În 2018, astronomii au făcut prima fotografie a unei găuri negre, o privire fascinantă și fără precedent a unui orizont de evenimente.
Și după cum se dovedește, gaura neagră – numită M87* și situată la aproximativ 55 de milioane de ani lumină distanță – a eliberat, de asemenea, un eruct masiv de raze gamma, în timp ce oamenii de știință din echipa Event Horizon Telescope, o colaborare internațională care combină datele de la senzori din jurul glob, aveau o privire mai atentă.
Campania a adunat date de la 25 de telescoape terestre și orbitaleaprilie 2018, iar oamenii de știință încă studiază rezultatele.
„Am fost norocoși să detectăm o erupție cu raze gamma de la M87 în timpul campaniei cu mai multe lungimi de undă a telescopului Event Horizon”, a spus Universitatea din Trieste Giacomo Principe, coautor al unei noi lucrări acceptate pentru publicare în jurnal. Astronomie și astrofizicăîntr-un comunicat. „Acesta marchează primul eveniment de erupție cu raze gamma observat în această sursă în peste un deceniu, permițându-ne să limităm cu precizie dimensiunea regiunii responsabile pentru emisia de raze gamma observată”.
Delicii violente
Echipa speră că datele de izbucnire de raze gamma îi vor ajuta pe oamenii de știință să studieze „fizica care înconjoară gaura neagră supermasivă a lui M87”, potrivit Principe.
Cercetătorii au descoperit că izbucnirea, o erupție energetică care eliberează cantități mari de radiații de înaltă energie, a micșorat absolut gaura neagră în sine, extinzându-se dincolo de orizontul său de evenimente de zeci de milioane de ori.
Explozia a durat aproximativ trei zile pământești, acoperind o zonă de aproximativ 170 de ori distanța de la Soare la Pământ.
Oamenii de știință cred că erupția este rezultatul materialului consumat de gaura neagră care interacționează cu câmpul său magnetic extern.
Exploziile de acest tip sunt unele dintre cele mai violente din univers, dar sunt infam de greu de capturat, deoarece sunt de obicei vizibile doar la anumite lungimi de undă.
„Activitatea acestei găuri negre supermasive este foarte imprevizibilă – este greu de prognozat când va avea loc o erupție”, a declarat Kazuhiro Hada, coautor și cercetător la Universitatea Nagoya City, într-un comunicat.
Echipa a descoperit că „regiunea flare are o structură complexă și prezintă caracteristici diferite în funcție de lungimea de undă”, conform fizicianului astroparticulelor de la Universitatea din Tokyo și membru al echipei Daniel Mazin.
A fost un eveniment atât de violent încât chiar și structura inelului general al găurii negre în sine a părut să se schimbe în raport cu erupția, sugerând o relație intrigantă între cei doi.
Dar sunt încă multe pe care nu le înțelegem despre natura acestor obiecte cerești masive.
„Cum și unde sunt accelerate particulele în jeturile de găuri negre supermasive este un mister de lungă durată”, a spus coautorul și profesorul de la Universitatea din Amsterdam, Sera Markoff. „Pentru prima dată, putem combina imaginile directe ale regiunilor orizontului de evenimente apropiate în timpul erupțiilor cu raze gamma de la evenimentele de accelerare a particulelor și putem testa teorii despre originile erupțiilor.”
Mai multe despre gaura neagră:Oamenii de știință surprind o imagine uimitoare a găurii negre din centrul galaxiei noastre
Când cumpărați prin link-uri de pe articolele noastre, Future și partenerii săi de sindicat pot câștiga un comision.
Credit: Robert Lea
Noi cercetări sugerează că o disparitate îngrijorătoare în rata de expansiune a universului, cunoscută sub numele de constanta Hubble, poate apărea din faptul că Pământul se află într-o regiune vastă subdensă a cosmosului.
Problema a ajuns să fie cunoscută sub numele de „tensiunea Hubble”. Ea decurge din faptul că există două moduri de a calcula constanta Hubble la vârsta actuală a universului, dar aceste metode nu sunt de acord.
Echipa din spatele acestei cercetări sugerează că această problemă apare din faptul că galaxia noastră, Calea Lactee, se află într-o regiune subdensă sau „supervid”. Asta ar însemna că spațiul ar fi apărea pentru a se extinde mai repede în această „bulă Hubble”, cunoscută oficial sub numele de supervidul Keenan-Barger-Cowie (KBC) (denumit și „gaura locală”), deformând astfel observațiile noastre.
„Vidurile sunt regiuni ale universului în care densitatea este sub medie”, a declarat Indranil Banik, membru al echipei și cosmolog la Universitatea Saint Andrews, pentru Space.com. „Supervoizii sunt goluri mai mari de aproximativ 300 de milioane de ani-lumină”.
Ce este un supervoid?
Universul se extinde într-un ritm incredibil de rapid, dar deși naveta la locul de muncă poate pare pentru a deveni mai lung în fiecare zi, acesta este doar un factor vizibil la scară cosmică vastă.
Aceasta înseamnă că constanta Hubble măsoară viteza cu care galaxiile îndepărtate se îndepărtează unele de altele.
Acest lucru poate părea inițial să facă din discrepanța ratelor constantei Hubble o problemă mai puțin presantă. La urma urmei, nu afectează cât de departe trebuie să ajungi pentru cafeaua de dimineață.
Problema este că nu înțelege cât de repede se extinde universul, cosmologii nu pot înțelege cum a evoluat cosmosul, iar cel mai bun model al nostru al acestei evoluții, Lambda Cold Dark Matter (Lambda CDM) sau „modelul standard al cosmologiei”, lipsește. ceva.
Deci, tensiunea Hubble nu este, fără îndoială, ceva ce oamenii de știință pot rezolva sau ignora.
Fibre violete pe un fundal negru, opt săgeți unite la baza lor indică a
Cel mai mare supravidul cunoscut din univers este supervidul Eridanus, care are o lățime de 1,8 miliarde de ani lumină, dar nici supervidul KBC nu este rătăcit în departamentul de dimensiune.
„Supervidul KBC este o regiune care este cu aproximativ 20% mai puțin densă decât media cosmică, centrată aproximativ acolo unde ne aflăm și extinzându-se până la aproximativ un miliard de ani lumină”, a spus Banik. „De obicei, atunci când oamenii măsoară constanta Hubble folosind distanțe și deplasări către roșu, ei nu merg prea departe, deoarece rata de expansiune a universului s-a schimbat în timp.
„Aceasta înseamnă că oamenii de obicei nu privesc dincolo de aproximativ 2 miliarde de ani lumină. Dar asta ar însemna că observațiile sunt în golul KBC”.
De ce observațiile în cadrul superviului KBC ar face o diferență suficientă pentru constanta Hubble pentru a da naștere tensiunii Hubble?
Care este tensiunea Hubble?
Există două moduri de a calcula tensiunea Hubble; haideți să le numim „observare” și „teorie” (deși acest lucru este cu adevărat simplificat).
Pornind de la metoda teoriei, oamenii de știință fac observații despre o „fosilă cosmică” numită fundalul cosmic cu microunde (CMB). Prima lumină care a traversat cosmosul, CMB, este un câmp de radiații care umple aproape uniform și uniform întregul univers.
Oamenii de știință avansează apoi ceasul pe cosmos, modelând evoluția acestuia folosind ca șablon Lambda CDM. Acest lucru le oferă o valoare pentru ziua curentă pentru constanta Hubble.
O diagramă care arată evoluția universului conform modelului predominant al materiei întunecate rece. Observațiile lui El Gordo ar putea pune la îndoială acest model
În metoda „observării”, oamenii de știință folosesc date astronomice pentru a măsura distanțe până la galaxiile care găzduiesc supernove de tip Ia sau stele variabile, două exemple de obiecte pe care astronomii le numesc „lumânări standard”.
Ei pot calcula apoi cât de repede se retrag aceste galaxii examinând schimbarea lungimilor de undă ale luminii de la aceste corpuri sau „deplasarea spre roșu”. Cu cât este mai mare deplasarea către roșu, cu atât o galaxie se îndepărtează mai repede de noi, iar constanta Hubble poate fi calculată din aceasta.
„În cazul universului târziu, principalul lucru de reținut este că, pe măsură ce privești mai departe, te uiți mai departe în timp”, a spus Banik. „Fotonii care călătoresc de mai mult timp sunt întinși mai mult din cauza expansiunii cosmice”.
Problema este că această metodă de observare oferă o valoare Hubble constantă care este mai mare decât valoarea obținută prin extrapolarea înainte cu Lambda CDM.
Această imagine arată SN2014J, una dintre cele mai apropiate supernove de tip Ia din ultimele decenii.
„Metoda teoriei” oferă o valoare pentru constanta Hubble de aproximativ 152.000 de mile pe oră per megaparsec (68 de kilometri pe secundă per megaparsec, sau Mpc), în timp ce „metoda de observare” oferă în mod regulat o valoare mai mare, între 157.000 de mile pe oră pe Mpc până la 170.000 mph per Mpc (70 până la 76 km/s/Mpc), în funcție de ce se folosesc observatii.
Un Mpc este echivalent cu 3,26 de ani lumină sau 5,8 trilioane de mile (9,4 trilioane de kilometri), așa că tensiunea Hubble este în mod clar o discrepanță uriașă.
„Observațiile tardive ale Universului ne spun că rata de expansiune este cu 10% mai rapidă decât dacă am folosi Lambda CDM pentru a extrapola până astăzi, din ceea ce era universul la epoca CMB”, a spus Banik. „Nu este o descoperire pe care oamenii au vrut să o facă, că cea mai bună teorie a noastră despre cosmologie este greșită.
„Asta este o problemă, dar naturii nu-i pasă de teoriile noastre!”
Un nori fumuriu cu un gol mare și o mică galaxie spirală între ei
Banik și colegii cred că tensiunea Hubble apare din faptul că universul pare să se extindă mai repede în supravidul KBC.
„Poți să te gândești la un supervid ca la un univers omogen plus o masă negativă concentrată”, a spus Banik. „Acest lucru are un efect gravitațional respingător, care poate ridica deplasările către roșu ale galaxiilor dincolo de aceea datorită expansiunii cosmice.”
Acest lucru face o diferență deoarece metoda teoriei face o medie a constantei Hubble pe întreg universul, în timp ce metoda de observație o calculează doar în interiorul supraviului KBC. Astfel, în cadrul acestui „Bubble Hubble”, avem o perspectivă distorsionată și părtinitoare.
„Acest lucru ar face ca universul să pară la nivel local că se extinde mai repede decât este de fapt, ceea ce, la rândul său, ar putea rezolva tensiunea Hubble”.
Povești similare:
— Telescopul spațial James Webb spionează un comportament al stelelor nemaivăzut până acum în nebuloasa îndepărtată (video, fotografie)
— „Înțelegerea noastră despre univers poate fi incompletă”: datele telescopului spațial James Webb sugerează că avem nevoie de o „nouă caracteristică cosmică” pentru a explica totul
— Telescopul spațial James Webb își imaginează direct cea mai rece exoplanetă țintă de până acum
Interesant este că echipa nici măcar nu se gândea la tensiunea Hubble când a început să investigheze supervidul KBC. Ceea ce doreau de fapt să știe a fost dacă în Lambda CDM apar astfel de supraviduri.
„Atunci am realizat că, dacă te afli în vid, ai crede că universul se extinde mai repede decât este în realitate”, a explicat Banik. „Așadar, tot atunci am realizat că acest lucru ar putea rezolva tensiunea Hubble”.
În ceea ce privește descoperirea dacă supervidii precum „gaura locală” sunt posibile în CDM-ul Lambda, Banik a spus că echipa a descoperit că un vid atât de mare și profund nu poate apărea în modelul standard de cosmologie, cel puțin așa cum este în prezent.
Banik a prezis că rezoluția tensiunii Hubble ar putea fi livrată încă din 2030. Cu toate acestea, pentru ca acest lucru să se întâmple, el a spus că oamenii de știință trebuie să accepte că universul are mai multă structură decât se aștepta în modelul cosmologic standard.
„A ști care aspect al cosmologiei standard trebuie revizuit pentru a rezolva tensiunea Hubble va fi o mare ușurare. De fapt, pentru a-l rezolva va fi nevoie de o teorie mai profundă”, a concluzionat Banik. „Părerea mea este că tensiunea Hubble va fi rezolvată în zece ani.
„Cu toate acestea, dacă mă înșel cu privire la ceea ce cauzează tensiunea Hubble, atunci rezolvarea acesteia nu este absolut la orizont, deoarece nu există o teorie bună, în concordanță cu alte constrângeri importante, cum ar fi vârstele celor mai vechi stele.”
Cercetarea echipei este publicată în revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
În urmă cu trei ani, oamenii de știință au înregistrat un semnal radio misterios care se repetă din spațiul cosmic, care nu putea fi explicat cu ușurință.
Acum, aceiași oameni de știință cred că au găsit o sursă potențială pentru astfel de emisiuni cerești ciudate. Spoiler: probabil că nu sunt extratereștri.
În 2021, în timpul blocării, astronomul australian Tyrone O'Doherty a observat o explozie neobișnuită de unde radio care s-a repetat la fiecare 18 minute.
Semnalele radio care se repetă nu sunt atât de ciudate în marea schemă a universului nostru și, de obicei, emană din stele prăbușite, care se rotesc rapid, cunoscute sub numele de pulsari.
Dar la acel moment, oamenii de știință nu văzuseră niciodată un pulsar repetându-se atât de lent ca 18 minute, iar teoriile general acceptate despre modul în care funcționează pulsarii sugerau că acest lucru nu ar trebui să fie posibil.
„În acest moment am izbucnit într-o transpirație rece”, a scris supervizorul lui O'Doherty, Natasha Hurley, în ianuarie 2022.
“Există un efort de cercetare la nivel mondial care caută semnale radio cosmice repetate transmise la o singură frecvență. Se numește Căutarea Inteligenței Extraterestre. A fost acesta momentul în care am descoperit în sfârșit că adevărul este acolo?”
De fapt, așa cum a clarificat Hurley la acea vreme, puterea absolută a semnalului sugera că ar putea proveni doar dintr-o sursă naturală. Cu toate acestea, natura exactă a acelei surse a rămas misterioasă.
Scanând cerul cu radiotelescoape, Hurley și echipa ei au localizat un alt puls radio similar, care se repetă doar o dată la fiecare 2,9 ore – cel mai lent observat până acum.
O observație mai atentă a arătat că semnalul provenea de la o stea pitică roșie, dar a dezvăluit și câteva ciudații care sugerează că semnalul radio provine de fapt de la un alt obiect blocat pe orbită binară cu pitica însăși.
„Pe baza studiilor anterioare ale evoluției stelelor, credem că acest emițător radio invizibil este cel mai probabil să fie o pitică albă, care este punctul final al stelelor de dimensiuni mici și mijlocii, cum ar fi propriul nostru Soare”, a scris Hurley.
Vinovatul în acest caz ar fi probabil vântul stelar al piticii roșii – un flux continuu de gaz încărcat care ar lovi uneori pitica albă în timp ce dansau una în jurul celeilalte în gravitație reciprocă.
Când s-a întâmplat asta, vântul stelar va fi accelerat de câmpul magnetic al celuilalt corp, producând unde radio.
„Poate că, pe măsură ce găsim mai multe exemple, vom elabora un model fizic unificator care le explică pe toate. Pe de altă parte, pot exista multe tipuri diferite de sisteme care pot produce pulsații radio pe perioadă lungă”, a concluzionat Hurley.
