mají supermasivní černé díry přátele? Povaha tvorby galaxií naznačuje, že odpověď je ano, a ve skutečnosti by ve vesmíru měly být společné páry supermasivních černých děr.
já jsem astrofyzik a zajímám se o široké spektrum teoretických problémů astrofyziky, od vzniku prvních galaxií gravitační působení černé díry, hvězdy a dokonce i planety., Černé díry jsou zajímavé systémy, a supermasivní černé díry a husté hvězdné prostředí, které je obklopují, představují jeden z nejextrémnějších míst v našem vesmíru.
supermasivní černá díra, která se skrývá ve středu naší galaxie, zvaná Sgr a*, má hmotnost asi 4 milionkrát větší než naše Slunce. Černá díra je místo v prostoru, kde je gravitace tak silná, že z ní nemohou uniknout ani částice ani světlo. Okolní Sgr a * je hustá hvězdokupa., Přesná měření oběžných drah těchto hvězd umožnila astronomům potvrdit existenci této supermasivní černé díry a měřit její hmotnost. Již více než 20 let vědci sledují oběžné dráhy těchto hvězd kolem supermasivní černé díry. Na základě toho, co jsme viděli, moji kolegové a já ukážeme, že pokud tam je přítel, může to být druhá černá díra poblíž, která je nejméně 100 000krát větší než hmotnost Slunce.
Supermasivní černé díry a jejich přátelé
Téměř každá galaxie, včetně naší Mléčné dráhy, má supermasivní černá díra v jeho srdci, s hmotností milionů až miliard krát hmotnost Slunce. Astronomové stále studují, proč srdce galaxií často hostí supermasivní černou díru. Jeden populární nápad se spojuje s možností, že supermasivní díry mají přátele.,
abychom pochopili tuto myšlenku, musíme se vrátit do doby, kdy byl vesmír starý asi 100 milionů let, do doby prvních galaxií. Byly mnohem menší než dnešní galaxie, asi 10 000 nebo vícekrát méně masivní než Mléčná dráha. V těchto raných galaxiích první hvězdy, které zemřely, vytvořily černé díry, asi deset až tisíc hmotnosti Slunce. Tyto černé díry se potopily do těžiště, srdce jejich hostitelské galaxie., Od galaxie vznikají sloučením a srážející se jeden s druhým, kolize mezi galaxiemi bude mít za následek supermasivní černá díra dvojice – klíč součástí tohoto příběhu. Černé díry se pak srazí a rostou také ve velikosti. Černá díra, která je více než milionkrát větší než hmotnost našeho syna, je považována za supermasivní.
pokud má supermasivní černá díra přítele, který se kolem ní otáčí na blízké oběžné dráze, střed galaxie je uzamčen složitým tancem. Gravitační remorkéry partnerů budou také vyvíjet vlastní tah na blízké hvězdy, které narušují jejich oběžné dráhy., Obě supermasivní černé díry obíhají kolem sebe a zároveň každý vyvíjí svůj vlastní tah na hvězdy kolem sebe.
gravitační síly z černé díry vytáhnout na tyto hvězdy a změnit jejich dráhu; jinými slovy, po jednom oběhu kolem supermasivní černé díry, páry, hvězda nepůjde přesně zpět do bodu, ve kterém to začalo.
Pomocí našeho chápání gravitační interakce mezi možné supermasivní černá díra páru a okolní hvězdy, astronomové mohou předpovědět, co se stane na hvězdy., Astrofyzici jako moji kolegové a já mohou porovnat naše předpovědi s pozorováními, a pak mohou určit možné oběžné dráhy hvězd a zjistit, zda supermasivní černá díra má společníka, který má gravitační vliv.
Pomocí dobře-studoval hvězda, tzv. S0-2, které obíhá kolem supermasivní černé díry, která leží v centru galaxie každých 16 let, již můžeme vyloučit myšlenku, že tam je druhá supermasivní černá díra s hmotností nad 100.000 krát hmotnost Slunce a dál, než asi 200 krát vzdálenost mezi Sluncem a zemí., Pokud by byl takový společník, pak bych já a moji kolegové zjistili jeho účinky na oběžnou dráhu SO-2.
ale to neznamená, že menší doprovodná černá díra se tam stále nemůže skrýt. Takový objekt nemusí měnit oběžnou dráhu SO – 2 způsobem, který můžeme snadno měřit.
fyzika supermasivních černých děr
supermasivní černé díry si v poslední době získala velkou pozornost. Zejména nedávný obraz takového obra ve středu galaxie M87 otevřel nové okno pro pochopení fyziky za černými dírami.,
V blízkosti Mléčné dráhy galaktické centrum – pouhé 24,000 světelných let daleko – nabízí unikátní laboratoř pro řešení problémů v základní fyzika supermasivní černé díry. Například astrofyzici jako já by chtěli pochopit jejich dopad na centrální oblasti galaxií a jejich roli ve formování a vývoji galaxií., Detekce dvojice supermasivních černých děr v galaktickém centru by naznačovala, že Mléčná dráha se v minulosti spojila s jinou, možná malou galaxií.
to není vše, co nám sledování okolních hvězd může říct. Měření hvězdy S0 – 2 umožnilo vědcům provést jedinečný test Einsteinovy obecné teorie relativity. V Květnu 2018, S0-2 přiblížení kolem supermasivní černé díry ve vzdálenosti jen asi 130 krát Země je vzdálenost od Slunce., Podle Einsteinovy teorie, vlnová délka světla vyzařovaného hvězdou by měl natáhnout, jak to leze z hluboké gravitační studny supermasivní černá díra.
protažení vlnové délky, které Einstein předpověděl, který dělá hvězda se objeví červenější – byl zjištěn a dokazuje, že teorie obecné relativity přesně popisuje fyzika v této extrémní gravitační zóny., Netrpělivě čekám na druhý nejbližší přístup S0-2, ke kterému dojde asi za 16 let, protože astrofyzici jako já budou moci otestovat více Einsteinových předpovědí o obecné relativitě, včetně změny orientace prodloužené oběžné dráhy hvězd. Ale pokud má supermasivní černá díra partnera, mohlo by to změnit očekávaný výsledek.
a Konečně, pokud tam jsou dva masivní černé díry, obíhající navzájem na galaktického středu, jako můj tým naznačuje, je možné, že budou vyzařovat gravitační vlny. Od roku 2015 pozorovatelny LIGO-Virgo detekují gravitační vlnové záření ze sloučení hvězdných černých děr a neutronových hvězd. Tyto průkopnické detekce otevřely vědcům nový způsob, jak vycítit vesmír.,
jakékoli vlny vyzařované naším hypotetickým párem černé díry budou na nízkých frekvencích, příliš nízké, aby detektory LIGO-Virgo vycítily. Ale plánovaný prostor-based detektor, známý jako LISA může být schopen detekovat tyto vlny, které vám pomohou astrofyzika zjistit, zda naše galaktické centrum, černá díra je sám, nebo má partnera.
Leave a Reply