий (Интернета, электронных устройств и специальных программ). Процесс можно организовать в аудиториях или удалённо, одновременно для целой группы или по гибкому графику для каждого.

e-Learning – это обучение с помощью цифровых технологий (Интернета, электронных устройств и специальных программ). Процесс можно организовать в аудиториях или удалённо, одновременно для целой группы или по гибкому графику для каждого. Ранее эта система была не популярна. Затем вспыхнул COVID-19, и все перешли на «удалёнку»: школы, ВУЗы, компании. Электронное обучение стало нужным в глобальном мас...
28.12.23 18:10
0
8
Энергорезонатор Neutrino Power Cube - электроэнергия под воздействием невидимого спектра излучений

Энергорезонатор Neutrino Power Cube - электроэнергия под воздействием невидимого спектра излучений

Следующим этапом на пути к отказу от ископаемого топлива станут, вероятнее всего, энергетические технологии, связанные с возможностью преобразования энергии полей материи Луи де Бройля, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, в электрический ток.

Следующим этапом на пути к отказу от ископаемого топлива станут, вероятнее всего, энергетические технологии, связанные с возможностью преобразования энергии полей материи Луи де Бройля, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, в электрический ток. Это одно из перспективных направлений в науке, дающее серьёзный шанс диверсифицировать способы получения электроэнергии, а более конкретно, одно и...
30.09.23 06:25
0
14
Возобновляются работы по возведению грандиозного километрового небоскреба

Возобновляются работы по возведению грандиозного километрового небоскреба

Для архитектуры Саудовской Аравии 2023 год оказался просто невероятным. Сначала страна подтвердила, что строительство 170-километрового (105 миль) здания The Line будет продолжено, затем раскрыла планы строительства кубовидной башни, способной вместить 20 зданий Empire State Buildings.

Теперь страна возобновила реализацию своего амбициозного плана по строительству нового самого высокого здания в мире - башни Джидда. С момента завершения строительства в 2010 году дубайская башня Бурдж-Халифа (Burj Khalifa), высота которой составляет 828 м (2 717 футов), остается самым высоким рукотворным сооружением в мире. Хотя окончательная высота башни Джидда пока неизвестна, но она значитель...
22.09.23 09:06
0
7
Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения.

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения. Многие факторы объясняют популярность астрономии среди молодых людей: от увлекательных открытий в области космоса до влияния культурных произведений. Сериалы, фильмы и другие произведения искусства о космических приключениях играют значительную роль в формировании ...
25.02.24 17:55
0
19
На далекой планете обнаружены намеки на жизнь

На далекой планете обнаружены намеки на жизнь

Данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) показали, что у экзопланеты вокруг звезды в созвездии Льва есть химические маркеры, которые на Земле связаны с живыми организмами. Но это смутные указания. Так насколько же вероятно, что на этой экзопланете обитает инопланетная жизнь?

Экзопланеты — это миры, вращающиеся вокруг других звезд. Планета, о которой идет речь, называется K2-18b. Она названа так потому, что это была первой открытой планетой, вращающейся вокруг красного карлика К2-18. Существует также K2-18c — вторая открытая планета. Сама звезда тусклее и холоднее Солнца, то есть для того, чтобы получить тот же уровень света, что и мы на Земле, планета должна быть намн...
17.09.23 11:48
0
5
Хищна черная дыра поедает звезду огромными кусками

Хищна черная дыра поедает звезду огромными кусками

Расположенная в соседней галактике солнцеподобная звезда постепенно съедается небольшой, но прожорливой черной дырой, теряя при каждом сближении с ней массу, эквивалентную трем Землям.

Открытие, сделанное астрономами Лестерского университета, опубликовано в журнале Nature Astronomy и представляет собой "недостающее звено" в наших знаниях о черных дырах, разрушающих орбитальные звезды. Оно позволяет предположить, что существует целый зверинец звезд, находящихся в процессе поглощения и до сих пор не обнаруженных. Астрономы обратили внимание на звезду благодаря яркой рентгеновской...
08.09.23 07:09
0
1
Индийские астрономы открыли новую кольцевую галактику

Индийские астрономы открыли новую кольцевую галактику

Совершенно случайно во время анализа данных обзора Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS) астрономы из Университета Христа в Бангалоре (Индия) обнаружили новую кольцевую галактику, получившую обозначение DES J024008.08-551047.5. Она может принадлежать к редкому классу галактик с полярным кольцом.

Галактики с полярным кольцом (PRG) представляют собой системы, состоящие из S0-подобной галактики и полярного кольца, которые остаются раздельными в течение миллиардов лет. Обычно внешние полярные кольца, состоящие из газа и звезд, выстроены примерно перпендикулярно главной оси центральной галактики. На сегодняшний день открыто более 400 кандидатов в PRG, и только десятки из них были подтверждены...
05.09.23 16:01
0