Astronomiya

Kainat və qara dəliklər

Kainat və qara dəliklər

Müşahidə oluna bilən kainatın radiusunun təxminən 46,6 milyard işıq ili olduğunu və qaranlıq enerji sayəsində hər an genişləndiyini bilirəm. Yəni bütün kainatımızın qara bir dəliyin içində ola bilməsi və müşahidə edilə bilən kainatımızın kənarının, içərisində daima maddənin içində yerləşməsi səbəbindən işığın sürətindən daha sürətli genişlənən hadisə üfüqünü təmsil etməsi mümkündürmü? O qara dəliyin başqa bir kainatın bir parçası olduğu və başqa bir qara dəliyin kainatın olduğu yer və naxış davam edir. Bu mümkündürmü?


Müşahidə oluna bilən kainatın radiusunun təxminən 46,6 milyard işıq ili olduğunu və qaranlıq enerji sayəsində hər an genişləndiyini bilirəm.

Qaranlıq enerji ilə bağlı bəzi qeyri-müəyyənliklər var. Genişlənmənin əksinə kainatın sürətlənən genişlənməsindən məsul olduğu deyilir. "Qaranlıq enerji" ifadəsinin 1998-ci ildə Michael Turner tərəfindən yaradıldığını oxuya biləcəyiniz Wikipedia qaranlıq enerji məqaləsinə baxın. Bu, Supernova Cosmology Project və High-Z Supernova tərəfindən edilən tip 1a supernovae müşahidələrindən bəhs edən bir yazıda var. Axtarış qrupu. Müşahidələri kainatın genişlənməsinin sürətləndiyini və gözləntilərin əksinə olduğunu və 2011-ci ildə Nobel mükafatlarına səbəb olduğunu göstərdi.

Demək mümkündür ki, bütün kainatımız qara dəliyin içində ola bilərik

Xeyr. Biz qara dəlikdə deyilik. Qara dəlik, hadisə üfüqdə işığın "koordinat" sürəti sıfır olduğu üçün şaquli işıq şüasının çıxa bilmədiyi yerdir. Stephen Hawking'in dediyi kimi, kainat belədir kimi tərs bir qara dəlik, ancaq qara dəliklə eyni deyil.

və müşahidə edilə bilən kainatımızın kənarı bu vəziyyətdə işıq sürətindən daha sürətli genişlənən hadisə üfüqünü təmsil edir

Gözlənilən kainatımızın kənarı bir növ üfüqdür, genişlənən qarışıqlığa baxın: kosmoloji üfüqlərin ümumi səhv təsəvvürləri və Kainatın Davis və Lineweaver tərəfindən superluminal genişlənməsi. Ancaq bu, qara dəlik hadisəsi üfüqü ilə eyni üfüq deyil.

maddənin içərisində davamlı olaraq toplandığı üçün.

Kainatın genişlənməsinin səbəbi bu deyildi.

O qara dəliyin başqa bir kainatın bir parçası olduğu və başqa bir qara dəliyin kainatın olduğu yer və naxış davam edir. Bu mümkündürmü?

Nüfuzlu insanlar körpə kainatlar kimi qara dəliklərdən danışdılar, amma heç bir dəstəkləyici dəlil yoxdur. Ümumi nisbilik və kosmoloji anlayışım elədir ki, bu cür fərziyyələrin səhv olduğunu düşünürəm. Buna görə yox deyərdim, mümkün deyil.


Kainat boyunca 25.000 supermassive qara delik xəritəsi

Aşağı Frequency Array (LOFAR) fərqli bir radio teleskopudur. Radio işığının elektromaqnit spektrinin ən uzun dalğa uzunluğuna və ən aşağı tezliklərinə sahib olmasına baxmayaraq, radio astronomiyasının çox hissəsi daha yüksək tezlik ucuna yönəlmişdir. ALMA kimi rəsədxanalar yüzlərlə Gigahertz tezliklərində radio işığını öyrənir və VLA əlli Gigahertz aralığını araşdırır, LOFAR 250 Megahertz-in altındakı radio siqnallarını Yerdən görünə bilən ən aşağı radio frekansları aralığında tutur.

Çox aşağı tezlikli radio mənbələri hələ araşdırılmayıb. Kredit: de Gasperin, et al

Aşağı tezlikli radio astronomiyası çətindir, çünki astronomik radio mənbələri çox zəifdir. Aşağı tezlikli işığın daha uzun bir dalğa uzunluğu var, yəni yaxşı bir qətnamə ilə radio şəkillər çəkmək çətindir. Bu çətinliklərin öhdəsindən gəlmək üçün LOFAR bir sıra çox yönlü antenlərdən istifadə edir. Avropadakı 52 stansiyada yığılmış təxminən 20.000 antenaya sahibdir. Birlikdə 1000 kilometrdən çox məsafədə virtual teleskop yaradırlar. Bu qədər sayda antena ilə məlumatların işlənməsi son dərəcə mürəkkəbdir. Digər radio teleskoplar da anten serialından çoxsaylı siqnalları birləşdirir, lakin LOFAR elə aşağı tezliklərdə işləyir ki, Yer & # 8217s ionosferi siqnalları təhrif edə bilər. Su dalğaları ilə görünəndə görünən işığın təhrif olunmasına bənzəyir. Radio məlumatlarını göy görüntülərinə çevirmək üçün bu qədər güclü yeni proqram hazırlanmalı idi.

Bu yaxınlarda LOFAR, Long Baseline Array Sky Survey-də ilk məlumatları yayımladı. İndiyə qədər şimal səmasının yalnız 4% -ni xəritəyə qoydular, lakin artıq 25.000 supermassive qara dəliyi xəritələşdirdilər. Kainat radio mənbələri ilə dolursa da, aşağı tezlikli radio işığının çoxu qalaktikaların ürəyindəki qara dəliklər kimi konsentrat mənbələrdən gəlir. LOFAR, yuxarıdakı şəkildə gördüyünüz kimi, qara dəlik xəritəsinin ulduzlu bir gecəyə bənzədiyi qədər yüksək bir qətnaməyə sahibdir.

Komandanın şimal səmasının tam xəritəsini hazırlaması üçün bir neçə il daha çox vaxt lazımdır. Tamamlandıqda, göy araşdırması bizə yalnız qara deşiklər haqqında deyil, həm də kosmosun genişmiqyaslı quruluşu haqqında məlumat əldə etməyimizə kömək edə bilər.


Tədqiqat anı: Astrofiziklər multimessenger astronomiya çağına hazırlaşır, qara dəlikləri öyrənmək üçün qalaktika kataloqu qururlar

Maria Charisi

Doktora sonrası tədqiqatçı yoldaş Maria Charisi'nin rəhbərliyi ilə NANOGrav iş birliyi olaraq bilinən beynəlxalq tədqiqatçılar qrupu, ikili olaraq bilinən cüt cüt qara deşiklər tərəfindən yaradılan cazibə dalğalarını aşkar etmək üçün 45.000 qalaktikadan ibarət bir kataloq hazırladı. Göyün ən dəqiq saatları olan pulsarlardan istifadə edərək, bir pulsar zamanlama seriyası və göydən gələn infraqırmızı məlumatlar adını daşıyan qalaktik miqyaslı bir detektor, Charisi, iki qara dəliyin kütlələrindəki fərqləri və ya onların məsafələrini ölçmək üçün hipotetik ikili sənədləri daxil etmək üçün kataloqu istifadə etdi. qalaktika içərisində bir-birindən. "Hələ də pulsar zamanlama massivləri ilə cazibə dalğaları tapmadığımızdan, ikili parametrlərimizlə və müəyyən qalaktikalardakı qara dəlik ikili ölçülərinin sərhədlərini tapmaq üçün bir sıra cazibə dalğa frekansları ilə oynaya bilərik" dedi.

Bu əsərdən astrofiziklər yaxınlıqdakı bir neçə qalaktikada müəyyən ikili növlərin mövcudluğunu istisna edə bilərlər. Öz qalaktikamızda elm adamları mərkəzi bir supermassive qara dəliyin olduğunu bilirlər, ancaq ikili meydana gətirən daha kiçik bir yoldaş varsa. Pulsar zamanlama massivləri Süd Yolumuzda bir ikili məhdudlaşdıra bilməsə də, təcrübə o qədər həssasdır ki, bu sərhədlər başqa üsullarla əldə edilmiş öz qalaktikamızdakı sərhədlərə bənzəyir.

NƏYƏ DƏYİDİR

Bu pulsar zamanlama seriyası məlumatlarını ilk dəfə galaxy kataloqu ilə birlikdə araşdırdı. Yaxınlıqdakı qalaktikalardakı qara dəlik ikili sənədlərinin sərhədlərini hesablayaraq, Charisi, fizika və astronomiya dosenti Stephen Taylor və beynəlxalq həmkarları multimessenger astronomiya çağına hazırlaşırlar. Qara dəlik ikili sənədlər birlikdə və qaz və ulduzlardan ibarət qalaktik mühitləri arasında qarşılıqlı əlaqə qurduqları üçün elm adamları qalaktikaların tərkibi və davranışları haqqında zəngin məlumatlarla dolu çox mesajlı siqnalları şərh edə biləcəklər. "Əvvəllər heç bir qara dəlik ikili görmədiyimiz üçün bu anda çox az şey bilirik" dedi Taylor. “İkili birliyin necə inkişaf etdiyi və onu görmək sahəmizin Rosetta daşı olacağı ilə bağlı çox nəzəri mübahisələr var. Bu an üçün hazırlaşırıq. ”

SONRA NƏDİR

Təcrübə daha çox müşahidələrlə həssaslaşdıqca, Charisi və Taylor daha böyük nümunələrin ssenarilərinə baxaraq daha çox qalaktikanı araşdırmağı gözləyirlər. Nəticədə bu məlumatlarla və cazibə dalğalarının ilk aşkarlanmasından sonra elm adamları siqnalların gəldiyi qalaktikanı təyin edə biləcəklər.

Maliyyələşdirmə

NANOGrav layihəsi 1430284 saylı Milli Elm Fondu Fizika Sərhədləri Mərkəzinin mükafatından dəstək alır. Charisi və Taylor, NSF mükafatı 2007993-dən dəstək aldılar.


Uzaq Kainatda çox böyük bir qara dəlik gündə bir günəş * yeyir *

Astronomlar, Kainatın əvvəllərində bilinən ən kütləvi qara dəliyi tapdılar və bu böyükdür: 34 milyardı var - bəli, milyard, ilə b - Günəş kütləsindən qat-qat çoxdur.

Və bu yalnız bir Bu hekayənin boynumun arxasındakı saçları ayağa qaldıran hissəsi. İstirahət üçün ətrafında qalın. Söz verirəm, bu, saç düzəldir.

Daha pis Astronomiya

Qara dəlik kvasar adlanan aktiv qalaktikanın mərkəzindədir. Bunlar mərkəzi supermassive qara dəliyin (hər böyük qalaktikanın olduğu) aktiv şəkildə yeyən materialdır. Bu şeylər qara dəliyin ətrafında bir diskə yığılır, ətrafında dəli kimi fırlanır. Yaxınlaşan maddə işığın sürətinə çox yaxınlaşır və uzaqdakı şeylər daha yavaş olur və bir-birinə sürtdükdə sürtünmə əmələ gətirir, bu da diski çox qızdırır (təsəvvür edin ki, işığın sürətində əllərinizi bir-birinə sürtərək səbəbini görün) . İstilik o qədər yüksəkdir və diskdə o qədər maddə var ki, inanılmaz dərəcədə parlayır, ümumiyyətlə qalaktikadakı bütün ulduzları birləşdirir.

Sözügedən kvazara SMSS J215728.21–360215.1 deyilir. Qısaca J2157 deyək. Astronomlar, doğru rəngli cisimlərin səma araşdırmalarına çox baxdığını tapdılar çox çox uzaqdakı qalaktikalar və bu SkyMapper Cənubi Araşdırmasında tapıldı (bu səbəbdən adındakı SMSS göydəki koordinatları üçündür).

Kvazar SMSS J215728.21–360215.1, Kainatın əvvəllərində bilinən ən kütləvi qara dəliyə ev sahibliyi edir. Çox görünə bilməz, ancaq 12,5 milyard işıq ili uzaqlıqdadır və enerjimizi bütün qalaktikamızdan min qat daha çox partlayır. Kredit: DSS2 / Aladin

Bunun uzaq bir kvazar olacağını təyin etdikdən sonra onu Havayda 10 metrlik Keck teleskopu və Çilidə 8 metrlik Çox Böyük Teleskopla müşahidə etdilər. İşığı bu şəkildə qıraraq kvazarın nə qədər uzaq olduğu, ümumilikdə nə qədər parlaq olduğu, o qara dəliyin nə qədər böyük olduğu və diskdən içərisinə nə qədər maddə düşdüyü də daxil olmaqla bir çox vacib məlumatlar tapıla bilər.

Kvazar əzici bir şəkildə uzaqdır: Ondan gördüyümüz işıq onu tərk etdi 12,5 milyard ildən çoxdur, Big Bangin özündən yalnız 1,25 milyard il sonra. Beləliklə, biz bu kvazarı çox gənc ikən olduğu kimi görürük.

Qara dəliyin kütləsi Günəşin kütləsindən 34 ± 6 milyard dəfə çoxdur. Müqayisə üçün, Süd Yolunun mərkəzindəki supermassive qara dəlik təqribən 4 milyon günəş kütləsidir, buna görə J2157-ni bağlayan biri bitdi 8,000 dəfə kütləvi.

Yalnız bu qara dəlikdən daha az kütləsi olan bütün qalaktikalar var. O qədər böyükdür ki, Günəşi onunla əvəz etsəydin, bütün günəş sistemini əhatə edəcəkdi - təxminən 200 milyard kilometr məsafədədir. Bu ... böyükdür.

Bir yığma diski olan bir qara dəliyi və üzərində fırlanan maqnit sahələrini əks etdirən sənət əsərləri. Kredit: NASA / JPL-Caltech

Qeyd edim ki, daha çox kütləvi qara dəlik tapılmışdır, lakin bunlar bizə J2157-dən daha yaxın qalaktikalarda. Bununla birlikdə, bu, Kainatdakı bir dövrün başlanğıcında bizdən bu məsafədə indiyə qədər tapılan ən böyük kütlədir.

Ancaq bitmədik! Cismin parlaqlığını ölçmək və məsafəni bilmək kvazer tərəfindən yayılan ümumi enerjinin tapılmasına imkan verir. 1,6 x 10 41 Joules / saniyədir. Bu növbəti bit üçün oturursan? Bu, Günəşin yaydığı işığın bir katrilyon qatına bərabərdir.

Bir kvadrilyon. 1.000.000.000.000.000. Bütün Samanyolu qalaktikamız yüzdə bir hissəsini o qədər işıq saçır. Bu, J2157-ni bilinən ən işıqlı kvazara çevirir.

Fizika bir az mürəkkəbdir, ancaq bu qədər enerji istehsal etmək üçün qara dəliyə nə qədər maddə düşdüyünü də təxmin etmək mümkündür: Hər gün Günəşin kütləsindən bəhs olunur.

Nömrələri qaçdım və eyni cavabı aldım. Buna baxmayaraq qavramaq çətindir. Daha yerli dillə desək, həmin qara dəlik Yerin kütləsinin ekvivalentində aşağı hərəkət edir saniyədə dörd dəfə.

Heyrət! Vay. Planetləri sürətlə bir qara dəliyə atdığınızı düşünün. Bu gündə yüz minlərlə dəfədir. Və ya istəsən, ildə yüz milyon dəfə.

Bəs bu boyun tükü necədir? Hələ pilot seçilib?

Bu obyekt haqqında hər şey böyükdür. Ancaq burada həqiqi elmi dəyər var. Kainatdakı bu erkən dövrdə bilinən ən böyük qara dəlik onların necə böyüdüklərini başa düşməyimizə möhkəm bir məhdudiyyətdir. Böyükdən başlayaraq sürətlə yeyərək və ya daha kiçikdən başlayaraq yeyərək bu ölçüyə gəldinizmi? həqiqətən sürətlə? Bir dəstə kiçik qara dəlik birləşib sürətli böyüməsini təmin etmək üçün birləşdi? Burada hələ düşünmədiyimiz başqa bir qəribə şey var?

Diskdən çıxan işıq miqdarının qara dəliyin kütləsi ilə artdığını bilirik və bu da o qanuna uyğundur. Yəni olduğu qədər qəribə deməkdir, daha da supermassiver istisna olmaqla, digər supermassive qara dəliklərlə müqayisədə normaldır. Əvvəlcə supermassive qara dəliklərlə rahat olduğunuzu düşünsək, bu qəribə bir şəkildə rahatlatıcıdır.

Bu məsafədə, eyni zamanda bizə qalaktikaların ilk başladığı ilk Kainatdakı şərtlərdən bəhs edir. Hələ bu dövr haqqında çox şey bilmirik və aldığımız hər nümunə araşdıra biləcəyimiz bu tapmacanın bir parçasıdır.


Astrofizika, Qara dəliklər və Kainat: Kosmos haqqında anlayışınızı inkişaf etdirmək üçün 10 kitab

M87 Galactic Core-un X-ray geniş sahəsi. Kredit, rentgen: NASA / CXC / Villanova Universiteti / J. Neilsen Radio: Event Horizon Teleskop Əməkdaşlıq

Qara dəliklər fikri iki yüz ildən çoxdur ki, xəyallarımızı ələ keçirir və 10 aprel 2019-cu il tarixində Yer kürəsinin vətəndaşları ilk baxışlarını həqiqi bir qara dəliyə baxırlar. Qara dəliklər haqqında bildiklərimizin çoxu riyaziyyat, cazibə fizikası, kvant mexanikası və ümumi nisbilik və amp kvant nəzəriyyələri sahələrindən gəlir. Uyğun şəkildə Event Horizon Telescope (EHT) adlandırılan radio teleskoplar şəbəkəsi və dünyanın 200-dən çox tədqiqatçı qrupu sayəsində Messier 87 (M87) qalaktikasında 55 milyon işıq ili uzaqlıqdakı qara dəliyin şəklini əldə etdik. . Bir çoxunun çörekə bənzədiyini düşündüyü bu görüntü, kainat anlayışımıza çox şey əlavə edəcəkdir.

Qara dəliklər haqqında daha çox məlumat əldə etmək istəyənlər üçün UC Davis Kitabxanası astrofizika və əlaqəli sahələrdə konsepsiyaların izahına kömək edəcək kitablar təqdim edir. Seçilmiş kitabları hər kəs oxuya bilər & məzmunu başa düşmək üçün hesablama və fizika bilmək lazım deyil & # 8211 və bu kitablardan birini bitirdikdə kosmosun mexanizmləri haqqında daha dərindən bir anlayış əldə edəcəksən.

  1. Cazibə yüksəlişi: hər şeyi izah edən gücü anlamaq üçün tapşırıq Marcus Chown tərəfindən (London Weidenfeld & amp Nicolson, 2017). Zəng nömrəsi: PSE Kitabxanası QC178 .C295 2017

Başlıq xülasəsi: “Cazibə konsepsiyasını 1666-cı ildə ilk tanınmasından 2015-ci ildə cazibə dalğalarının kəşfinə qədər müzakirə edir və cazibə zamanın təbiətini və kainatın mənşəyini anlamaq üçün açarı niyə saxladığını izah edir.”

  1. Qara dəlik: Newtonlular tərəfindən tərk edilmiş, Eynşteynin nifrət etdiyi və Hawking tərəfindən oynandığı bir fikir necə sevildi?Marcia Bartusiak tərəfindən (New Haven: Yale University Press, 2015). Kampus şəbəkəsi və ya VPN vasitəsilə onlayn mövcuddur

Yayımcının veb saytından: "Bu maraqlı kitab şiddətli qara dəlik mübahisələrindən və Einstein, Hawking və kainat baxışımızı tamamilə dəyişdirən digər qabaqcıl mütəfəkkirlərin töhfələrindən bəhs edir."

  1. Kosmik Fəlakətlər: Partlayan Ulduzlar, Qara Deliklər və Kainatın Xəritəçəkilməsi J. Craig Wheeler tərəfindən (Cambridge New York: Cambridge University Press, 2007). Kampus şəbəkəsi və ya Kitabxana VPN vasitəsi ilə onlayn mövcuddur.

Müəllifin veb saytından: “Hekayə ulduzların doğuşundan, təkamülündən və ölümündən qara dəlikdəki tam çökmə anlayışına, qurd deşikli vaxt maşınlarına, yeni kainatların mümkün doğuşuna və konseptual perspektivə aparır. on ölçülü simli nəzəriyyədə yer və zaman baxışlarımızdakı inqilab. ”

  1. Einşteynin canavarlar: Qara deliklərin həyatı və dövrləri Chris Impey tərəfindən (New York, NY: W.W. Norton & amp Company, Inc, 2019). Zəng nömrəsi: Shields Library QB843.B55 I47 2019

Yayımcının veb saytından: “Einşteynin Canavarlarında görkəmli astronom Chris Impey, oxucuları astrofizikanın qabaqcıl nöqtəsində bu və digər sualların araşdırılmasına, həmçinin qara dəliklərin nəzəri fizikadakı roluna - Eynşteynin tənliklərini təsdiqləməkdən tutur. simli nəzəriyyənin sınanmasına ümumi nisbi. ”

  1. Beş Foton: Məkan və zamana dair diqqətəlayiq işıq səyahətləri James Geach tərəfindən (London: Reaktion Books, 2018). Zəng Nömrəsi: Shields Library QB461 .G43 2018

Yayımcının veb saytından “Geach, məkan və zaman boyunca işığa səbəb olan cazibədar astrofizik proseslərin beş nağılını izah edir. Bunlar kvant fizikası və ümumi nisbilik, ulduzlar və qara dəliklər, qaranlıq maddə və qaranlıq enerji nağıllarıdır. Bizi elektromaqnit dalğaları ilə süpürmək, Beş foton bu nəfəs kəsən kainatın daha dərin, daha aydın bir anlayışına doğru bir kəşf yoludur. ”

  1. Ağırlıq! Qravitasiya dalğaları üçün axtarış Pierre Binétruy tərəfindən (Oxford: Oxford University Press, 2018). Zəng nömrəsi: PSE Kitabxanası QC178 .B56 2018

Yayımcının veb saytından: “Bu kitab cazibə qüvvəsini son illərdə cəmiyyətin marağını bu qədər bürümüş bu cəlbedici hadisələri anlamaq üçün bir açar kimi açır. Oxucular gündəlik həyatda tanış olan bu qüvvənin Kainatdakı ən böyük dəyişiklikləri necə gücləndirdiyinə dair son tapıntıları tapacaqlar. ”

  1. Cazibə və Uzay vaxtına səyahət John Archibald Wheeler tərəfindən (New York: Scientific American Library: Distribution by W.H. Freeman and Co, 1990). Zəng nömrəsi: PSE Kitabxanası QB334 .W49 1990

Kainat və qara dəliklər haqqında anlayışımızda böyük rol oynamış görkəmli John Archibald Wheeler-dən nəzəri fizikanı öyrənin. Dr. Wheeler’ə “bir solucan deliği” anlayışını verdiyi üçün təşəkkür edə bilərik.

  1. Quantum Fuzz: Ətrafımızda Hər şeyin Qəribə Əsl Makiyajı Michael S. Walker tərəfindən (Amherst, New York: Prometheus Books, 2017). Zəng nömrəsi: PSE Kitabxanası QC174.12 .W347 2017

Yayımcının veb saytından: & # 8220Quantum fizikası, həqiqət anlayışımızı gerçəkləşdirdi. Bu əlçatan kitab, kvant səviyyəsində mövcud olan qəribə hadisələri - heç bir şeyin tamamilə gözlənilməz olduğu, səbəbi yenidən düşündüyümüz və məlumatın zahirən işığdan daha sürətli getdiyi kiçik ölçülər dünyasını təsvir edir. & # 8221

  1. Reallıq göründüyü kimi deyil: Kvant Cazibəsinə Səfər müəlliflər Carlo Rovelli, tərcüməçilər: Simon Carnell və Erica Segre. Zəng Nömrəsi: Shields Library QC178 .R69313 2017

Kitab gödəkçəsindən “Kainatın ağıl əyici təbiətinə daha yaxından baxın. Dünyanın əsas maddələri hansılardır? Vaxt və məkan mövcuddurmu? Bəs reallıq nədir? Nəzəri fizik Carlo Rovelli ömrünü bu sualları araşdırmağa sərf etmişdir. Əsrlər boyu gerçəklik anlayışımızın necə dəyişdiyini və fiziklərin bu gün kainatın quruluşu haqqında düşündüklərini izah edir. ”

  1. Fizika mövzusunda yeddi qısa dərs Carolo Rovelli tərcüməçiləri Simon Carnell və Erica Segre tərəfindən (Böyük Britaniya: Allen Lane, Penguin Kitablarının bir izi, 2015). Zəng nömrəsi: PSE Kitabxanası QC24.5 C38 2015

Yayımcıdan "Bu yeddi qısa dərs, iyirminci əsrdə fizikanı silkələyən və bu gün də sarsıtmağa davam edən elmi inqilab yolu ilə sadəlik və aydınlıqla bizə rəhbərlik edir ..."


& # 8220Cəhənnəmin qapıları & # 8221; Böyük Partlayışdan Sonra İbtidai Qara Deliklər meydana gəldi?

Supermassive qara dəliklər astronomlar tərəfindən & # 8220 Cəhənnəmin Qapıları və kainatdan bir tərəfə çıxan qapılar kimi təsvir edilmişdir. & # 8221; İndi, ilk partlayışdan sonra meydana gələn qara dəliklərin, yerçekimi quyularının mövcudluğu, Böyük Partlayışdan bir neçə dəqiqə sonra meydana gəldi. bəzi elm adamlarının qaranlıq maddə üçün bir izah ola biləcəyini söylədikləri, cazibə dalğaları istifadə edərək elm adamları tərəfindən test edilə bilər.

"Qədim qara dəliklər bizə başqa cür edə bilməyəcəyimiz fizikaya giriş imkanı verərdi" deyə Fermilabın nəzəri astrofizika qrupunun rəhbəri Dan Hooper The Daily Galaxy-a göndərdiyi bir məktubda yazdı. İlkin qara dəliklər realdırsa, kainatın quruluşunun onurğa sütunu sayılan qaranlıq maddənin sirri deyil, kosmologiyanın ən böyük problemlərini həll etmək potensialına sahib olardılar.

Ulduz mənşəli deyil

& # 8220Biz çox yaxşı bilirik ki, qara ulduzlar böyük ulduzların çökməsi və ya bu yaxınlarda gördüyümüz kimi iki neytron ulduzunun birləşməsi ilə meydana gələ bilər & # 8221, Brown Universiteti fizika müəllimi və müəllif müəllif Savvas Koushiappas dedi. Harvard Universitetindən Avi Loeb ilə bir araşdırma. & # 8220Ancaq ulduzların mövcudluğundan əvvəl çox erkən kainatda əmələ gələn qara dəliklərin ola biləcəyi fərziyyəsi altındadır. Bu işlə məşğul olduğumuz şey budur. & # 8221

& # 8220Fikir çox sadədir, & # 8221 Koushiappas dedi. & # 8220Gələcəkdəki cazibə dalğa təcrübələri ilə ilk ulduzların yaranmasından əvvəlki bir zamana baxa biləcəyik. Yəni ulduzlar mövcud olmamışdan əvvəl qara dəlik birləşmə hadisələrini görsək, o zaman bu qara dəliklərin ulduz mənşəli olmadığını biləcəyik. & # 8221

Kvant dalğalanmaları

Fikir budur ki, Böyük Partlayışdan qısa müddət sonra kvant mexaniki dalğalanmalar genişlənən kainatda bu gün müşahidə etdiyimiz maddənin sıxlığı bölgüsünə səbəb oldu. Bu sıxlıq dalğalanmalarının bir hissəsinin kainat boyunca bibərlənmiş qara dəliklərlə nəticələnəcək qədər böyük ola biləcəyi irəli sürüldü. Bu ilkin qara dəliklər ilk dəfə 1970-ci illərin əvvəllərində Stephen Hawking və əməkdaşları tərəfindən təklif edilmiş, lakin heç vaxt aşkarlanmamışdır - bunların ümumiyyətlə mövcud olub olmadığı hələ də aydın deyil.

Bu yaxınlarda Lazer İnterferometr Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanası (LIGO) tərəfindən göstərildiyi kimi, cazibə dalğalarını aşkar etmək qabiliyyəti, məsələyə yeni işıq salma potensialına malikdir. Bu cür təcrübələr, iki qara dəliyin toqquşması kimi nəhəng astronomik hadisələrlə əlaqəli uzay vaxtı toxumasında dalğaları aşkar edir. LIGO artıq bir neçə qara dəlik birləşməsini təsbit etdi və gələcək təcrübələr keçmişdə baş verən hadisələri aşkar edə biləcək.

Kosmoloqlar bir hadisənin nə vaxta qədər geriyə sürüşmə - kainatın genişlənməsi ilə əlaqəli işığın dalğa uzunluğunun uzanmasını istifadə edərək ölçürlər. Zamanla geriyə gedən hadisələr daha böyük qırmızı sürüşmələrlə əlaqələndirilir. Bu iş üçün Koushiappas və Loeb, qara dəlik birləşmələrinin yalnız ulduz mənşəli olduğu güman edilərək artan sürət sürətini hesabladılar.

[Redaktor & # 8217s Qeyd: Böyük partlayış böyük bir sual doğurur: əgər həqiqətən kainatımızı 13.7 milyard il əvvəl var edən bir kataklizm olsaydı, onu nə bürümüşdü? Perimeter İnstitutu və Waterloo Universitetinin üç tədqiqatçısı, Big Bang'in, bizimkindən daha fərqli bir kainatdakı çökən bir ulduzun üç ölçülü & # 8220mirage & # 8221 ola biləcəyini irəli sürürlər. Aşağıdakı videoya baxın.]

Böyük partlayışdan təxminən 65 milyon ilə bərabər olan 40-ın sürüşməsində, birləşmə hadisələrinin ulduz mənşəli olduğu güman edilərək ildə birdən çox olmayan bir nisbətdə təsbit edilməli olduğunu göstərirlər. 40-dan yuxarı qırmızı sürüşmələrdə hadisələr tamamilə yox olmalıdır.

& # 8220Bu həqiqətən düşən nöqtədir, & # 8221 Koushiappas dedi. & # 8220Əslində, birləşmə hadisələrinin bu nöqtədən xeyli əvvəl dayanacağını gözləyirik, lakin 40 və ya daha çox bir sürüşmə mütləq ən sərt bağlı və ya kəsmə nöqtəsidir. & # 8221

40-a qırmızı sürüşmə, təklif olunan bir neçə cazibə dalğa təcrübəsinin yaxınlığında olmalıdır. Və bunun xaricində birləşmə hadisələrini aşkar edərlərsə, bu, iki şeydən biri deməkdir, Koushiappas və Loeb deyirlər: Ya ilkin qara dəliklər mövcuddur, ya da erkən kainat standart kosmoloji modelindən çox fərqli bir şəkildə inkişaf etmişdir. Tədqiqatçılar, hər ikisinin də çox əhəmiyyətli kəşflər olacağını söyləyirlər.

Məsələn, ilkin qara dəliklər MACHOs və ya Massive Compact Halo Objects kimi tanınan varlıqlar kateqoriyasına düşür. Bəzi elm adamları, kainatın kütləsinin böyük bir hissəsini təşkil etdiyi düşünülən qaranlıq maddənin ilkin qara dəlik şəklində MACHO-lardan meydana gələ biləcəyini irəli sürdülər. İlkin qara dəliklərin aşkarlanması bu fikri gücləndirər, aşkarlanmaması isə şübhə doğurur.

40-dan böyük qırmızı sürüşmələrdə qara dəlik birləşmələrinin mümkün digər yeganə izahı, kainatın & # 8220-Qaus olmayan olmasıdır. & # 8221 Standart kosmoloji modelində, erkən kainatdakı maddə dalğalanmaları bir Gauss ehtimal paylanması ilə təsvir edilmişdir. Birləşmə aşkarlanması maddə dalğalanmalarının Gauss dağılımından kənarlaşması demək ola bilər.

& # 8220Qaus olmayanlığa dair dəlillər, bu dalğalanmaların mənşəyini izah etmək üçün yeni bir fizikanı tələb edəcək və bu böyük bir şey olacaq & # 8221 Loeb dedi.

Algılamaların 40-dan bir sürüşmə sürətindən keçmə sürəti, həqiqətən də bu cür təsbitlər edildiyi təqdirdə, ilkin qara dəliklərin bir əlaməti və ya Qaus olmayan üçün dəlil olub olmadığını göstərməlidir. Ancaq aşkarlanmaması bu fikirlərə güclü bir problem gətirəcəkdir.

The Daily Galaxy, Avi Shporer, Tədqiqat Elmçisi, MIT Kavli Astrofizika və Kosmik Tədqiqatlar İnstitutu Brown Universiteti və Qravitasiya dalğaları qara dəliklərin mənşəyinə işıq tuta bilər. Avi əvvəllər Jet Propulsion Laboratoriyasında (JPL) NASA Saqan üzvü idi.

Səhifənin yuxarı hissəsindəki şəkil krediti: NASA

Galaxy Report bülleteni, həftədə iki dəfə varlığımızın sirrinə dair ipuçları vermək və mövcud Antroposen Dövrümüzdə çox ehtiyac duyulan kosmik bir perspektiv əlavə etmək gücünə sahib kosmos və elm xəbərlərini sizə təqdim edir.


Qara dəliklər necə yaranır

Ömrünün sonunda günəşdən qat-qat böyük bir çox ulduz çökəndə qara dəlik əmələ gəlir. Yaranan qara dəlik çox kiçik, orta və ya böyük ölçüdə ola bilər. Çox kiçik bir qara dəlik yalnız bir atomun ölçüsü ilə müqayisə edilə bilər. Buna baxmayaraq, çəkiləri çox böyük bir dağa bərabər ola bilər. Alimlərin fikrincə, kainatın başlanğıcında müxtəlif səma cisimlərinin əmələ gəlməsi zamanı əmələ gəlmişlər.

Orta ölçülü qara dəliklərə ulduz deyilir. Onların kütləsi günəş kütləsindən iyirmi dəfə çox ola bilər. Çox böyük bir ulduzun mərkəzi öz üzərinə düşəndə ​​ulduz əmələ gəlir. Bu vəziyyətdə, a supernova əmələ gəlir. Supernova, ulduzun kəskin şəkildə partladığı, ölməkdə olan bir ulduzun xüsusi bir mərhələsidir. Bu partlayışdan sonra ulduz meydana gəlir. Üçüncü növ qara dəlik, supermassive qara dəliklər çox böyük ölçülüdürlər. Kütləsi bir milyondan çox günəş olan ulduzlar supermassive qara dəliklər meydana gətirmək üçün ölür. Hər böyük qalaktikanın mərkəzində böyük bir qara dəlik var. Bizim qalaktika süd yolunun mərkəzində Oxatan-A var. Kütləsi dörd milyon günəşə bərabərdir.


Jet (az qala) işığın sürətində partlayış

Məşhur bir qara dəlikdən çıxan təyyarələr, NASA-nın Chandra X-Ray Rəsədxanasının müşahidələrinə görə, işığın təxminən 99% -i ilə seyr edir. Tədqiqatçılar, Messier 87 qalaktikasındakı qara dəlikdən çıxan sürətli reaktivləri - hadisə Horizon Teleskopu tərəfindən ilk dəfə birbaşa görüntülənən eyni qara dəliyi gördülər. Chandra X-ray Rəsədxanasından olan Messier 87-in bu geniş sahə görüntüsündə ağ qutu qara dəlik təyyarəsinin təxmini yerini göstərir.


Hubble kiçik qara dəliklərin konsentrasiyasını aşkar edir

Alimlər NGC 6397 kürə qrupunun mərkəzində bir ara kütləvi qara dəlik tapacağını gözləyirdilər, əksinə orada gizlənən daha kiçik qara dəliklərin konsentrasiyasına dair dəlil tapdılar. NASA / ESA Hubble Kosmik Teleskopundan alınan yeni məlumatlar, nüvəsi çökmüş bir qlobus qrupundakı qara dəliklərin toplanması dərəcəsinin ilk ölçülməsinə gətirib çıxardı. Bu, NGC 6397 mərkəzindəki qara dəliklərin konsentrasiyasını görüntüləmək üçün yaradılmış bir sənətkarın təəssüratıdır. Əslində buradakı kiçik qara dəliklər Hubble da daxil olmaqla mövcud və ya planlaşdırılan gələcək teleskopun birbaşa müşahidə qabiliyyəti üçün çox kiçikdir. Bu nüvə yıxılmış kürə qrupunun 20-dən çox qara dəliyə ev sahibliyi edə biləcəyi proqnozlaşdırılır. Kredit: ESA / Hubble, N. Bartmann

Kürə qrupları, ulduzların bir-birinə sıx bir şəkildə bağlandığı son dərəcə sıx bir ulduz sistemidir. Həm də ümumiyyətlə çox köhnədirlər - bu tədqiqatın mərkəzində olan kürə qrupu, NGC 6397, demək olar ki, Kainatın özü qədər köhnədir. 7800 işıq ili məsafəsində yaşayır və Yer kürəsinə ən yaxın kürə qruplarından biridir. Çox sıx nüvəsi olduğu üçün nüvəsi çökmüş bir dəstə olaraq bilinir.

Parisdə Institut d'Astrophysique-dən Eduardo Vitral və Gary A. Mamon NGC 6397-nin nüvəsini araşdırmağa başladıqda, 'orta kütlə' qara dəlik (IMBH) üçün dəlil tapacaqlarını gözlədilər. Bunlar, böyük qalaktikaların nüvələrində yatan supermassive qara dəliklərdən daha kiçik, lakin kütləvi ulduzların çökməsi nəticəsində meydana gələn ulduz kütləsindəki qara dəliklərdən daha böyükdür. IMBH, qara dəlik təkamülündə çoxdan axtarılan itkin əlaqələrdir və bir neçə namizəd tapılsa da, onların mövcudluğu çox müzakirə olunur.

IMBH-i axtarmaq üçün Vitral və Mamon çoxluq ulduzlarının mövqelərini və sürətlərini təhlil etdilər. Bunu, ulduzların mövqelərini, məsafələrini və hərəkətlərini dəqiq ölçən ESA-nın Gaia kosmik rəsədxanası tərəfindən verilən düzgün hərəkətlərdən əlavə, bir neçə ili əhatə edən kümənin Hubble şəkillərindəki ulduzların düzgün hərəkətləri barədə əvvəlki təxminlərdən istifadə edərək etdilər. Küməyə qədər olan məsafəni bilmək astronomlara bu ulduzların düzgün hərəkətlərini sürətlərə çevirməyə imkan verdi.

"Analizimiz göstərdi ki, ulduzların orbitləri sistematik olaraq dairəvi və ya çox uzanmış olmaqdansa, bütün kürə qrupu boyunca təsadüflərə yaxındır", - Mamon izah etdi.

NGC 6397-nin görüntüsü Hubble-ın Anketlər üçün Ətraflı Kamerası ilə 2004-cü ilin iyulundan 2005-ci ilin iyun ayınadək aparılmış bir sıra müşahidələrdən ibarətdir. Tədqiqat qrupu, qrupa qədər olan məsafəni ölçmək üçün Hubble'ın Geniş Sahə Kamerası 3-dən istifadə etdi. Kredit: NASA, ESA və T. Brown və S. Casertano (STScI). Təşəkkür: NASA, ESA və J. Anderson (STScI)

"Kümənin sıx mərkəzi bölgələrində görünməz kütlə üçün çox güclü bir dəlil tapdıq, lakin bu əlavə kütlənin nöqtə şəklində olmadığını, çoxluğun ölçüsünün yüzdə bir hissəsinə qədər uzadıldığını görəndə təəccübləndik" dedi.

Bu görünməz komponent yalnız nüvə yanacağı tükəndikdən sonra daxili bölgələri öz çəkisi altında çökən kütləvi ulduzların qalıqlarından (ağ cırtdanlar, neytron ulduzları və qara dəliklər) meydana gələ bilərdi. Ulduzlar, görünməyən kütlə konsentrasiyasının az miqdarına gətirib çıxaran yaxınlıqdakı daha az kütləvi ulduzlarla cazibə qarşılıqlı təsirindən sonra qrupun mərkəzinə getdikcə batdı. Ulduzların təkamülü nəzəriyyəsini istifadə edərək, elm adamları, görünməmiş konsentrasiyanın böyük hissəsini ağ cırtdanlar və müşahidə etmək üçün çox zəif olan neytron ulduzları deyil, ulduz kütləsindəki qara dəliklərdən ibarət olduğu qənaətinə gəldilər.

Son iki tədqiqat da, ulduz qalıqlarının və xüsusən də ulduz kütləsindəki qara dəliklərin kürə qruplarının daxili bölgələrini doldura biləcəyini irəli sürmüşdü.

"Our study is the first finding to provide both the mass and the extent of what appears to be a collection of mostly black holes in a core-collapsed globular cluster," said Vitral.

"Our analysis would not have been possible without having both the Hubble data to constrain the inner regions of the cluster and the Gaia data to constrain the orbital shapes of the outer stars, which in turn indirectly constrain the velocities of foreground and background stars in the inner regions," added Mamon, attesting to an exemplary international collaboration.

The astronomers also note that this discovery raises the question of whether mergers of these tightly packed black holes in core-collapsed globular clusters may be an important source of gravitational waves recently detected by the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) experiment.


Future detectors to detect millions of black holes and the evolution of the universe

An artist's impression of two black holes about to collide and merge. Credit: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO / GETTY IMAGES

Gravitational-wave astronomy provides a unique new way to study the expansion history of the Universe. On 17 August 2017, the LIGO and Virgo collaborations first detected gravitational waves from a pair of neutron stairs merging. The gravitational wave signal was accompanied by a range of counterparts identified with electromagnetic telescopes.

This multi-messenger discovery allowed astronomers to directly measure the Hubble constant—a unit of measurement that tells us how fast the Universe is expanding. A recent study by the ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) led by researchers Zhiqiang You and Xingjiang Zhu (Monash University), studied an alternative way to do cosmology with gravitational-wave observations.

In comparison to neutron star mergers, black hole mergers are much more abundant sources of gravitational waves. Whereas there have been only two neutron star mergers detected so far, LIGO and Virgo collaborations have published 10 binary black hole merger events and dozens more candidates have been reported.

Unfortunately, no electromagnetic emission is expected from black hole mergers. Theoretical modeling of supernovae—powerful and luminous stellar explosions—suggests that there is a gap in the masses of black holes around 45-60 times the mass of our Sun. Some inconclusive evidence that supports this mass gap was found in observations made in the first two observing runs of LIGO and Virgo. The new OzGrav research shows that this unique feature in the black hole mass spectrum can help determine the expansion history of our Universe using gravitational-wave data alone.

OzGrav Ph.D. student and first author Zhiqiang You says: "Our work studied the prospect with third-generation gravitational-wave detectors, which will allow us to see every binary black hole merger in the Universe."

Apart from the Hubble constant, there are other factors that can affect how black hole masses are distributed. For example, scientists are still uncertain about the exact location of the black hole mass gap and how the number of black hole mergers evolves over the cosmic history.

The new study demonstrates that it is possible to simultaneously measure black hole masses along with the Hubble constant. It was found that a third-generation detector like the Einstein Telescope or the Cosmic Explorer should measure the Hubble constant to better than one percent within one-year's operation. Moreover, with merely one-week observation, the study revealed it is possible to distinguish the standard dark energy-dark matter cosmology with its simple alternatives.


Videoya baxın: Kainat Canavarları - Qara Dəliklər!! (Sentyabr 2021).