Sorin Drache

Tag: găuri

  • Oamenii de știință au urmărit un semnal misterios și au găsit două găuri negre care se îngrămădesc cu ceva ca niciodată

    Când cumpărați prin link-uri de pe articolele noastre, Future și partenerii săi de sindicat pot câștiga un comision.

    Redarea unui artist a unei găuri negre.

    Supermasiv gauri negre — titanii cosmici cu mase de 100.000 până la miliarde de ori masa soarelui — sunt printre cele mai înfricoșătoare fenomene ale universului. Acești giganți cerești pot consuma stele întregi și pot dezlănțui torenți de radiații puternice vizibile pe distanțe cosmice vaste. Cu toate acestea, într-un studiu recent, cercetătorii au observat ceva cu totul fără precedent: o pereche de găuri negre supermasive care devorează un nor enorm de gaz, diferit de orice masă cerească pe care oamenii de știință le-au văzut vreodată.

    Această descoperire, făcută posibilă de un semnal de radiație curios, oferă o nouă perspectivă asupra comportamentului acestor giganți cosmici și a relației lor cu galaxiile pe care le locuiesc.

    „Lumina care este emisă de sistem arată un model oscilator care se repetă la fiecare 60 – 90 de zile și aceasta este prima dată când acest tip de variație este observat într-un nucleu galactic activ.” Lorena Hernandez-Garciaastrofizician la Institutul de Astrofizică Millennium și la Universitatea din Valparaíso din Chile și autorul principal al unui nou studiu asupra găurilor negre vorace, a declarat Live Science prin e-mail. „Acest model este observat în razele X, frecvențele ultraviolete și optice, făcând acest sistem unic”.

    Examinând semnalul misterios

    Semnalul, desemnat AT 2021hdr, a fost detectat pentru prima dată în martie 2021 de către Zwicky Transient Facility, un sondaj optic puternic la sol. A apărut dintr-o galaxie cunoscută sub numele de 2MASX J21240027+3409114, situată la aproximativ 1 miliard de ani lumină distanță, în constelația nordică Cygnus.

    Înrudit: Astronomii găsesc cea mai grea pereche de găuri negre din univers și au fost prinși într-un duel nesfârșit timp de 3 miliarde de ani.

    La început, oamenii de știință au bănuit că semnalul ar putea fi legat de fenomene mai familiare, cum ar fi o supernovă sau o eveniment de perturbare a mareelorcare este atunci când o gaură neagră sfâșie o stea. Cu toate acestea, semnalul a prezentat un model de oscilație a luminozității extrem de neobișnuit, neobservat în astfel de evenimente. Această anomalie intrigantă a determinat echipa de cercetare să investigheze semnalul în profunzime.

    „Am observat cum lumina sistemului variază în timp, timp de mai bine de patru ani, utilizând instrumente cu mai multe lungimi de undă”, a explicat Hernández-García. „Studiul include observații cu satelitul Swift (raze X și ultraviolete), Zwicky Transient Facility (optic), Very Long Baseline Array (radio) și telescoape optice din Spania, Mexic și India”.

    Aceste observații, care au acoperit o gamă largă de lungimi de undă, au confirmat concluzia anterioară că originea semnalului nu era familiară. De exemplu, emisia sa de raze X a fost mult prea intensă pentru a fi explicată de orice candidați convenționali pe care echipa i-a considerat. Neavând semnale comparabile care să-i ghideze, cercetătorii au apelat la modele teoretice pentru a rezolva misterul. Ei au emis ipoteza că radiația a fost produsă de o pereche de găuri negre supermasive care consumă un nor masiv de gaz galactic – un scenariu explorate anterior prin simulări pe calculator.

    ilustrație a unei găuri negre care sfâșie o stea

    ilustrație a unei găuri negre care sfâșie o stea

    Pe baza simulării interacțiunii găurilor negre între ele și cu un nor de gaz, echipa a descoperit că semnalul pe care l-au studiat se potrivește bine cu predicțiile modelului computerizat – dacă perechea supermasivă de găuri negre și norul de gaz au proprietăți speciale.

    „După o comparație detaliată cu modelele teoretice, ajungem la concluzia că lumina emisă de sistem poate fi explicată printr-o gaură neagră supermasivă binară care interacționează cu un nor de gaz aproximativ echivalent în masă cu Soarele”, a spus Hernández-García. „În acest scenariu, cele două găuri negre ar fi separate de 0,8 miliparsecs (aproximativ o zi-lumină), ar orbit reciproc aproximativ la fiecare 130 de zile, ar avea o masă combinată de aproximativ 40 de milioane de mase solare și se așteaptă să fuzioneze în aproximativ 70.000. ani.”

    Direcții și perspective viitoare

    Deși semnalul AT 2021hdr se încadrează perfect în ipoteza echipei, vor fi necesare observații suplimentare ale sistemelor similare pentru a-și consolida concluziile. Datele viitoare vor ajuta la rafinarea modelelor despre modul în care se comportă găurile negre supermasive atunci când consumă gaz galactic.

    „Trebuie să confirmăm scenariul pe care îl propunem, așa că trebuie să colectăm date noi și să realizăm simulări folosind aceste date pentru a ne sonda ipoteza”, a spus Hernández-García.

    POVEȘTI LEGATE

    — Găurile negre în miniatură ar putea scobi planete și ar putea trece prin corpurile noastre, susține un nou studiu

    — Paradoxul găurii negre care l-a dezamăgit pe Stephen Hawking ar putea avea o soluție, susține un nou document

    — Oamenii de știință observă „structuri în formă de L” și „lucruri ciudate” în apropierea găurii negre monstruoase în imagini epice ale telescopului Hubble

    Dacă va fi validată, descoperirea ar putea transforma modul în care astronomii studiază găurile negre supermasive, oferind o nouă metodă de a investiga evoluția lor și rolul lor în modelarea galaxiilor. Aceste obiecte masive sunt strâns legate de galaxiile lor gazdăși a afla mai multe despre obiceiurile lor alimentare ar putea oferi o nouă perspectivă asupra dezvoltării galactice.

    „Găsirea găuri negre binare supermasive este o sarcină provocatoare, dar din punct de vedere teoretic este de așteptat să fie prezentă în multe centre galaxiei”, a explicat Hernández-García. „Faptul că nu putem rezolva cele două găuri negre cu instrumentele disponibile implică faptul că trebuie să găsim tehnici alternative pentru a le detecta prin alte metode. Găsirea mai multor asemenea ne va permite să studiem modul în care galaxiile se îmbină și evoluează în timp.”

  • Harta cu unde gravitaționale a universului ar putea dezvălui găuri negre ascunse

    Când cumpărați prin link-uri de pe articolele noastre, Future și partenerii săi de sindicat pot câștiga un comision.

    O ilustrație arată o hartă a undelor gravitaționale a cosmosului care dezvăluie găuri negre ascunse.

    Credit: Carl Knox, OzGrav, Universitatea de Tehnologie Swinburne și Observatorul de Radio Astronomie din Africa de Sud

    Cea mai detaliată hartă a universului creată vreodată folosind unde gravitaționale ar putea dezvălui găuri negre ascunse, fuzionarea găurilor negre supermasive și chiar structura la scară largă a cosmosului.

    Studiul, realizat de o echipă condusă de astronomi de la Universitatea de Tehnologie Swinburne, a prezentat, de asemenea, cel mai mare detector la scară galactică de unde gravitaționale, care sunt practic ondulații în spațiu-timp.

    Această cercetare a furnizat dovezi suplimentare ale unui „zumzet” de fundal al undelor gravitaționale care pătrund în univers. Ca atare, ar putea oferi noi perspective asupra celor mai timpurii găuri negre ale universului, a modului în care au crescut și a impactului pe care l-au avut asupra evoluției structurii benzilor desenate.

    „Studiind [gravitational wave] Fundalul ne permite să ne acordăm ecourile evenimentelor cosmice de-a lungul miliardelor de ani”, a declarat Matt Miles, membru al echipei și cercetător la Universitatea Swinburne, într-o declarație. „Dezvăluie modul în care galaxiile și universul însuși au evoluat de-a lungul timpului”.

    Fundalul undelor gravitaționale la care se referă Miles a fost creat prin fuziunea găurilor negre supermasive din universul timpuriu și cel îndepărtat. A fost dezvăluit pentru prima dată de un detector de unde gravitaționale care atinge o multitudine de stele neutronice care se rotesc rapid sau „pulsari” și un instrument precis de menținere a timpului numit matrice de sincronizare a pulsarilor, ca parte a proiectului NANOGrav.

    Acest nou studiu s-a bazat și pe o matrice de sincronizare a pulsarilor, deși cu ajutorul radiotelescopului MeerKAT din Africa de Sud. Prin îmbunătățirea metodelor de detectare, precizia în nanosecunde a MeerKAT Pulsar Timing Array a oferit echipei conduse de Swinburne un semnal mai puternic decât înainte.

    „Ceea ce vedem indică un univers mult mai dinamic și mai activ decât ne-am anticipat”, a spus Miles. „Știm că găurile negre supermasive se unesc acolo, dar acum începem să ne întrebăm: unde sunt și câte sunt acolo?”

    Harta undelor gravitaționale oferă surprize

    Undele gravitaționale au fost inițial prezise de Albert Einstein în teoria sa asupra gravitației, numită „relatitate generală”. Teoria opusului mare a marelui fizician afirmă că obiectele cu masă provoacă însuși țesătura spațiului și timpului (unite ca o entitate 4-dimensională numită „spațiu-timp”) să se „deformeze”. Din astfel de deformare ia naștere gravitația.

    Cu toate acestea, Einstein a mai prezis că atunci când obiectele masive accelerează, ele provoacă ondulații care se răspândesc în spațiu-timp cu viteza luminii. Acestea sunt cunoscute sub denumirea de unde gravitaționale.

    Un exemplu de sisteme de emitere a undelor gravitaționale sunt găurile negre binare, care determină soneria spațiu-timpului în timp ce două găuri negre în fiecare dintre aceste sisteme se învârtesc una în jurul celuilalt. Pe măsură ce undele gravitaționale se îndepărtează de găurile negre binare, ele poartă cu ele moment unghiular. Această pierdere de energie face ca găurile negre să se unească și să emită unde gravitaționale din ce în ce mai repede – adică până când gravitația acestor titani cosmici preia controlul și se ciocnesc și fuzionează.

    Acest eveniment puternic face să sune spațiu-timp cu un „țipăt” ascuțit de unde gravitaționale.

    Fuziunile găurilor negre sunt importante pentru înțelegerea evoluției cosmosului. Așa se nasc găurile negre supermasive cu mase echivalente cu milioane, sau chiar miliarde, de sori care stau în inimile galaxiilor mari.

    Două vârtejuri aurii interconectate cu sfere negre în centru

    Două vârtejuri aurii interconectate cu sfere negre în centru

    Pulsarii pot fi folosiți pentru a detecta undele gravitaționale, deoarece se pot învârti de până la 700 de ori pe secundă; de asemenea, explodează fascicule de radiații care mătură cosmosul ca lumina unui far cosmic.

    Cheia, totuși, este că sincronizarea rotației unui pulsar este foarte regulată, ceea ce înseamnă că atunci când un grup mare de pulsari este considerat în masă, aceștia pot fi utilizați ca un ceas cosmic precis – un ceas suficient de sensibil pentru a detecta mici fluctuații în spațiu-timp cauzate de trecerea undelor gravitaționale.

    Acesta este modul în care MeerKAT Pulsar Timing Array a permis echipei să creeze o hartă a undelor gravitaționale extrem de detaliată – iar acel atlas cosmic forjat în spațiu-timp a dezvăluit de fapt o caracteristică surpriză.

    O grilă verde clătinitoare pe care sunt mai multe vârtejuri de galben violet și roșu

    O grilă verde clătinitoare pe care sunt mai multe vârtejuri de galben violet și roșu

    Cercetătorii au descoperit o anomalie neașteptată pe harta lor: un „hotspot” care pare să prezinte o „polarizare direcțională” pentru undele gravitaționale.

    Anterior, cercetătorii au presupus că fundalul undelor gravitaționale ale universului nu ar avea o direcție preferată și, astfel, ar fi răspândit uniform pe cer.

    „Prezența unui punct fierbinte ar putea sugera o sursă distinctă de unde gravitaționale, cum ar fi o pereche de găuri negre de miliarde de ori mai mare decât masa soarelui nostru”, a spus Rowina Nathan, membru al echipei și cercetător al Universității Monash. „Privindu-ne la structura și tiparele undelor gravitaționale, ne arată cum există universul nostru astăzi și conține semnale de la Big Bang.

    „Există mai multă muncă de făcut pentru a determina semnificația hotspot-ului pe care l-am găsit, dar acesta este un pas interesant înainte pentru domeniul nostru”.

    Povești similare:

    — Ciocnirea găurilor negre „sine” în spațiu-timp cu ondulații de unde gravitaționale

    — Undele gravitaționale care se ondula de la fuziunea găurilor negre ar putea ajuta la testarea relativității generale

    — Astronomii gata să vâneze un nou tip de unde gravitaționale

    Descoperirile echipei au deschis ușa către noi descoperiri neprevăzute cu privire la structura universului.

    Aceste descoperiri ar putea fi realizate de detectorul de unde gravitaționale de dimensiuni galactice format de MeerKAT Pulsar Timing Array, care va continua acum să-și rafineze harta undelor gravitaționale.

    „Căutând variații ale semnalului undelor gravitaționale de-a lungul cerului, căutăm amprentele proceselor astrofizice care modelează universul nostru”, a spus Kathrin Grunthal, membru al echipei și om de știință la Institutul Max Planck pentru Radio Astronomie. declaraţie.