Вселенная сегодня


Новости космоса и астрономии



Всемирное координированное время (UTC): Среда, 28.06.2017, 19:56

Вселенная Сегодня » 2016 » Сентябрь » 15 » Видели ли мы на самом деле рождение чёрной дыры?

15.09.2016
Видели ли мы на самом деле рождение чёрной дыры?
Автор: Matt Williams

Иллюстрация чёрной дыры (Лебедь Х-1), когда она вытягивает материю из голубой звезды рядом с собой. Предоставлено: NASA/CXC/M.Weiss.

На протяжении почти полувека учёные присоединялись к теории о том, что когда звезда подходит к концу своего жизненного цикла, она подвергается гравитационному коллапсу. В этот момент при условии достаточной массы коллапс запустит образование чёрной дыры. Знание того, когда и как чёрная дыра образуется, давно было тем, что искали астрономы.



А почему нет? Обладать возможностью наблюдать за образованием чёрной дыры было бы не только поразительным событием, но привело бы к сокровищнице научных открытий. И согласно последнему исследованию команды учёных из Государственного Университета Огайо в Коламбусе, мы можем наконец сделать это.

Исследовательскую команду возглавлял Кристофер Кочанек, профессор астрономии и Выдающийся Учёный штата Огайо. С помощью фотографий, сделанных Большим Бинокулярным Телескопом (LBT) и космическим телескопом Хаббл (HST), он и его коллеги провели серию наблюдений красного сверхгиганта, названного N6946-BH1.


Художественное представление звезды в возрасте несколько миллионов лет и ранее ненаблюдавшаяся фаза большого красного сверхгиганта. Предоставлено: CAASTRO/Mats Björklund (Magipics).

Чтобы запустить процесс образования чёрной дыры, согласно нашему современному пониманию жизненных циклов звёзд, чёрная дыра образуется после того, как звезда с очень большой массой станет сверхновой. Это начинается, когда звезда исчерпала свои запасы топлива и затем подвергается внезапной потере массы, где внешняя оболочка звезды сбрасывается, оставляя за собой остатки нейтронной звезды.

Затем электроны снова присоединяются к ионам водорода, которые были сброшены, что вызывает яркую вспышку. Когда синтез водорода прекращается, звёздные остатки начинают остывать и тускнеть, и, в конечном счёте, остаток вещества конденсируется и образует чёрную дыру.

Однако в последние годы несколько астрономов предположили, что в некоторых случаях звёздам не удасться стать сверхновыми. В этом случае звезда с очень большой массой заканчивает свой жизненный цикл, превращаясь в чёрную дыру без привычного массивного выброса энергии.

Как заметила команда из Огайо в своём исследовании под названием "Поиск неудавшихся сверхновых с помощью Большого Бинокулярного Телескопа: подтверждение исчезающей звезды" - это может быть тем, что произошло с N6946-NH1, красным сверхгигантом, масса которого в 25 раз больше солнечной, расположенным в 20 миллионах световых лет от Земли.


Художественное представление вещества вокруг сверхновой 1987А. Предоставлено: ESO/L.

С помощью информации, полученной LBT, команда отметила, что N6946-BH1 показала кое-какие интересные изменения в светскости между  2009 и 2015 годами, когда были проведены два отдельных наблюдения. На изображениях 2009 года N6946-BH1 выглядит как яркая изолированная звезда. Это согласуется с архивными данными, полученными HST в 2007 году.

Однако данные, полученные LBT в 2015 году, показали, что звезда больше не показывалась в длинах волн видимого излучения, что также подтверждается данными Хаббла того же года. Данные LBT также показали, что в течение нескольких месяцев 2009 года звезда испытала короткую, но сильную вспышку, где она стала в миллион раз ярче нашего Солнца, а затем постепенно сошла на нет.

Для сравнения они дополнительно работали с данными из обзора Palomar Transient Factory (PTF), а также с наблюдениями, проведёнными Ron Arbour (британский астроном-любитель и охотник за сверхновыми). В обоих случаях наблюдения свидетельствуют о вспышке в течение короткого периода в 2009 году с последующим постепенным затуханием.

В конце концов, эта информация вся согласуется с моделью неудавшейся сверхновой - чёрной дыры. Как сообщил профессор Кочанек, ведущий автор статьи, сайту Вселенная Сегодня в электронном письме:

"В картине формирования неудавшейся сверхновой/чёрной дыры переходный процесс обусловлен неудавшейся сверхновой. Звезда, которую мы видели перед событием - это красный сверхгигант, так что у вас есть компактное ядро (размером с Землю) без горящей водородной оболочки, а затем огромная широко раздутая оболочка, состоящая в основном  из водорода, которая может простираться по своим масштабам до орбиты Юпитера. Эта оболочка очень слабо связана со звездой. Когда ядро звезды коллапсирует, гравитационная масса падает до нескольких десятых массы Солнца, поскольку часть энергии уносится нейтрино. Это падение в гравитации звезды достаточно для того, чтобы отправить слабую ударную волну через пухлую оболочку, заставляя её дрейфовать. Это производит холодный, с низкой светимостью (по сравнению со сверхновой, почти в миллион раз больше светимости Солнца) переход, который длится около года и работает за счёт энергии рекомбинации. Все атомы в пухлой оболочке ионизированы - электроны не связаны с атомами - поскольку извергнутая оболочка расширяется и охлаждается, все электроны снова связываются с атомами, что высвобождает энергию для питания переходных процессов. То, что мы видим в данных, согласуется с этой картиной". 


Большой Бинокулярный Телескоп, демонстрирующий два отражающих зеркала. Предоставлено: NASA.

Естественно, команда рассмотрела все имеющиеся возможности, чтобы объяснить внезапное "исчезновение" звезды. Включая возможность того, что звезда была окутана таким большим количеством пыли, что весь оптический/УФ-свет поглощался. Но как они обнаружили, это не согласуется с наблюдениями.

"Суть в том, что нет моделей с использованием пыли, скрывающей реально "работающую" звезду, поэтому, казалось бы, всё теперь должно гораздо меньше светиться, чем ранее существующая звезда". Кочанек объяснил, "В контексте модели неудавшейся сверхновой, остаточный свет соответсвует позднему времени затухания излучения от вещества, подвергающегося аккреции вокруг вновь созданной чёрной дыры".

Естественно, будут необходимы дальнейшие наблюдения, прежде чем мы сможем узнать, в этом ли было дело. Что скорее всего привлекло бы инфракрасные и рентгеновские миссии, такие как Космический Телескоп Спитцер и Рентгеновская Обсерватория Чандра, или одно из следующих поколений космических телескопов, которые будут развёрнуты в ближайшие годы.

Кроме того, Кочанек и его коллеги надеются продолжить мониторинг возможной чёрной дыры с помощью LBT, и заново посетить объект с HST примерно через год. "Если это правда, мы должны продолжать наблюдать за исчезновением объекта со временем", сообщил он.


Будущие миссии, такие как Космический Телескоп Имени Джеймса Уэбба, смогут наблюдать возможные неудавшиеся сверхновые/чёрные дыры для подтверждения их существования. Предоставлено: NASA/JPL.

Разумеется, если это правда, данное открытие станет беспрецедентным событием в истории астрономии. И новости определённо получат свою долю восхищения от научного сообщества. Как выразился Ави Леб, профессор астрономии Гарвардского Университета, в электронном письме сайту Вселенная Сегодня:

"Объявление о потенциальном открытии звезды, которая коллапсировала, чтобы стать чёрной дырой - очень интересно. Если это правда, это будет первое прямое свидетельство "родильного зала" чёрной дыры. Картина несколько сумбурна (как и в любом родильном зале) с неопределённостью относительно свойств младенца, только что рождённого."
"Мы знаем, что чёрные дыры звёздной массы существуют, совсем недавно, благодаря открытию гравитационных волн от их слияния командой LIGO. Почти 80 лет назад Роберт Оппенгеймер и коллеги предсказали, что массивные звёзды могут коллапсировать в чёрные дыры. Теперь мы возможно имеем первые прямые доказательства того, что этот процесс на самом деле происходит в природе".

Но, конечно, мы должны напомнить себе, что, учитывая расстояние , мы могли стать свидетелями того, что произошло с N6946-BH1 20 миллионов лет назад.


Название прочитанной вами статьи "Видели ли мы на самом деле рождение чёрной дыры?".

Похожие статьи:
Категория: Астрономические открытия | Просмотров: 1294 | Теги: Сверхновая, астрономия, чёрные дыры | Рейтинг: 0.0/0
Читайте также:
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]