Astronomiya

Ulduz kütləvi qara dəlik dünyanı yuta bilərmi?

Ulduz kütləvi qara dəlik dünyanı yuta bilərmi?

Astronomiya jurnalında ulduz kütləsi qara dəliklərin yalnız Rhode Island ölçüsündə olduğunu oxudum. Dünyanı yuta bilərmi?


Bu sualda qara dəliklərin "içindəki hər şeyi əmizdirdiyi" barədə kifayət qədər yayılmış bir səhv düşüncə var. Etirlər - hadisə üfüqünə yaxın məsafələrdə, lakin qeyd edildiyi kimi hadisə üfüqünün diametri Rod adası arasındakı məsafəyə yaxındır (fərqli kütlələr müxtəlif ölçülərə malikdir), lakin bir çox ulduz kütləsi qara dəliklər Rod adasının sərhədinə sığacaqdı. Faktiki olaraq hamısı, məsələn, Pensilvaniyanın içinə sığacaqdı. Kiçikdirlər. Bir ulduz kütləsi qara dəlikdən 1 milyon mil məsafədəki bir kosmik gəmidə yaşamaq şansımı Günəşimizdən 1 milyon mil uzaqlıqdakı bir kosmik gəmidəkindən daha yüksək qiymətləndirirdim.

Normal planet məsafələrində bir planet yalnız bir qara deşik ətrafında fırlanacaq və çox güman ki, milyardlarla il sabit bir orbit saxlayacaq. Cazibə baxımından, bu məsafələrdə bir ulduzdan fərqlənmirlər. Orbital mexanika kütləyə əsaslanır və ulduz kütləsi qara dəlik ulduz kütləsinə malikdir. Fərqli olan şey, Schwarzchild radiusunun içərisində büzülmüşdür, buna görə ulduzlarla müqayisədə olduqca kiçik və çox sıxdır. "Qəribə şeylər" yalnız çox yaxın məsafələrdə olur - əsasən ulduzun içində olacağınız üçün məsafələrdə bir ulduzun ətrafına çata bilməzsiniz.

Beləliklə ... dünyanı qara dəliyin yanına qoysanız nə olardı.

Bunu niyə etmək istədiyindən əmin deyiləm, ancaq Yer o qədər yaxınlaşmadan gelgit qüvvələrini parçalamağa başlayacaqdı. Cazibə qüvvəsi yaxın tərəfdən uzaq tərəfdən daha güclü və Yer uzanacaqdı. Buna spagetifikasiya deyilir.

Əgər nəzəri olaraq Yer kürəsinin yaxınlığında bir qara dəlik görünsəydi, o zaman Yer kürəsini yeməyə başlayardı. Qara çuxuru bir drenaj, 20-30 mil boyunca bir drenaj kimi təsəvvür edin və Yer kürəsini bu drenaja enməyə çalışan bir maye kimi düşünün. Bu, nisbətən kiçik bir boşluğa sıxışan bir çox maddədir və bu müddətdə Yerdəki material çox isti olacaq və ehtimal ki, qara dəliyin içərisinə girməyə çalışan bir toplama diskinə çevriləcək və uyğunlaşma diskinin meydana gəlməsi iki kosmik jeti çıxaracaqdır. baltalar. Qara dəliklər təmkinsiz yeyənlərdir.

Bir-birinin yanına qoyulsa, sorulacaq Yer kürəsinin dəqiq miqdarını sizə deyə bilmədim, amma bu da qeyri-mümkün bir ssenari. Kosmosdakı hər şey hərəkətdədir və cazibə qüvvəsi, Yer kürəsi bir ulduz kütləsi qara dəliyi ilə qarşılaşsaydı və ya yaxından orbitdə olsaydı, olduqca sürətli hərəkət edəcəyinə zəmanət verir.

Torpaq nəzəri cəhətdən, lakin çox çətin ki, ya qara dəliyin ətrafında fırlansın, ya da bir ilə toqquşsun, ya da ayrılmaq üçün kifayət qədər yaxın bir ərazidən keçsin. Hər bir ssenari, Yer kürəsinin fərqli bir nisbətinin qara dəliyə düşməsi ilə fərqli bir nəticə verəcəkdir.

Hər ssenaridən ayrı-ayrılıqda keçmək istəmirəm, amma qısa cavab budur ki, Yer kürəsi sürətlə parçalanacaq və hamısı yox, hamısı qara dəliyə düşəcək. Bəziləri yüksək sürətli yüklü hissəciklər kimi xaric ediləcəkdir. Spiral maddə çox güclü bir maqnit sahəsi meydana gətirərdi və protonlar və elektronlar yükləndiyindən, maddənin çox hissəsi cazibə qüvvələrini izləməzdi. Bəziləri yüklənmiş hissəciklərin təyyarəsi kimi vurulurdu.

Bu onsuz da kobud bir cavabdır.


Aşkar edilən İlk Qara Delik Düşüncədən Daha Kütləvi

İndiyə qədər aşkar edilmiş ilk qara dəliyin yeni müşahidələri astronomların kainatın ən sirli cisimləri barədə bildiklərini sorgulamalarına səbəb oldu.

Bu gün (18 Fevralı) Science jurnalında dərc olunan araşdırmalar, Cygnus X-1 olaraq bilinən sistemin cazibə dalğaları istifadə etmədən aşkarlanan ən böyük ulduz-kütləvi qara dəliyi ehtiva etdiyini göstərir.

Cygnus X-1-in qara dəliyi Dünyaya ən yaxındır. 1964-cü ildə bir cüt Geiger piştaxtasının Nyu-Meksikodan atılan sub-orbital raketin göyərtəsində gəzdirildiyi zaman kəşf edildi və qara dəlik üçün böyük şöhrət qazandı. Obyekt, fiziklər Stephen Hawking və Kip Thorne arasında məşhur bir elmi mərcəyin diqqət mərkəzində idi; Hawking 1974-cü ildə bu mərminin qara dəlik olmadığını və 1990-cı ildə bu mərcdən imtina etdiyini söylədi. Eyni zamanda klassik rok qrupu Rush-un iki mahnısında populyarlaşdı. 1970-ci illərin sonunda.

Cygnus X-1-in qara dəliyi haqqında bildiyimizi düşündüyümüz qədər, bu araşdırma, hələ də nə qədər öyrənə biləcəyimizi vurğulayır, deyə tədqiqat müəlliflərindən biri olan Texas Tech Universitetinin Fizika və Astronomiya Bölməsinin Prezident Tədqiqat Mükəmməl Profesörü Tom Maccarone deyir.

"Cygnus X-1 onsuz da ağlabatan etibarlı bir kütlə təxmininə sahib olan ən kütləvi ulduz kütləsi qara dəlik idi" dedi Maccarone. "Bu, onu cazibə dalğalarının gördüyü birləşən qara dəliklərin əksəriyyətinin tapıldığı yerə yaxın bir əraziyə daha da itələyir. Qara dəliyə çevrilə bilən nəhəng bir yoldaş ulduzu var, baxmayaraq ki, böyük bir ehtimal var ulduz özü qara dəliyə çevrilmədən əvvəl qara dəliklə birləşəcək. "

Astronomlar, Cygnus X-1 sistemini sistemin fon ulduzlarına qarşı algılanan hərəkətini ölçmək üçün dünyanın Günəş ətrafındakı orbitindən istifadə edərək müxtəlif açılardan müşahidə etdilər. Bu, sistemə olan məsafəni və buna görə də qara dəliyin kütləsini dəqiqləşdirməyə imkan verdi. Kredit: Beynəlxalq Radio Astronomiya Tədqiqat Mərkəzi.

Bu son işdə beynəlxalq bir astronom qrupu, kosmosdakı məsafələri ölçmək üçün ağıllı bir texnika ilə birlikdə, Birləşmiş Ştatlarda yayılan 10 yeməkdən ibarət qitə ölçülü bir radio teleskopundan - Çox Uzun Başlanğıc Arrayından istifadə etdi.

Avstraliyanın Curtin Universitetinin professoru aparıcı tədqiqatçı James Miller-Jones, "Eyni obyekti fərqli yerlərdən görə bilsək, cismin arxa plana nisbətən nə qədər hərəkət etdiyini ölçərək bizdən olan məsafəni hesablaya bilərik" dedi. Beynəlxalq Radio Astronomiya Araşdırma Mərkəzi. "Barmağınızı gözlərinizin önündə uzadıb bir dəfəyə bir gözlə görsəniz, barmağınızın bir nöqtədən digər nöqtəyə sıçrayış etdiyini görərsiniz. Bu, eyni prinsipdir.

Son müşahidələr Cygnus X-1 sistemindəki qara dəliyin Günəşin kütləsindən 21 qat çox olduğunu göstərir - əvvəlki təxminlərə görə yüzdə 50 artım. Belə böyük bir qara dəlik yaratmaq üçün astronomlar kütləvi ulduzların ulduz küləkləri ilə nə qədər itirdiyini təxminlərini yenidən nəzərdən keçirməli idilər. Kredit: Beynəlxalq Radio Astronomiya Tədqiqat Mərkəzi.

"Altı gün ərzində biz qara dəliyin tam bir orbitini müşahidə etdik və 2011-ci ildə eyni sistemin eyni teleskop massivi ilə apardığı müşahidələrdən istifadə etdik. Bu metod və yeni ölçmələr sistemin əvvəllər düşünüləndən daha uzaq olduğunu, qara dəliklə olduğunu göstərir. bu əhəmiyyətli dərəcədə daha kütləvi. "

Avstraliyanın Monash Universitetinin və Qravitasiya Dalğası Kəşfindəki ARC Mükəmməllər Mərkəzinin professoru həmmüəllif İlya Mandel, qara dəliyin o qədər kütləvi olduğunu, astronomların necə qurduqlarını düşündüklərini çətinləşdirdiyini söylədi.

"Ulduzlar səthlərindən uçan ulduz küləkləri ilə ətraf mühitə kütlə itirirlər" dedi. "Ancaq qara bir çuxuru bu qədər ağır etmək üçün parlaq ulduzların ömürləri boyu itirdiyi kütlə miqdarını azaltmalıyıq.

"Cygnus X-1 sistemindəki qara dəlik həyatına günəşin kütləsindən təqribən 60 dəfə çox olan bir ulduz kimi başladı və on minlərlə il əvvəl yıxıldı. İnanılmaz dərəcədə yoldaşı ulduzu - supergigant ətrafında - hər beş yarım gündə bir dövr edir. Dünya ilə günəş arasındakı məsafənin yalnız beşdə birində. Bu yeni müşahidələr bizə qara dəliyin günəşimizin kütləsinin 20 qatından çox olduğunu bildirir - əvvəlki hesablamalara görə% 50 artım. "

Bir sənətçinin Cygnus X-1 sistemi haqqında təəssüratı. Ulduz kütləsi olan bir qara dəlik, Yerdən 7200 işıq ili məsafədə olan bir yoldaş ulduzu ilə dövr edir. Kredit: Beynəlxalq Radio Astronomiya Tədqiqat Mərkəzi.

Gələn il dünyanın ən böyük radio teleskopu - Kvadrat Kilometr Array - Avstraliyada və Cənubi Afrikada hazırkı vəziyyətdən daha da böyük bir araşdırmaya imkan verən inşaatına başlayacaq.

Miller-Jones "Qara dəliklərin öyrənilməsi, kainatın ən yaxşı qorunan sirrinə işıq saçmağa bənzəyir - bu çətin, lakin həyəcanlı bir araşdırma sahəsidir" dedi. "Növbəti teleskoplar onlayn olaraq gəldikdə, onların təkmilləşdirilmiş həssaslığı kainatı getdikcə daha ətraflı şəkildə ortaya qoyur. Dünyadakı elm adamları və tədqiqat qrupları tərəfindən kosmos və mövcud ekzotik və həddindən artıq obyektlərin daha yaxşı başa düşülməsi üçün səy göstərdikləri onilliklər səylərindən istifadə olunur.

"Astronom olmaq üçün əla bir zamandır."


Səssiz və acından

HD 6819 sistemindəki qara dəliyi indiyə qədər aşkar edilmiş digər qara dəliklərdən fərqləndirən şey, aktiv şəkildə toz, qaz və ya başqa bir şey udmamasıdır. Bu o deməkdir ki, ümumiyyətlə bu cür maddənin şiddətlə məhv edilməsini müşayiət edən güclü rentgen tullantıları - və öz növbəsində, astronomların aşkar etməsi üçün qara bir çuxur tapın - yoxdur.

"Bu qara dəlik bir yoldaş ulduzundan qazla" qidalandırılmır ", yəni HD 6819-dakı qara dəliyin özü də qara deyil, həm də ətrafı da qara" deyə Baade qeyd edir. "Demək olar ki, əvvəllər məlum olan qara dəliklər əlaqəli rentgen emissiyası yolu ilə aşkar edildiyi üçün insanlar rentgen şüalarında onları axtarmağa davam etdilər, bu da iynəni samanlıqda tapma ehtimalını artırdı - ancaq samanlıqda deyil.

"Kəşfimiz tamamilə təmkinli idi, lakin bütün məlumatların diqqətlə, davamlı qiymətləndirilməsinin nəticəsidir."

Komandanın kəşfi, Kainatın qara dəlik populyasiyası üçün daha geniş təsirlərə malikdir. Kosmoloqlar onsuz da Süd Yolunun ömrü boyu bir çox ulduzun qara dəliklərə çökməsinin lazım olduğunu düşünürlər, yəni qalaktikamız bu kosmik müddət hadisələrini əslində müşahidə etdiyimizdən daha çox ehtiva etməlidir. Bunu belə sakit, çətin tapılan qara dəliklərdən ibarət böyük bir əhali hesab edə bilər.

Baade, "Varsa, daha çox olmalıdır" deyir. "Əgər Yer Kainatda imtiyazlı bir vəziyyətdə deyilsə - və mövcud olan bütün dəlillər şübhəsiz ki, belə deyil - bu daha çox səssiz qara dəliklərin olması deməkdir."

Baade əlavə edir ki, modellər ulduz kütləsi BH sayının 100.000.000 - 1.000.000.000 arasında olduğunu düşündüyündən - mövcud modelləri təsdiqləmək üçün səssiz BH-lərə “çox ehtiyac duyulur”.

"Bununla birlikdə, HR 6819 bir buzdağının ucu olsa da, buzdağının nə qədər böyük olduğunu hələ bilmirik."

Bu ehtiyaca uyğun olaraq astronomlar bu kəşfin ikinci bir şübhəli sistemə bənzər bir gizli qara dəliyi ehtiva edən bir işıq yaya biləcəyinə inanırlar. ESO-nun postdoktorantı və tədqiqatın həmmüəllifi Marianne Heida, "LB-1 adlanan başqa bir sistemin də belə bir üçlü ola biləcəyini başa düşdük" dedi.
“LB-1 Yerdən bir az uzaqdır, lakin astronomik baxımdan hələ də olduqca yaxındır, beləliklə bu sistemlərin çoxunun mövcud olduğu deməkdir.

"Onları tapmaq və öyrənməklə Günəş kütləsinin təxminən 8 qatından çox başlayan və nəhəng ulduzların meydana gəlməsi və təkamülü haqqında çox şey öyrənə bilərik və onları qara dəlik arxasında qoyan bir supernova partlaması ilə sona çatdı."

HR 6819-un fəaliyyətdə olan səssiz qara dəliyə sahib üçqat ulduzlu bir sistem olduğu açıqlanması, yer üzündə LIGO / VIRGO dedektorları tərəfindən görüləcək qədər güclü cazibə hadisələrini sərbəst buraxan şiddətli birləşmə hadisələri haqqında ipuçları verə bilər. Astronomlar, daxili cütləşmənin iki ulduz qalığı - qara dəliklər və ya neytron ulduzları olduğu hallar xaricində HR 6819’-a bənzər konfiqurasiyalı sistemlərin kütləvi birləşmə hadisələri üçün münbit bir zəmin ola biləcəyinə inanırlar.

Sistemdəki təcrid olunmuş tərəfdaş olmasına baxmayaraq, xarici cisim daxili cütünə təsir göstərə bilər, beləliklə toqquşma və cazibə dalğalarının sərbəst buraxılmasına səbəb olur. HR 6819 və ehtimal ki, LB-1-də yalnız bir qara dəlik və neytron ulduzu olmasa da, yenə də elm adamlarına üçulduzlu sistemlərdə ulduz toqquşmalarının necə baş verdiyini anlamağa kömək edə bilər.

Baade üçün HR 6819 sistemindən öyrənə biləcək çox şey var. “Bir neçə fikirimiz var və müşahidələrimizi toplayırıq.

"HR 6819 hələ yazılmamış həyəcan verici bir kitabın yalnız ilk fəslidir."


TED-Ed Animasiyalarında peşəkar animatorlar tərəfindən həyata gətirilən müəllimlərin sözləri və fikirləri yer alır. TED-Ed Animasiyasını yaratmaqla maraqlanan bir pedaqoq və ya animatormusunuz? Özünüzü burada göstərin »

  • Pedaqoq Fabio Pacucci
  • Rejissor Eva Cvijanovic
  • Anlatıcı Addison Anderson
  • Animator Eva Cvijanovic, Fred Casia, Elise Simard
  • Məzmun istehsalçısı Gerta Xhelo

Bu dərsin tərbiyəçisi həm də qara dəliklər üzərində işləyən nəzəri astrofizikdir. Sahəyə verdiyi töhfələr haqqında daha çox məlumatı veb saytında tapa bilərsiniz.

Qara dəliklərin sirri kollektiv xəyalımızı tutur. Saysız-hesabsız kitablar, filmlər, mahnılar, videooyunlar, komikslər və rəsm əsərləri qara dəliklərin müəmmasını araşdırır. Maraqlı filmə baxın Ulduzlararası və rejissor Christopher Nolan və istehsal əsnasında elmi məsləhətçi kimi fəaliyyət göstərən Nobel mükafatçısı astrofizik Kip Thorne ilə bu reportaj.

Qara dəliklər anlayışımızın inkişaf yollarını öyrənmək üçün Marcia Bartusiakın əla kitabını oxuyun.

18-ci əsrin sonunda John Michell və Pierre-Simon de Laplace, çox böyük ulduzların istehsal etdikləri işığı gizlədərək "qaranlıq" ola biləcəyini irəli sürdülər. Onların nəzəriyyəsi 1687-ci ildə nəşr olunan Nyuton cazibə nəzəriyyəsinə əsaslanırdı. Bununla birlikdə, qara dəlikləri dəqiq izah edən nəzəri bir çərçivə üçün Albert Einşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsi ilə 1915-ci ilədək vaxt lazımdır.

1916-cı ildə, Birinci Dünya Müharibəsinin ortalarında Karl Şvartsşild ümumi nisbi tənliklərin ilk tam həllini kəşf etdi. Bu həll, indi bir qara dəlik dediyimizi təsvir edir: bir nöqtədə cəmlənmiş kütlə və ya təklik. İndi Schwarzschild radiusu (və ya hadisə üfüqü) adlandırılan bu nöqtədən müəyyən bir məsafədə məkan və zaman dayanmış kimi görünür.

Bu nöqtədə qara dəliklər yalnız riyazi bir qəribəlik idi. Bunlar ümumi nisbi tənliklərin həlli kimi mövcud idilər, lakin sonsuz sıxlığı olan bir cismin həqiqətən mövcud olacağına kim inanacaq? Bu riyazi qəribəliklərin gerçək olduğunu anlamaq və sübut etmək təxminən 50 il çəkdi. Ralph Fowler, Subrahmanyan Chandrasekhar və Walter Baade daxil olmaqla bir neçə elm adamının əməyi, qara dəlikləri riyaziyyatdan fiziki aləmə yenidən toplamaq üçün lazım idi. 1939-cu il tarixli bu kağız, qara bir çuxurun gerçək bir obyekt olaraq müasir təsvirini verən ilklərdən biri idi.

Ancaq 1960-cı illərə qədər bu qəribəliklərin olduğu qara dəliklər belə deyildi. Bu ad, 1756-cı ildə 146 İngilis məhbusun bir gecə saxlanıldığı bədnam bir Hindistan zindanı olan "Kəlküttənin qara dəliyi" ilə bu obyektlərin xüsusiyyətlərini müqayisə edən Robert Dicke tərəfindən hazırlanmışdır. "Qara dəlik" ifadəsi yavaş-yavaş rəsmi hala gəldi. bu obyektlərin təyinatı.

1960-cı illərin əvvəllərinə qədər qara dəliklər heç vaxt müşahidə olunmamışdı. 1963-cü ildə 3C 273 adlı çox qəribə bir obyekt aşkar edildi. Bu mənbənin təqribən iki milyard il uzaqlıqda son dərəcə parlaq bir nöqtəsi var idi. Bu obyektlər indi kvazarlar və ya “yarımulduzlu radio mənbələri” kimi tanınır.

1964-cü ildə başqa bir qəribə obyekt, bu dəfə öz qalaktikamızda Cygnus X-1 adlandırıldı. Bu obyektlərin qara dəlik olduğunu göstərmək üçün Yakov Zel'dovich, Edwin Salpeter, Roger Penrose, Jocelyn Bell Burnell, Stephen Hawking, Kip Thorne, Roger Blandford və Roman Znajek də daxil olmaqla bir neçə görkəmli elm adamının əməyi lazım idi: 3C 273 super-massive qara dəlik, Cygnus X-1 isə ulduzlu bir kütlədir.

Hal-hazırda qara dəliklər kainatın əsas hissəsi kimi tanınır və hər ay yeniləri aşkar olunur. 14 sentyabr 2015-ci ildə LIGO təcrübəsi indiyə qədər müşahidə olunan ilk cazibə dalğasını aşkarladığı zaman böyük bir irəliləyiş oldu. Bu cazibə dalğasına iki qara dəliyin birləşməsi səbəb oldu. Bu müşahidə kainata yeni, həyəcan verici bir pəncərə açdı. Tarixi aşkarlama sənədinə və bu TED-Ed cazibə dalğaları dərsinə baxın.

Xatırladaq ki, indi yalnız Harvard Universitetində Qara Delik Təşəbbüsü (BHI) adlanan yalnız qara dəliklərin öyrənilməsinə həsr olunmuş bir institut var. BHI, astronomiya, fizika, riyaziyyat və fəlsəfə sahəsindəki alimlər arasındakı əməkdaşlığı əhatə edən fənlərarası bir mərkəzdir. Qara dəliklərin öyrənilməsinə diqqət yetirən dünya miqyaslı ilk mərkəzdir; kosmik qəribəlik üçün pis deyil.


Nəhəng Ulduz Kütləvi Qara Delik Perplekslərin Astronomlarının Kəşfi

Qara dəlik şəkli. Qara dəlik, cazibə qüvvəsinin bu qədər güclü olduğu bir kosmos bölgəsidir. [+] işığın belə onlardan qaça bilməyəcəyini. Kütləvi ulduzlar öldükdə yaradılırlar. Bu, güclü bir cazibə qüvvəsi ilə çarpışan bir material yığma diski ilə əhatə olunmuşdur. Həm diskin ön hissəsi, həm də qara dəliyin arxasındakı hissə görünür.

Qara dəliklər məkanı əymək və zaman keçməsini dayandırmaq qabiliyyəti ilə kifayət qədər sirrlidir. Elm həqiqətindən çox elmi fantastika kimi səslənirlər, lakin mövcud olduqlarına şübhə yoxdur. Bununla birlikdə, əldə edə biləcəyi kütlələr aralığında və bəzi qeyri-adi olanların necə meydana gəldiyində detallarda bir çox sirr qalmaqdadır. Sürprizlər gəlməyə davam edir, məsələn Çin Elmlər Akademiyası tərəfindən günəşdən təxminən 70 qat daha çox kütləsi olan qalaktikamızdakı bir qara dəliyin elanı. Bu, mövcud nəzəriyyənin izah edə biləcəyindən iki dəfə çoxdur.

Qara dəliklər bir neçə yolla əmələ gəlir. Demək olar ki, hər qalaktikanın mərkəzində, günəşimizdən milyonlarla, hətta milyard qat daha ağır olan böyük bir qara deşik sinfi var. Ancaq daha çox yayılmış, uzun ölü ulduzların qabığı olan ulduz kütləsindəki qara dəliklərdir. Bu qara dəliklər günəşimizin kütləsinin üç-dörd qatından otuz günəş kütləsinə qədər olan kütləyə sahibdir. İşıq verməzlər və içlərinə düşən bütün maddələri özlərinə çəkərlər. Təcrid olunmuş qara dəlik tamamilə görünməzdir və yalnız hər hansı bir yoldaşa təsir etdiyi böyük cazibə qüvvəsi ilə aşkar edilə bilər.

Qara dəliklər ətrafları ilə qarşılıqlı təsirləri ilə müşahidə olunduğundan “təcrid olunmuş” sözü vacibdir. Bir çox qara dəliyin yoldaşı ulduzu var və ya qaz buluduna qərq olub. Hər iki vəziyyətdə də, qara dəlik qazı və ya hətta bütün ulduzları içəri çəkə bilər. Material çuxura düşəndə ​​isinir və görünən işığdan rentgen şüalarına qədər və daha da enerjili işıq formaları yayır. Bəlkə də qəribə bir şəkildə, bu parlayan material başqa bir şəkildə görünməyən bir qara dəliyi asanlıqla aşkar edilə bilən bir obj edə bilər - tez-tez yerin soyuq qaranlığına qarşı olduqca parlaqdır.

Ancaq bir qara dəlik ətrafını bəsləmirsə, onu tapmaq daha çətindir və o zaman da, astronomlar onları yalnız digər cisimlərlə qarşılıqlı əlaqəsi sayəsində tapa bilər. Ən son elandakı tədqiqatçılar bunu etdi.

təqribən 1931: Albert Einstein'ın ümumi nisbilik nəzəriyyəsi, elm adamlarının a. [+] qara dəlik. (Şəkil Hulton Archive / Getty Images tərəfindən)

İnsan Maqnetizmi, Peyvəndləri və COVID-19-un Ardınca Süzülməmiş Həqiqət

İzah edildi: Niyə bu həftənin ‘çiyələk ayı’ bu qədər aşağı, bu qədər gec və parlaq olacaq

Elm adamları deyirlər ki, 29 Ağıllı Əcnəbi Sivilizasiyalar Onsuz da Bizi Görmüş ola bilər

Astronomlar Yerdən təqribən 14000 işıq ili uzaqlıqda, qalaktik anti mərkəzin ümumi istiqamətində yerləşən LB-1 adlı bir ulduzu araşdırırdılar. (Qalaktik anti-mərkəz qalaktik mərkəz olaraq Günəş sisteminin əks tərəfində yerləşir.) Bu ulduz günəşin kütləsindən təxminən səkkiz dəfə çox olan Ulduz sinif B-dir. Kütlənin günəşdən təxminən 68 qat daha çox görünməyən bir yoldaşının ətrafında dövr etdiyi göründü. Astronomlar bir yoldaş ulduzu istisna etdilər, çünki bu kütlənin bir ulduzu asanlıqla görünə bilərdi. Mümkün alternativləri diqqətlə nəzərdən keçirən astronomlar, təxminən 70 günəş kütləsi olan bir qara dəlik aşkar etdikləri qənaətinə gəldilər.

Belə böyük bir qara dəlik olduqca sürprizdir. Qara dəliklərin necə edildiyini izah edən müasir modellərə görə kütlələrin günəşin təxminən otuz beş qatından çox olmaması lazımdır. Bu, xüsusilə qonşularının yaşlı və ikinci və ya üçüncü nəsillərin ulduz olduğu qalaktik məhəllənin xüsusi hissəsində doğrudur.

Astronomlar belə böyük bir qara dəliyin necə edilə biləcəyini anlamırlar. Belə bir çuxurun müşahidə olunmaması deyil, məsələn, 2016-cı ildə cazibə dalğalarının ilk müşahidəsinin elanı 62 günəş kütləsi olan bir qara dəliyin yaradıldığını bildirdi. Bu xüsusi qara dəlik digər iki qara dəliyin birləşməsi ilə yaradıldı, lakin yeni tapılan qara dəliyin yerləşməsi və mühiti bu yeni aşkar edilmiş qara dəliyin bu mexanizmlə hazırlanması ehtimalını azaldır.

Maraqlı bir fikir budur ki, bu yaxınlarda bildirilən qara dəlik bir deyil, hər biri kütləsinin təxminən yarısı olan mərkəzi bir nöqtənin ətrafında orbitdə kilidlənmiş iki qara dəlikdir. Əgər belədirsə, bu ikili qara dəliyin ilk hesabatları olacaqdır.

Yaxşı, alt xətt nədir? Alt xətt kainatın ecazkar dərəcədə mürəkkəb olması və alimlərin istədiyimiz hər şeyi anlamaq üçün çox işi var. Qara dəlik astronomiyası dövrü yeni başlayır və bu ən cazibədar kosmik fenomenləri daha yaxşı anlamağa çalışarkən daha da izah olunmayan şeylərlə qarşılaşacağımız demək olar ki, şübhəsizdir.


İlk Orta Kütləvi Qara Delik tapıldı - Kütləvi bir sual

İndiyə qədər görülən ilk ara kütləvi qara dəliyi astronomlar tərəfindən bir cüt kiçik qara dəliyin toqquşmasından əmələ gəlmişdir. Maraqlısı budur ki, bunlardan birinin bu müəmmalı cisimlər haqqında indiki anlayışımızla icazə verilməməli bir kütlə var idi.

Beynəlxalq bir astronom qrupu indiyə qədər aşkarlanan ilk ara kütləli qara dəliyin doğulmasına şahid oldu. 21 May 2019-cu il tarixində bir cüt cazibə dalğa rəsədxanası - ABŞ-dakı Lazer İnterferometri Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanası (LIGO) və İtaliyada üç kilometr uzunluğunda bir detektor olan Virgo qeyri-adi bir siqnal aşkar etdilər, GW190521 adını aldılar.

Dörd qısa qırğına bənzəyən bu siqnal saniyənin onda birindən az davam etdi. Bununla birlikdə indiyə qədər kəşf edilən ilk ara kütləli qara dəliyin meydana gəlməsini ortaya qoydu.

“Astrofizikanın ən böyük sirlərindən biri superkütləli qara dəliklərin necə meydana gəlməsidir? Onlar otaqdakı milyon günəş kütləsi filləridir. Bir ulduz çökəndə yaranan ulduz kütləsindəki qara dəliklərdən böyüyürlər, yoxsa kəşf edilməmiş bir vasitə ilə doğulurlar? Ulduz kütlə ilə supermassive qara dəliklər arasındakı boşluğu aradan qaldırmaq üçün çoxdan bir ara kütləli qara dəlik axtardıq. Artıq orta kütləli qara dəliklərin mövcudluğuna dair sübutlarımız var ”dedi Astrofizikdə Fənlərarası Kəşfiyyat və Tədqiqatlar Mərkəzindən (CIERA) Christopher Berry.

Qara dəlikdən kütləsini istəmək ədəbsizlikdir

Qara dəlik cütü, ehtimal ki, toqquşmadan əvvəl bir-birlərinin içinə girdi. Şəkil krediti: Northwestern Universiteti.

Bu hadisədə iştirak edən cəsədlərdən biri də Günəşdən 85 dəfə çox kütləyə sahib bir qara dəlik idi. Bu, özlüyündə gözlənilməz bir tapıntı idi - bu kütlənin qeyri-sabit olduğu düşünülür və bu ölçüdə qara dəliklərin yaranmasına mane olur. Qara dəliklər üçün bir cüt-qeyri-sabitlik kütləsi boşluğunun mövcud olduğu düşünülür və bu cisimlərin, bunlar kimi bir sıra kütlələr daxilində meydana gəlməsinə mane olur.

Bu birləşmədə iştirak edən digər qara dəlik, 66 günəş kütləsi ətrafında bir kütlə ilə gəlir.

Müasir Kainatda ömrünün sonunda yanacağı tükənən super-kütləvi ulduzların dağılmasından qara dəliklər yarana bilər. Bu ulduz kütləsindəki qara dəliklər bu cisimlərin ən çox yayılmış növüdür və tipik olaraq Günəşimizdən bir neçə on qat daha böyük ölçüdədir.

Gökadaların mərkəzinin yaxınlığında, supermassive qara dəliklər ana ulduzumuzdan bir neçə yüz min ilə milyard qat daha çox kütlələrə sahib olan Kosmos canavarlardır.

Bununla birlikdə - toqquşmada iştirak edən iki iştirakçının daha böyük hissəsi və toqquşma nəticəsində meydana gələn qara dəlik, kütlə ulduz kütləsindəki qara dəliklərdən daha böyükdür - əslində bu toqquşmada meydana gələn qədər böyük qara dəliklərin olmadığı düşünülürdü. mövcüd olmaq.

Ulduzlar ömrünün çox hissəsini bir ulduzu zahiri tərəfə itələyən nüvə reaksiya qüvvələri ilə içəriyə çəkən cazibə qüvvələri arasında balanslaşdırılmış şəkildə yaşayırlar. Ulduz yaşlandıqca, dəmir istehsal olunana və nüvə birləşməsi dayandırılana qədər davamlı olaraq daha ağır elementləri birləşdirir. Sonra cazibə qüvvəsi qalib gəlir və ulduz öz-özünə çökərək nüvə çökən supernova yaradır və arada bir qara dəlik əmələ gətirir.

Qara dəliklər üçün belə bu bədənlər böyük idi. Şəkil krediti: LIGO_Virgo / Frank Elavsky, Aaron Geller / Northwestern University.

130 günəş kütləsinə qədər olan ulduzlar üçün bu, adətən kütlələri Günəşdən 65 qat daha böyük olan qara dəliklər meydana gətirir. Bununla birlikdə, daha kütləvi ulduzlarda yüksək enerjili işıq fotonları maddəyə çevrilir - elektron və pozitron cütləri. Bunlar ölməkdə olan ulduza daha az təzyiq göstərir, ulduzu destabliz edir və partlayışla nəticələnir.

“[T] radiasiya təzyiqi azaldıqda ulduz yıxılır. Çökdükcə ulduz qızır və [daha sıx] olur ki, bu da partlayıcı nüvə reaksiyalarına səbəb olur. Ulduzu pozan bunlardır. ”Berry Cosmic Companion-a deyir.

200-dən çox günəş kütləsindən ibarət olan ulduzlar bunun öhdəsindən gəlir və birbaşa Günəş kütləsindən 120 qat və ya daha böyük olan qara dəliklərə çökə bilər.

Titanik toqquşmanı təsvir edən infoqrafik. Şəkil krediti: Northwestern Universiteti.

Ancaq bu, qara dəliklərin Günəşimizdən 65 ilə 120 qat arasında kütlələrə sahib olmamasını təklif edir. Bu hadisədə iştirak edən iki cismin ən böyüyü, 85 cüt günəş kütləsi idi və bu cüt-qeyri-sabitlik kütlə boşluğuna meydan oxudu.

"2015-ci ildəki ilk aşkarlamadan bəri bu qədər cazibə dalğa müşahidələrindən sonra kainatın hələ də bizə yeni şeylər atması həyəcan verici və bu 85 günəş kütləsindəki qara dəlik olduqca əyri kürəkdir" Phase Chase Kimball . Şimal-qərbdəki tələbə olduğu ifadə edildi.

Bu cisim birbaşa bir ulduzun çökməsindən əmələ gəlməmişdisə, tədqiqatçılar bunun hiyerarşik birləşmə olaraq bilinən bir müddətdə iki və ya daha çox qara dəliyin birləşməsinin məhsulu ola biləcəyinə inanırlar.

Dünyadan 16,3 milyard işıq ili ərzində baş verən toqquşma arxasında öz Günəşimizin kütləsinin 142 qat böyüklüyündə bir qara dəlik qaldı. Kainat mövcud yaşının təqribən yarısı olduqda meydana gələn bu püskürmədən gələn enerji, Yerə çatmadan təqribən yeddi milyard il Kainatı keçib. Bu, bu toqquşmanı cazibə dalğa rəsədxanası tərəfindən qeydə alınan ən uzaq obyektə çevirir.

“Bu, tipik olaraq aşkarladığımız bir cingiltiyə bənzəmir. Bu, daha çox ‘partlayışa’ gedən bir şeyə bənzəyir və LIGO və Qız bürcünün gördüyü ən böyük siqnaldır ”dedi. Fransa Milli Elmi Tədqiqatlar Mərkəzinin tədqiqatçısı Nelson Christensen.

Vəziyyətin Cazibəsini nəzərə alaraq

Cazibə dalğaları, boşluq dövrünün içindəki dalğalardır. Kütləvi cisimlər arasında toqquşma kimi böyük hadisələr, bir göldə qayaya atıldığı kimi meydana gələn hadisələr kimi, uzay vaxtı dalğalanmalar yarada bilər.

Cazibə dalğalarını axtarmaq astronomiyanın ən yeni sahəsidir və böyük ölçülü detektorlar tələb edir. LIGO dörd kilometr uzunluğundadır və Qız bu uzunluğun dörddə üçünü təşkil edir.

Qravitasiya dalğası rəsədxanaları tərəfindən görülən demək olar ki, hər hədəf qara dəliklər və / və ya neytron ulduzları arasında titanik toqquşmalar olmuşdur. Bu tapıntı, cazibə dalğa astronomları tərəfindən qeyd edilən ən böyük hadisədir.

“Qravitasiya dalğası müşahidələri inqilabi xarakter daşıyır. Hər yeni aşkarlama, qara dəliklərin necə meydana gəldiyinə dair anlayışımızı təkmilləşdirir. Bu cazibə dalğası irəliləyişləri ilə qara dəliklərin necə doğulduğunu və necə böyüdüklərini bilmək üçün kifayət qədər məlumat əldə etməyimiz uzun olmayacaq ”dedi.

Bir işçi, üçüncü müşahidəsindən əvvəl LIGO-da aparat yeniləmələrini quraşdırır. Şəkil krediti: LIGO / Caltech

Qara dəlik cütü ümumi cazibə mərkəzi ətrafında fırlandıqca, hər il Günəşin ətrafında gəzdiyimiz zaman Yer kürəsi gündə bir dəfə fırlandığı qədər də döndülər. Onların fırlanma oxu (Yerin şimal və cənub qütblərindən itələnmiş bir xətt düşünün) qara dəliklərin bir-birinin ətrafında dövrə vurduğu müstəviyə nisbətən uzaq idi. Bu, dönən bir top kimi yavaş-yavaş sönən, oxu hər fırlanma ilə zəminə yaxınlaşan kimi qara dəliklərin bir prekresiyasına səbəb oldu.

İki qara dəlik qarşılaşdıqda, toqquşma 142 günəş kütləsi olan yeni bir qara dəlik meydana gətirdi və maddənin səkkiz günəş kütləsinin ekvivalenti kosmosa yayılmış cazibə dalğaları şəklində enerjiyə çevrildi.

Bu hadisə, astronomlar tərəfindən cazibə dalğalarını aşkarlamaq üçün hazırlanmış alətlərdən istifadə edərək indiyə qədər aşkarlanan ən böyük mənbəyi qeyd edir. Bu kəşf fizikləri Kainatın ən qəribə obyektlərindən birinin - qara dəliklərin təbiətini anlamağa bir addım yaxınlaşdırır.

Məlumatların təhlili, Fiziki Xülasə Məktublarında dərc olunan bir neçə jurnal məqaləsində ətraflı şəkildə göstərilmişdir və Astrofizik Jurnal Məktubları.

James Maynard

James Maynard, Cosmic Companion-un qurucusu və naşiridir. O, sevimli həyat yoldaşı Nicole və Max Cat ilə birlikdə yaşadığı Tucsonda Yeni İngiltərə doğma çöl siçovuludur.


"Sakit" Qara Deliklər

Qara dəliklər ömrünün sonunda çox böyük ulduzların çökdüyü zaman meydana gəlir. Kosmik olaraq bizə ekzotik görünsə də, bu ulduz kütləsindəki qara dəliklər son dərəcə adi bir şey olmalıdır.

Alimlər Samanyolu qalaktikamızın bunların yüz milyonlarla sahib olacağını gözləyirlər. Yenə də bu günə qədər yalnız onlarla şey aşkar edilmişdir.

Astronomların kəşf etdikləri ulduz kütləsindəki qara dəliklər yalnız kosmik mayaklar kimi hərəkət etdikləri, qaz və ulduz kimi şeyləri şiddətlə istifadə etdikləri üçün rentgen şüaları atdıqları üçün tapıldı. Ancaq bu həddindən artıq obyektlər astronomların orada olmasını gözlədiklərini təmsil etmir. Heç bir şey yemədən, sakitcə gizlənən qara dəliklərin səssiz əksəriyyəti olmalıdır. HR 6819, indiyə qədər tapılan bir neçə gizli qara dəliklərdən biri olsa da, bunun kimi saysız-hesabsız daha çox şey olmalıdır.

"Bu, həqiqətən, aysberqin yalnız ucu" dedi, həmmüəllif, Cənubi Cənubi Rəsədxanasının astronomu Marianne Heida.

Və astronomlar getdikcə daha çox gizlənən qara delikləri axtararkən, onları Yerə daha yaxın tapmağı gözləyirlər. Hadrava, dünyanın bir neçə düz on işıq ili içərisində qara dəliklərin olacağını təxmin edir ki, bu da onları gecə səmamızdakı ən parlaq ulduzlardan daha yaxınlaşdıracaqdır.

Müqayisə üçün, ən yaxın qara dəlik üçün əvvəlki rekordçu, 3000 işıq ili uzaqlıqdakı ikili sistemdə yuva qurulmuş V616 Monocerotis'dir.

"Sadəcə Samanyolu'nda gözlədiyimiz qara dəliklərin sayına baxanda HR 6819'dan daha azının olmadığı təqdirdə çox təəccüblənərəm" dedi.


Ən erkən bilinən supermassive qara dəlik və aposstorm və apos aşkar edilmişdir

  • Mütəxəssislər Çilidə Atacama Böyük Millimetr / submillimetr Arrayından (ALMA) istifadə etdilər
  • Bu, 13.1 milyard işıq ili uzaqlıqdakı böyük qara dəlikləri araşdırmalarına imkan verdi
  • They found evidence of a massive storm powered by these massive black holes
  • Each black hole is found at the centre of the galaxies and have rapid winds
  • The winds coming from the galaxy disrupt stellar material and star development
  • This can reduce the potential size of the galaxy surrounding the black hole

A supermassive black hole 13.1 billion light years from Earth is driving the earliest known example of a titanic storm with winds travelling at 1.1 million miles per hour.

Researchers using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile discovered the winds driven by the black hole 800 million years after the Big Bang.

This titanic storm is a telltale sign these huge black holes at the centre of galaxies have a ‘profound effect’ on the growth of galaxies from the early universe, say astronomers from the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ)

The team say this is the earliest-yet-observed example of this type of storm coming from a black hole that is millions to billions of times more massive than the Sun.

A supermassive black hole 13.1 billion light years from Earth is driving the earliest known example of a titanic storm with winds travelling at 1.1 million miles per hour

SUPERMASSIVE BLACK HOLES ARE AT THE HEART OF GALAXIES

Supermassive black holes are objects found at the heart of most galaxies.

They have a mass millions to billions of times the mass of the Sun and allow nothing to escape, not even light.

In the Milky Way the supermassive black hole is known as Sagittarius A*.

There is also a class of ultramassive black holes, with a mass of at least 10 billion times the mass of the son.

Even larger ones, with 100 billion times the mass of the sun have been dubbed stupendously large black holes.

Sitting at the centre of many large galaxies, including our own Milky Way, there is a supermassive black hole and some are more active than others.

They found that the mass of the black hole is roughly proportional to the mass of the central region – or bulge – of the galaxy it inhabits.

‘At first glance, this may seem obvious, but it is actually very strange,’ the authors of the study explained, adding that the sizes of galaxies and black holes differ by 10 orders of magnitude – with galaxies significantly larger.

‘Based on this proportional relationship between the masses of two objects that are so different in size, astronomers believe that galaxies and black holes grew and evolved together through some kind of physical interaction,’ they wrote.

A galactic wind can provide this kind of physical interaction between black holes and galaxies – with larger winds impacting galactic growth.

A supermassive black hole swallows a large amount of matter. As that matter begins to move at high speed due to the black hole’s gravity it emits intense energy, which can push the surrounding matter outward. This is how the galactic wind is created.

‘The question is when did galactic winds come into existence in the Universe?’ says Takuma Izumi, the lead author of the research paper.

‘This is an important question because it is related to an important problem in astronomy: how did galaxies and supermassive black holes coevolve?’

Using the Subaru Telescope’s wide-field, they found more than 100 galaxies with supermassive black holes in the Universe more than 13 billion years ago.

Then, the research team utilised ALMA’s high sensitivity to investigate the gas motion in the host galaxies of the black holes.

Researchers using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile discovered the winds driven by the black hole 800 million years after the Big Bang

WHAT IS ALMA?

Deep in the Chilean desert, the Atacama Large Millimetre Array, or ALMA, is located in one of the driest places on Earth.

At an altitude of 16,400ft, roughly half the cruising height of a jumbo jet and almost four times the height of Ben Nevis, workers had to carry oxygen tanks to complete its construction.

Switched on in March 2013, it is the world’s most powerful ground based telescope.

It is also the highest on the planet and, at almost £1 billion ($1.2 billion), one of the most expensive of its kind.

ALMA observed galaxy HSC J124353.93+010038.5, and captured radio waves emitted by the dust and carbon ions in the galaxy.

Detailed analysis of the ALMA data revealed that there is a high-speed gas flow moving at 500 km per second in J1243+0100 or 1.1 million miles per hour.

This gas flow has enough energy to push away the stellar material in the galaxy and stop stars from forming.

It is the oldest observed example of a galaxy with a huge wind of galactic size. The previous record holder was a galaxy about 13 billion years ago so this observation pushes the start back another 100 million years.

The team also measured the motion of the quiet gas in J1243+0100, and estimated the mass of the galaxy’s bulge, based on its gravitational balance, to be about 30 billion times that of the Sun.

The mass of the galaxy’s supermassive black hole, estimated by another method, was about 1 per cent of that, suggesting the new method could be more accurate.

The mass ratio of the bulge to the supermassive black hole in this galaxy is almost identical to the mass ratio of black holes to galaxies in the modern Universe.

This titanic storm is a telltale sign these huge black holes at the centre of galaxies have a ‘profound effect’ on the growth of galaxies from the early universe, say astronomers from the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ)

This implies that the coevolution of supermassive black holes and galaxies has been occurring since less than a billion years after the birth of the Universe.

‘Our observations support recent high-precision computer simulations which have predicted that coevolutionary relationships were in place even at about 13 billion years ago,’ comments Izumi.

‘We are planning to observe a large number of such objects in the future, and hope to clarify whether or not the primordial coevolution seen in this object is an accurate picture of the general Universe at that time.’

The findings have been published in The Astrophysical Journal.

BLACK HOLES HAVE A GRAVITATIONAL PULL SO STRONG NOT EVEN LIGHT CAN ESCAPE

Black holes are so dense and their gravitational pull is so strong that no form of radiation can escape them – not even light.

They act as intense sources of gravity which hoover up dust and gas around them. Their intense gravitational pull is thought to be what stars in galaxies orbit around.

How they are formed is still poorly understood. Astronomers believe they may form when a large cloud of gas up to 100,000 times bigger than the sun, collapses into a black hole.

Many of these black hole seeds then merge to form much larger supermassive black holes, which are found at the centre of every known massive galaxy.

Alternatively, a supermassive black hole seed could come from a giant star, about 100 times the sun’s mass, that ultimately forms into a black hole after it runs out of fuel and collapses.

When these giant stars die, they also go ‘supernova’, a huge explosion that expels the matter from the outer layers of the star into deep space.


24.6 Evidence for Black Holes

​Theory tells us what black holes are like. But do they actually exist? And how do we go about looking for something that is many light years away, only about a few dozen kilometers across (if a stellar black hole), and completely black? It turns out that the trick is not to look for the black hole itself but instead to look for what it does to a nearby companion star.

As we saw, when very massive stars collapse, they leave behind their gravitational influence. What if a member of a double-star system becomes a black hole, and its companion manages to survive the death of the massive star? While the black hole disappears from our view, we may be able to deduce its presence from the things it does to its companion.

Requirements for a Black Hole

​So, here is a prescription for finding a black hole: start by looking for a star whose motion (determined from the Doppler shift of its spectral lines) shows it to be a member of a binary star system. If both stars are visible, neither can be a black hole, so focus your attention on just those systems where only one star of the pair is visible, even with our most sensitive telescopes.

Being invisible is not enough, however, because a relatively faint star might be hard to see next to the glare of a brilliant companion or if it is shrouded by dust. And even if the star really is invisible, it could be a neutron star. Therefore, we must also have evidence that the unseen star has a mass too high to be a neutron star and that it is a collapsed object—an extremely small stellar remnant.

We can use Kepler’s law (see Orbits and Gravity) and our knowledge of the visible star to measure the mass of the invisible member of the pair. If the mass is greater than about 3 MGünəş, then we are likely seeing (or, more precisely, not seeing) a black hole—as long as we can make sure the object really is a collapsed star.

If matter falls toward a compact object of high gravity, the material is accelerated to high speed. Near the event horizon of a black hole, matter is moving at velocities that approach the speed of light. As the atoms whirl chaotically toward the event horizon, they rub against each other internal friction can heat them to temperatures of 100 million K or more. Such hot matter emits radiation in the form of flickering X-rays. The last part of our prescription, then, is to look for a source of X-rays associated with the binary system. Since X-rays do not penetrate Earth’s atmosphere, such sources must be found using X-ray telescopes in space.

In our example, the infalling gas that produces the X-ray emission comes from the black hole’s companion star. As we saw in The Death of Stars, stars in close binary systems can exchange mass, especially as one of the members expands into a red giant. Suppose that one star in a double-star system has evolved to a black hole and that the second star begins to expand. If the two stars are not too far apart, the outer layers of the expanding star may reach the point where the black hole exerts more gravitational force on them than do the inner layers of the red giant to which the atmosphere belongs. The outer atmosphere then passes through the point of no return between the stars and falls toward the black hole.

The mutual revolution of the giant star and the black hole causes the material falling toward the black hole to spiral around it rather than flow directly into it. The infalling gas whirls around the black hole in a pancake of matter called an accretion disk. It is within the inner part of this disk that matter is revolving about the black hole so fast that internal friction heats it up to X-ray–emitting temperatures (see [link]).

Another way to form an accretion disk in a binary star system is to have a powerful stellar wind come from the black hole’s companion. Such winds are a characteristic of several stages in a star’s life. Some of the ejected gas in the wind will then flow close enough to the black hole to be captured by it into the disk (Figure).

​Binary Black Hole.

Şəkil 1. This artist’s rendition shows a black hole and star (red). As matter streams from the star, it forms a disk around the black hole. Some of the swirling material close to the black hole is pushed outward perpendicular to the disk in two narrow jets. (credit: modification of work by ESO/L. Calçada)​

​We should point out that, as often happens, the measurements we have been discussing are not quite as simple as they are described in introductory textbooks. In real life, Kepler’s law allows us to calculate only the combined mass of the two stars in the binary system. We must learn more about the visible star of the pair and its history to ascertain the distance to the binary pair, the true size of the visible star’s orbit, and how the orbit of the two stars is tilted toward Earth, something we can rarely measure. And neutron stars can also have accretion disks that produce X-rays, so astronomers must study the properties of these X-rays carefully when trying to determine what kind of object is at the center of the disk. Nevertheless, a number of systems that clearly contain black holes have now been found.

The Discovery of Stellar-Mass Black Holes

​Because X-rays are such important tracers of black holes that are having some of their stellar companions for lunch, the search for black holes had to await the launch of sophisticated X-ray telescopes into space. These instruments must have the resolution to locate the X-ray sources accurately and thereby enable us to match them to the positions of binary star systems.

The first black hole binary system to be discovered is called Cygnus X-1 (see [link]). The visible star in this binary system is spectral type O. Measurements of the Doppler shifts of the O star’s spectral lines show that it has an unseen companion. The X-rays flickering from it strongly indicate that the companion is a small collapsed object. The mass of the invisible collapsed companion is about 15 times that of the Sun. The companion is therefore too massive to be either a white dwarf or a neutron star.

A number of other binary systems also meet all the conditions for containing a black hole. Table lists the characteristics of some of the best examples.

​Some Black Hole Candidates in Binary Star Systems

​Feeding a Black Hole

​After an isolated star, or even one in a binary star system, becomes a qara dəlik, it probably won’t be able to grow much larger. Out in the suburban regions of the Milky Way Galaxy where we live (see The Milky Way Galaxy), stars and star systems are much too far apart for other stars to provide “food” to a hungry black hole. After all, material must approach very close to the event horizon before the gravity is any different from that of the star before it became the black hole.

But, as will see, the central regions of galaxies are quite different from their outer parts. Here, stars and raw material can be quite crowded together, and they can interact much more frequently with each other. Therefore, black holes in the centers of galaxies may have a much better opportunity to find mass close enough to their event horizons to pull in. Black holes are not particular about what they “eat”: they are happy to consume other stars, asteroids, gas, dust, and even other black holes. (If two black holes merge, you just get a black hole with more mass and a larger event horizon.)

As a result, black holes in crowded regions can grow, eventually swallowing thousands or even millions of times the mass of the Sun. Ground-based observations have provided compelling evidence that there is a black hole in the center of our own Galaxy with a mass of about 4 million times the mass of the Sun (we’ll discuss this further in the chapter on The Milky Way Galaxy). Observations with the Hubble Space Telescope have shown dramatic evidence for the existence of black holes in the centers of many other galaxies. These black holes can contain more than a billion solar masses. The feeding frenzy of such supermassive black holes may be responsible for some of the most energetic phenomena in the universe (see Active Galaxies, Quasars, and Supermassive Black Holes). And evidence from more recent X-ray observations is also starting to indicate the existence of “middle-weight” black holes, whose masses are dozens to thousands of times the mass of the Sun. The crowded inner regions of the globular clusters we described in Stars from Adolescence to Old Age may be just the right breeding grounds for such intermediate-mass black holes.

Over the past decades, many observations, especially with the Hubble Space Telescope and with X-ray satellites, have been made that can be explained only if black holes really do exist. Furthermore, the observational tests of Einstein’s general theory of relativity have convinced even the most skeptical scientists that his picture of warped or curved spacetime is indeed our best description of the effects of gravity near these black holes.

​Key Concepts and Summary

​The best evidence of stellar-mass black holes comes from binary star systems in which (1) one star of the pair is not visible, (2) the flickering X-ray emission is characteristic of an accretion disk around a compact object, and (3) the orbit and characteristics of the visible star indicate that the mass of its invisible companion is greater than 3 MGünəş. A number of systems with these characteristics have been found. Black holes with masses of millions to billions of solar masses are found in the centers of large galaxies.

Footnotes

​1 As you can tell, there is no standard way of naming these candidates. The chain of numbers is the location of the source in right ascension and declination (the longitude and latitude system of the sky) some of the letters preceding the numbers refer to objects (e.g., LMC) and constellations (e.g., Cygnus), while other letters refer to the satellite that discovered the candidate—A for Ariel, G for Ginga, and so on. The notations in parentheses are those used by astronomers who study binary star system or novae.​


An Astrophysicist Debunks 3 Popular Misconceptions About Black Holes

What things do most people misunderstand or not know about black holes? originally appeared on Quora: özünəməxsus anlayışları olan insanlar tərəfindən cəlbedici sualların cavablandırıldığı məlumat paylaşma şəbəkəsi.

Answer by Hossam Aly, Astrophysics Ph.D, on Quora:

These are the three most common misconceptions about black holes that I personally encounter:

1) Galaxies orbit their central black holes.

We’re all familiar with our solar system, where a bunch of planets and asteroids (and glorified rocks, such as Pluto) orbit a central object. Astronomers call that a Keplerian system (i.e, it follows Kepler’s laws of motion). In these systems, the mass is completely dominated by the central object and each of the other objects can be treated as a test particle orbiting this massive object in the centre in an eccentric orbit according to Kepler’s laws with an average orbital velocity decreasing with the distance from the central object like R^ 1/2 .

Many people assume the same applies for galaxies, where stars and clouds of gas orbit the central black hole. Bu doğru deyil. We’ve always known that galaxies aren’t Keplerian systems since stellar orbital velocities are observed to be mostly independent of radius. But now that we can measure some black hole masses, including our own Sagittarius A* that lives in the center of the Milky Way, we can be more quantitative. We can define a sphere of influence for central black holes that is the roughly spherical volume in which the gravitational potential of the black hole dominates over that of the host galaxy. This can be estimated by:

Where M H is the mass of the black hole and σ is the stellar velocity dispersion.

When we plug in the numbers for Sagittarius A*, we find that its sphere of influence has a radius of about 3 parsecs (1 parsec = 3.26 light years. Astronomers rarely ever use light years as a measure of distance, unless they’re speaking to the press). Bu tiny radius compared to the Galactic scale. It’s so tiny that only about 100 or so stars live there, compared to the estimated 200 billion stars in the Milky Way. Only those 100 stars can be said to orbit the black hole. Our solar system is located more than 8000 parsecs from the center, and we’re only about two-thirds of the way to the edge.

You can also get a feel for how gravitationally insignificant Sagittarius A* is by just comparing its estimated mass to that of the Milky Way. Sagittarius A* is about 3.6 million solar mass, while the total (stars + gas + Dark Matter) mass of the Milky Way is in the ballpark of 10¹² solar mass. That’s a factor of almost a million times more massive.

2) Black holes suck in everything around them.

We’ve already established above that stars outside the sphere of influence don’t even orbit the black hole. But for the 100 or so stars that live within 3 parsecs of Sagittarius A*, should they worry about being potential snacks?

The thing about black hole gravity is that it’s just like gravity of any other object with mass. Gravity doesn’t cause objects to fall in (unless you have zero tangential velocity in the central object’s frame of reference), rather, it causes things to orbit. That’s the same reason the earth has been orbiting the sun for 4.5 billion years without falling in. If the sun was a black hole with the same mass, our orbit would’ve been the same. This is simply because of what we call conservation of angular momentum, which is a simple consequence of Newton’s laws.

Disclaimer: there are non-Newtonian precessional effects for orbits around black holes that are due to general relativity. These can only be felt very close to the event horizon. As I’ll explain below, for many black holes you’ll have bigger problems to worry about than orbital precession if you’re that close.

For those 100 stars living less than 3 parsecs aways from Sagittarius A*, they need only to worry about what we call the tidal effects of the black hole (commonly known as spaghettification). This effect is due to the fact that gravitational force drops as R-² . For stars that get too close to the black hole, the side facing the black hole will feel a much stronger gravitational attraction than the other side. At some point this tidal field will be stronger than the star’s self gravity, and the star will be tidally disrupted. The black hole will then feed on the gas captured from the destroyed star. But at what distance will that occur? We can calculate the tidal radius of a Black Hole from:

Where M ∗ and R ∗ are the mass and radius of the victimized star.

Plugging in the values for our sun and Sagittarius A*, we get a radius of 100 million km (less than 1 AU, the average distance of the earth’s orbit around the sun). This is really small compared to the 3 parsec sphere of influence. In fact out of the 100 stars in the sphere of influence, none of them is anywhere near that close. The nearest star to Sagittarius A* that we know of is SO-2 and on closest approach it gets to 120 AU from it.

I should probably stop here regarding this particular misconception, but it’s a perfect opportunity to present another neat result of black hole physics.

Let’s say that due to some dynamical effect during the evolution of the galaxy, many stellar orbits are thrown to distances within the black hole's tidal radius and are falling prey to its appetite. How much can the black hole actually consume?

The material captured by the black hole from the destroyed stars still have some rotation WRT the black hole and, again due to conservation of angular momentum, will not fall in directly. They will form what we call an accretion disc in which friction will cause mass to be transferred inwards until it crosses the event horizon. In this process, the gas will convert its kinetic energy to heat, which will be radiated away. But radiation exerts pressure which, like gravity, falls as R-² . This means that both effects will balance each other at some maximum accretion rate that only depends on the mass of the black hole. This is what we call the Eddington limit. (The limit is only an approximation since it assumes spherical symmetry and that the gas is only ionized hydrogen.)

Again picking Sagittarius A*, the maximum accretion rate is about 0.01 solar mass per year, producing a luminosity of about 10¹¹ L ⊙ , or 100 billion solar luminosity (roughly the same luminosity of all stars in the Milky Way combined).

So you can see that black holes are in fact very reluctant eaters, though they tend to vomit vigorously.

3) Black holes have very high density.

Well, the little ones do. But the massive ones that live at the centers of galaxies aren’t really that dense at all.

This is very straightforward:

Caveat: Black holes don’t really have a radius in the usual sense and thus no well defined volume or density. But if you treat the event horizon as the extent of the black hole, you get the following:

A typical stellar mass black hole (of which it’s estimated that 100 million live in the Milky Way) with a mass of 10 M ⊙ (10 times the mass of the sun) will have a density of ∼ 10^16 kg/m^3, or 10 million million times the density of water.

Sagittarius A* has a density of ∼ 10^6 kg/m^3 , or a thousand times the density of water. (Note that Sagittarius A* is an atypically small black hole for a galaxy like the Milky Way).

A typical supermassive black hole in a decent galaxy would be about ( 10^ 8) M ⊙ (100 million times the mass of the sun). This will have a density of ∼100 kg/m^3, or 10% the density of water.

One of the most massive supermassive black holes observed is the one at the center of the galaxy NGC1600 with a mass of 17 billion suns. It would have a density of ∼ 0.01 kg/m^3, or one part in 100,000 times the density of water, or 1% the density of Earth's atmosphere at sea level.

This question əvvəlcə Quora-da ortaya çıxdı. Ask a question, get a great answer. Learn from experts and access insider knowledge. You can follow Quora on Twitter, Facebook, and Google+. More questions: