Astronomiya

Qalaktikanın yaradılması qara dəliklərdən asılıdır?

Qalaktikanın yaradılması qara dəliklərdən asılıdır?

Dəfələrlə oxumuşam ki, hər qalaktikanın mərkəzində qara dəlik var. Bəs qalaktikanın yaradılması qara dəliklərlə əlaqələndirilirmi?


Birincisi, müşahidə aşağıdakıları dəstəkləyir:

qara dəliklər mahiyyət etibarilə qabarıq bir komponenti olan hər qalaktikada mövcuddur

Beləliklə, bir çox qalaktikanın mərkəzi qara dəliklərə sahib olduğunu söyləyə bilərik. Ancaq cırtdan qalaktikalar kimi qabarıqlığı olmayan bəzi qalaktikalar var. Mərkəzdə qara bir çuxur olub olmadığına əmin ola bilmərik.

Mərkəzi super kütləvi qara dəliklər (SMBH) ilə ev sahibi qalaktikalar arasında əlaqə yaranır, çünki insanlar SMBH-lərin kütləsi ilə ev sahibi qalaktikaların qabarıqlığının ulduz kütləsi arasında sıx bir əlaqə tapırlar. Beləliklə, SMBH-lərin və ev sahibi qalaktikaların inkişaf etdikləri zaman bir-birlərinə təsir göstərdikləri bir əlaqənin ola biləcəyini düşünmək təbiidir.

Əslində, bu günlərdə insanlar həqiqəti daha mürəkkəb hesab edirlər. Bu hələ astrofizikada olduqca isti bir araşdırma mövzusudur.

Daha çox məlumat üçün bu illik nəzərdən keçirmə sənədinə baxa bilərsiniz: https://arxiv.org/abs/1304.7762


Qalaktikaların əksəriyyətinin super böyük bir qara dəliyə sahib olduğuna inanılır. Qara dəlik bunun müqabilində qalaktikanın təkamülünə dramatik təsir göstərir və bu təsir ümumiyyətlə "AGN geribildirimi" adlanır. W. Ishibashi, A. C. Fabiandan sitat gətirərək:

Bəzi qalaktikaların mərkəzlərində son dərəcə yüksək parlaqlıq olan bölgələr olan Active Galactic Nuclei (AGN), supermassive bir qara dəliyə yığılma səbəbindən yayıldığı düşünülür. Bu yayılan radiasiya və ya geribildirim ətraf mühitə enerji göndərir və ev sahibi qalaktikanın təkamülünə təsir göstərir. Bu geribildirimin detalları yaxşı anlaşılmamışdır. Bununla birlikdə, ev sahibi qalaktika ilə mərkəzi qara dəlik arasındakı bir neçə əlaqəni müşahidə edirik - bunlardan ən gözə çarpanı M-sigma əlaqəsidir. Bu empirik əlaqə, qara dəlik kütləsinin (M) qalaktik qabarıqlıqdakı ulduzların sürət dispersiyasının (sigma) dördüncü gücü olaraq tərəzi verdiyini bildirir. Aydındır ki, qara dəliyin təkamülü ilə ev sahibi qalaktikanın əlaqəsi var.

Əvvəlcə superkütləvi qara dəliyin necə formalaşdığını, inkişaf etdiyini və qalaktikası ilə necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu anlamaq mövzusu hələ də elmi ictimaiyyət arasında mübahisəlidir, bu səbəbdən sualınıza hələ tam cavab vermək mümkün deyil.


Qədim qara dəlik qalaktika əmələ gəlməsi qaydalarını pozdu

Ev sahibi qalaktikadan daha sürətli böyüyən qara dəlik. Kredit: Michael S. Helfenbein / Yale Universiteti

Qara dəliklərə əksər qalaktikaların mərkəzlərində rast gəlmək olar. Çoxlarının ev sahibi qalaktika ilə müqayisədə az kütləsi var. Bununla birlikdə, ETH tədqiqatçıları, açıq şəkildə o qədər sürətlə böyüyən, ev sahibi qalaktikanın tempini davam etdirə bilmədiyi xüsusilə böyük bir qara dəlik aşkarladılar. Bu, qalaktikaların və onların mərkəzi qara dəliklərinin birgə təkamülü barədə əvvəlki düşüncəni şübhə altına alır.

ETH Sürix Astronomiya İnstitutunun tədqiqatçısı Benny Trakhtenbrot beynəlxalq astrofiziklər qrupu ilə birlikdə Havayda 10 metrlik Keck teleskopundan istifadə edərək qədim kütləvi qara dəliklərə ov edirdi. Bu cür müşahidələr onlar üçün müntəzəm olsa da, Trakhtenbrot və qrupu baxdıqları ilk qara dəliyə təəccübləndilər. Yeni bir cihazla toplanan məlumatlar, başqa bir şəkildə normal, uzaq bir qalaktikada CID-947 adlanan nəhəng bir qara dəliyi ortaya çıxardı. İşığı çox uzun bir məsafəni qət etməli olduğu üçün, elm adamları kainatın mövcud yaşının yalnız yüzdə 14'ünün (Böyük Partlayışdan təxminən 14 milyard il keçdi) iki milyard yaşından az olduğu bir dövrdə müşahidə edirdilər.

Havayda toplanan məlumatların təhlili, təxminən 7 milyard günəş kütləsi olan CID-947-də qara dəliyin bu günə qədər aşkar edilmiş ən böyük qara dəliklərdən biri olduğunu ortaya çıxardı. Xüsusilə tədqiqatçıları təəccübləndirən şey, qara dəliyin rekord kütləsi deyil, əksinə qalaktikanın kütləsi idi. "Ölçmələr tipik bir qalaktikanın kütləsinə uyğundur" deyir professor Macella Carollo-nun Ekstragalaktik Astrofizika tədqiqat qrupunda çalışan bir postdoktorant Trakhtenbrot. "Buna görə normal ölçülü bir qalaktika içərisində nəhəng bir qara dəliyə sahibik." Nəticə o qədər təəccüblü idi ki, astronomlardan ikisi qalaktika kütləsini müstəqil olaraq yoxlamaq məcburiyyətində qaldı. Hər ikisi eyni nəticəyə gəldi. Komanda tapıntılarını elmi jurnalın cari sayında bildirir Elm.

Kainatın başlanğıcında fərqli bir şey varmı?

Samanyolu da daxil olmaqla əksər qalaktikaların mərkəzində milyonlarla milyard günəş kütləsi saxlayan bir qara dəlik var. "Qara dəliklər, elə bir güclü cazibə qüvvəsinə sahib olan cisimlərdir ki, heç bir şey - hətta işıq belə qaça bilməz. Einşteynin nisbilik nəzəriyyəsi məkan zamanının özlərini necə bükdüklərini izah edir" deyə yeni tədqiqatın həmmüəllifi ETH professor Kevin Schawinski izah edir. Qara dəliklərin mövcudluğu sübut edilə bilər, çünki maddə cazibə qüvvəsi ilə böyük dərəcədə sürətlənir və beləliklə xüsusilə yüksək enerjili radiasiya yayır.

İndiyə qədər aparılan müşahidələr ev sahibi qalaktikada mövcud olan ulduzların sayının nə qədər çox olduğunu, qara dəliyin daha böyük olduğunu göstərdi. "Bu, sadəcə Kainatın yaxın keçmişindəki vəziyyəti əks etdirən yerli kainat üçün doğrudur" deyir Trakhtenbrot. Bu əlaqə, digər dəlillərlə yanaşı, elm adamlarının qara dəliklərin böyüməsi və ulduzların əmələ gəlməsinin əl-ələ getdiyini düşünməyə vadar etdi. Trakhtenbrot deyir ki, ümumi bir soyuq qaz anbarı ulduzların meydana gəlməsindən və qalaktikanın mərkəzindəki qara çuxurun 'qidalanmasından' məsul idisə, bu olduqca məqbuldur. Bundan əlavə, əvvəlki tədqiqatlar, qara dəliyin böyüməsi zamanı yayılan şüalanmanın sərbəst buraxılan enerjinin qazı qızdırdığı üçün idarə olunan və ya ulduzların yaranmasını dayandırdığını irəli sürdü. Ancaq son nəticələr, bu proseslərin ən azından ilk kainatda fərqli işlədiyini göstərir.

Ulduz meydana gəlməsi davam edir

Trakhtenbrot və həmkarları tərəfindən müşahidə edilən uzaq gənc qara dəlik, qalaktikasından təxminən 10 qat daha az kütləyə sahib idi. Günümüzün yerli kainatında qara dəliklər tipik olaraq ana qalaktikasının kütləsinin yüzdə 0,2 ilə 0,5 arasında bir kütləyə çatır. "Yəni bu qara dəlik qalaktikasından daha səmərəli böyüdü - əl-ələ inkişafını proqnozlaşdıran modellərlə ziddiyyət təşkil etdi" ETH tədqiqatçısı izah edir. Tədqiqatçılar müşahidələrindən sonra qara dəliyin böyüməsinin sonuna çatmasına baxmayaraq, hələ də ulduzlar meydana gəldiyi qənaətinə gəldilər. Əvvəlki fərziyyələrin əksinə olaraq qara dəlik tərəfindən hərəkətə gətirilən enerji və qaz axını ulduzların yaranmasını dayandırmadı.

Gökada gələcəkdə də böyüməyə davam edə bilər, ancaq qara dəlik kütləsi ilə ulduzlar arasındakı əlaqə qeyri-adi dərəcədə böyük olaraq qalacaqdır. Tədqiqatçılar, CID-947'nin Süd Yolumuzdan təxminən 220 milyon işıq ili uzaqlıqdakı Perseus bürcündəki NGC 1277 qalaktikası kimi bugünkü yerli kainatda müşahidə etdiyimiz ən həddindən artıq, kütləvi sistemlərin öncüsü ola biləcəyinə inanırlar. Çilidəki Alma radio teleskopu ilə apardıqları müşahidələr nəticəsində qara dəliklə ev sahibi qalaktika arasındakı əlaqələr haqqında daha çox məlumat əldə etməyə ümid edirlər.


Kainatın başlanğıcında Canavar Qara Delik & Yaratmanın Görülməyən İplik mənbəyi & # 8221

2019-cu ildə Galaxy M87-nin mərkəzindəki Günəş Sistemimizin ölçüsü olan ikonik qara dəlik görüntülənəndə, astronomlar bunu Cəhənnəm qapılarına və fəzanın bitməsinə şahid olduqlarını izah etdilər. & # 8221 Bu günə qədər irəliləyən üç, astronomlar Maunakea Observatories in Hawai & # 8217i, indiyə qədər tapılmış və 7.5-dən böyük bir kosmoloji redstiftdə tapılmış ikinci ən uzaq kvazarı təsvir edir və eyni dövrdə bilinən digər kvazardan iki qat daha böyük bir qara dəliyə ev sahibliyi edir və Pōniuā`ena ilə Hawaiian dilində parıltı ilə əhatə olunmuş və görülməmiş iplik yaradan qaynaq deməkdir. Pōniuā`ena'dan müşahidə olunan işıq, Böyük Patlamadan yalnız 700 milyon il sonra kvazeri tərk etdikdən 13 milyard il sonra Yerə çatdı.

& # 8220Kainat tarixinin əvvəllərində necə bu qədər böyük bir qara dəlik istehsal edə bilər? & # 8221, Xiaohui Fan, Regents & # 8217; professor və Arizona Universitetinin Astronomiya Bölməsinin dosent şöbəsinin müdiri böyüməni saxlayan mövcud nəzəriyyə haqqında ilk nəhəng qara dəliklərin böyük partlayışdan təqribən 400 milyon il sonra başlayan Reionizasiya Dövründə başladı. & # 8220Bu kəşf, ilk kainatdakı qara dəlik meydana gəlməsi və böyüməsi nəzəriyyəsi üçün ən böyük problemi təqdim edir. & # 8221

Ən Nəhəng, İkinci Ən Uzaq

Astronomlar 2018-ci ildə ən uzaq kvazarı (J1342 + 0928 adlanır) və indi ən uzaq ikinci olan Pōniuā`ena'yı (və ya J1007 + 2115, redshift 7.515-də) kəşf etdilər. Keck Rəsədxanası və Əkizlər Rəsədxanasının spektroskopik müşahidələri göstərir ki, Pōniuā`ena'yı gücləndirən supermassive qara dəlik Günəşimizdən 1,5 milyard dəfə çoxdur.

Pōniuā`ena, kainatda bir milyard günəş kütləsini aşan bir qara dəliyə ev sahibliyi edən ən uzaq obyektdir və & # 8221, Arizona Universitetinin Steward Rəsədxanasında bir doktorluq sonrası tədqiqat işçisi və tədqiqatın aparıcı müəllifi Jinyi Yang dedi.

Kozmik & # 8220Seed & # 8221 olaraq başladıldı

Kainatın əvvəlində bu boyda bir qara dəliyin meydana gəlməsi üçün, daha kiçik bir qara dəlikdən böyüməkdənsə, Böyük Partlayışdan təqribən 100 milyon il sonra 10.000 günəş kütləsi & # 8220 toxum & # 8221 qara dəlik kimi başlamalı idi. tək bir ulduzun çökməsi ilə əmələ gəlir.

Pioniā`ena kimi kvazarların yenidən reionizasiya dövrünün dərinliklərində tapılması a. Pōniuā`ena, reionlaşma dövründə qalaktikalar (qalaktikalararası mühit) arasındakı maddənin təkamülü üçün yeni və vacib məhdudiyyətlər qoymuşdur.

& # 8220Pōniuā`ena kosmik mayak kimi davranır. İşığı Yer üzünə doğru uzun bir səyahət edərkən spektri, reaktivləşmə dövrünün nə vaxt baş verdiyini müəyyənləşdirməyimizə imkan verən qalaktikalararası mühitdəki diffuz qazla dəyişdirilir və & # 8221, Fizika Bölməsinin professoru həmmüəllif Joseph Hennawi dedi. Santa Barbara Kaliforniya Universitetində.

Yang & # 8217s komandası, əvvəlcə UKIRT Yarımkürə Araşdırması və Hawai Universitetinin məlumatları və Maui Adasındakı Astronomiya İnstitutu & # 8217s Pan-STARRS1 teleskopundan alınan məlumatlar kimi geniş ərazi araşdırmalarından keçdikdən sonra Pōniuāena'yı mümkün bir kvazar kimi tanıdı.

Əkizlər Rəsədxanası tərəfindən aşkar edilmişdir

2019-cu ildə tədqiqatçılar Pōniuā`ena'nın varlığını təsdiqləmək üçün İkizlər Rəsədxanası və # 8217s GNIRS aləti ilə yanaşı Keck Rəsədxanası və İnfraqırmızı Echellette Spectrograph (NIRES) istifadə edərək obyekti müşahidə etdilər.

& # 8220İkizlər bürosundan alınan ilkin məlumatlar bunun əhəmiyyətli bir kəşf olacağını ehtimal edirdi. Ekibimiz, yalnız bir neçə həftə sonra Keck-də planlaşdırılan vaxtı müşahidə etdi və son dərəcə yüksək sürüşməsini təsdiqləmək və qara dəliyin kütləsini ölçmək üçün Keck & # 8217s NIRES spektrografını istifadə edərək yeni kvazarı müşahidə etmək üçün mükəmməl bir zamanla hazırlandı. müəllif Aaron Barth, Kaliforniya Universitetinin Fizika və Astronomiya Bölümü professoru, Irvine.

& # 8220Kainatı tanımağın fərqli yollarının olduğunu tanıyırıq & # 8221, Keck Rəsədxanasının baş elmi işçisi John O & # 8217Meara dedi. & # 8220Pōniuā`ena, fərqli bilik sistemlərinin bir-birini necə zənginləşdirdiyinə görə ortaq minnətdarlıqla elm və mədəniyyət arasındakı əlaqənin ecazkar bir nümunəsidir. & # 8221

Keck astronomları, Maunakea zirvəsinin həmişə Yerli Havay cəmiyyəti içərisində yaşadığı çox əhəmiyyətli mədəni rolu və ehtiramı tanıyır və qəbul edirlər. Bu dağdan müşahidələr aparmaq fürsətinə sahib olduğumuz üçün ən xoşbəxtik. & # 8221


& # 8220Supermassive Mutant & # 8221 & # 8216Kambriyen Partlayışa & Ulduz Yaratmasına Rəhbərdir

“Qara dəliklər kainatın cazibədar əjdahalarıdır & # 8221, fantastika müəllifi Robert Coover,“ zahirən səssiz, ürəyində şiddətli, qeyri-adi, düşmən, ibtidai, hamısını özlərinə tərəf çəkən mənfi bir parıltı yayaraq çox yaxınlaşanlar ... yaradılması qırğın, ölüm həyatı, xaos düzeni olan bu qəribə qalaktik canavarlar. ”

Ancaq nadir hallarda, kosmik təkamüldə də, Dünya təkamülündə olduğu kimi, qəribə, sakit bir mutant meydana gəlir. Kümedə aktiv bir supermassive qara dəlik olmayan bir ulduz qrupunda və ətrafına enerjini sürətlə köçürən qaz, ulduz meydana gəlməsi üçün böyük bir nisbətdə kifayət qədər soyuyur & # 8220; Kembri partlaması & # 8221 ulduz yaratma & # 8211 Montreal Universitetində Carter Rhea-ya görə, nəhəng bir qara dəliyin qalaktika dəstəsinin həyatına müdaxilə etmədiyi zaman baş verə biləcək hadisələr baş verir. & # 8220Bu cür qara dəliyin bağlanması ulduzların Kainatın başlanğıcında meydana gəlməsi üçün həlledici bir yol ola bilər. & # 8221

Kainatdakı ən böyük quruluşlar

Qalaktika qrupları, Yerin cazibə qüvvəsi ilə bir yerdə tutulan ən böyük quruluşlarıdır. Bunlar üç əsas xüsusiyyətdən ibarətdir: yüzlərlə və ya minlərlə fərdi qalaktika, görünməyən qaranlıq maddə və rentgen şüaları verən çox sayda isti qaz.

NASA & # 8217s Chandra X-ray Rəsədxanasından və digər teleskoplardan istifadə edən astronomlar, Yerdən 9.9 milyard işıq ili uzaqda yerləşən SpARCS104922.6 + 564032.5 (qısaca SpARCS1049) qalaktika qrupundakı passiv qara dəlik davranışının möhtəşəm bir ulduz forması ilə nəticələndiyini göstərdilər. .

& # 8220A Supermassive Valve & # 8221 & # 8221; İsti, rentgen qazı yayır

Qalaktika qrupları, bütün qalaktikaların ümumi kütləsini üstələyən isti, rentgen yayan qazla əhatə olunmuş yüzlərlə və ya minlərlə qalaktikaları ehtiva edir. Kümedəki və # 8217-lərin mərkəzi qalaktikasındakı super-kütləvi bir qara dəliklə işləyən materialın atılması bu isti qazın çox sayda ulduz meydana gətirməsi üçün soyumasının qarşısını alır. Bu isitmə supermassive qara dəliklərin ev sahibi qrupunun fəaliyyətinə və təkamülünə təsir göstərməsinə və ya idarə etməsinə imkan verir.

Hər il 900 yeni günəş

NASA & # 8217s Hubble Kosmik Teleskopu və Spitzer Kosmik Teleskopunun müşahidələrinə əsasən, astronomlar əvvəllər ulduzların SpARCS1049-da ildə təxminən 900 yeni Günəş kütləsi dəyərində fövqəladə dərəcədə meydana gəldiyini kəşf etmişdilər. Bu, qalaktikamız olan Süd Yolunun ulduzlarını ildə 3 günəş kütləsi ilə piyada sürətində qurma sürətindən 300 dəfədən çoxdur. (SpARCS1049-da görünən nisbətdə, Samanyolu'ndaki bütün ulduzlar yalnız 100 milyon ildə meydana gələ bilər ki, bu da on milyard ildən artıq yaşındakı Galaxy & # 8217s yaşımıza nisbətən qısa bir müddətdir.)

& Pişik uzaqlaşanda siçanlar oynayacaq 'ifadəsini xatırladır və Kanada Gözləmə Astrofizikası üzrə Kanada Tədqiqat Kreslosunu tutan Montreal Universitetindən Julie Hlavacek-Larrondo dedi. Qara Delik və araşdırmaya rəhbərlik etdi. & # 8220Burada pişik və ya qara dəlik sakitdir, siçanlar və ya ulduzlar çox məşğuldur. & # 8221

Soyuducu Qaz Ulduz Formalaşmasına Qığılcım

Astronomlar soruşurlar: bu möhtəşəm ulduz doğuşunun səbəbi nədir? Cavab, SpARCS1049 mərkəzindən təxminən 80.000 işıq ili uzaqlıqda, hər hansı bir çoxluq qalaktikasından kənar bir bölgədə isti qazın davranışını göstərən yeni Chandra məlumatlarından gələ bilər. Kümənin çox hissəsində qazın temperaturu təxminən 65 milyon dərəcədir. Bununla birlikdə, ulduz meydana gəldiyi yerdəki qaz orta səviyyədən daha sıxdır və yalnız 10 milyon dərəcə istilikdə soyudu. Bu soyuducu qazın olması, aşkarlanmayan digər qaz anbarlarının daha çox temperaturda soyuduğunu və çox sayda ulduzun meydana gəlməsini təmin etdiyini göstərir.

Qara dəliklər tərəfindən ətrafa vurulan enerjinin ulduz əmələ gəlmə sürətini on və ya minlərlə və ya daha çox faktorla azaltmaqdan məsul olduğu bir çox nümunə olsa da, bu qruplar ümumiyyətlə Yerdən yalnız bir neçə yüz milyon işıq ili məsafədədir və daha qədimdir. SpARCS1049.

Supermassive qara dəliyin itkin əlamətləri

SpARCS1049 vəziyyətində, astronomlar mərkəzi qalaktikadakı superkütləvi bir qara dəliyin maddədə aktiv şəkildə çəkdiyinə dair heç bir əlamət görmürlər. Məsələn, radio dalğa uzunluğundakı qara dəlikdən uçan bir maddə jetinin və ya qalaktikanın ortasından maddənin qara dəliyə doğru irəlilədiyini göstərən bir rentgen mənbəyinə dair bir dəlil yoxdur.

& # 8220Bir çox astronom, qara dəlikdən müdaxilə olmadan ulduzların əmələ gəlməsinin nəzarətdən çıxacağını düşünür & # 8221, ilk dəfə 2015-ci ildə NASA & # 8217s Spitzer Space Teleskopu ilə ilk dəfə SpARCS1049 kəşf edən McGill-in həmmüəllifi Tracy Webb dedi. . İndi bunun həqiqətən baş verdiyini müşahidə edən bir dəlilimiz var. & # 8221

Qara dəlik niyə bu qədər sakitdir? Ən sıx qaz və mərkəzi qalaktika arasındakı müşahidə edilən mövqedəki fərq səbəb ola bilər. Bu o deməkdir ki, bu qalaktikanın mərkəzindəki supermassive qara dəlik yanacaq üçün ac qalır. Qara dəlik üçün yanacaq mənbəyinin itirilməsi partlamaların qarşısını alır və qazın ən sıx soyudulması ilə əngəl olmadan soyumasını təmin edir. Bu ofsetin bir izahı, iki kiçik qalaktika qrupunun keçmişdə bir nöqtədə toqquşması və ən sıx qazı mərkəzi qalaktikadan uzaqlaşdıraraq SpARCS1049 meydana gətirməsidir.

Bu nəticələri izah edən bir sənəd The Astrophysical Journal Letters-də yayımlandı.

Daily Galaxy, Max Goldberg, Chandra X-Ray Rəsədxanası və NASA vasitəsilə

Görüntü krediti: X-ray: NASA / CXO / Univ. Montreal / J. Hlavacek-Larrondo et al Optik / IR: NASA / STScI


UCI səma siyahıyaalma, qara dəliklərin kainatı əhatə etdiyini göstərir

Irvine, Kaliforniya, 7 Avqust 2017 - Kaliforniya Universitetindən olan astronomlar, ulduz qalıqları olan qara dəlikləri hesablamaq və təsnif etmək üçün kosmik bir inventarlaşdırma apardıqdan sonra, Samanyolu'nda bəlkə də on milyonlarla müəmmalı, qaranlıq cisim olduğu - gözlənildiyindən də çox olduğu qənaətinə gəldilər.

UCI kafedrası və fizika və amp astronomiya professoru James Bullock, Monthly-nin cari sayında mövzu ilə bağlı bir araşdırma məqaləsinin həmmüəllifi "Qalaktikamızda 100 milyon qara dəlik olduğunu göstərdiklərini düşünürük" dedi. Kral Astronomiya Cəmiyyətinin bildirişləri.

UCI-nin göy siyahıyaalması il yarımdan çox əvvəl, Lazer İnterferometr Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanasının və ya LIGO-nun, hər biri iki qara dəliyin uzaq toqquşması nəticəsində yaranan yer-zaman fasiləsində dalğalar aşkar etməsi xəbərindən qısa bir müddət sonra başladı. 30 günəş ölçüsü.

Bullock, "Əsasən, cazibə dalğalarının aşkarlanması, Einşteynin ümumi nisbi nəzəriyyəsinin əsas proqnozunun təsdiqi olduğu üçün böyük bir anlaşma idi" dedi. “Ancaq sonra 30 günəş kütləsindəki iki qara dəliyin birləşməsi ilə həqiqi nəticənin astrofizikasına daha yaxından baxdıq. Bu sadəcə təəccüblü idi və bizdən ‘Bu ölçülü qara dəliklər nə qədər yaygındır və nə qədər tez-tez birləşirlər?’ Deyə soruşduq. ”

Elm adamlarının ömrünün sonunda kütləvi ulduzların çökməsi ilə nəticələnən ən çox ulduz qalığı olan qara deliklərin olduğunu düşündüklərini söylədi. Bu cür epik nisbətdə iki qara dəliyin nəhayət kataklizmik bir toqquşmada bir araya gəldiyinə dair dəlilləri görmək üçün bəzi astronomların başlarını cızması lazım idi.

Bullock, UCI'nin işi, "LIGO kəşfinin qəribəliyi" ilə bağlı nəzəri bir araşdırma olduğunu söylədi. Doktora namizədi Oliver Elbertin rəhbərlik etdiyi araşdırma, cazibə dalğa təsbitlərini qalaktika meydana gəlməsi ilə bağlı bilinənlərin obyektivi ilə şərh etmək və gələcək hadisələrin anlaşılması üçün bir çərçivə yaratmaq cəhdidir.

"Müxtəlif tipli qalaktikalarda ulduz meydana gəlməsi haqqında bildiklərimizə əsasən, hər qalaktikada nə vaxt və neçə qara dəlik əmələ gəldiyini deyə bilərik" dedi. "Böyük qalaktikalar yaşlı ulduzlara ev sahibliyi edir və onlar da köhnə qara dəliklərə ev sahibliyi edirlər."

UCI-nin fizika və astronomiya professoru həmmüəllif Manoj Kaplinghatın sözlərinə görə, bir qalaktikada müəyyən kütlənin qara dəliklərinin sayı qalaktikanın ölçüsündən asılı olacaq.

Səbəbi budur ki, daha böyük qalaktikalarda metal ilə zəngin bir çox ulduz var və daha kiçik cırtdan qalaktikalarda aşağı metallıqlı ulduzlar üstünlük təşkil edir. Günəşimiz kimi bir çox ağır elementləri olan ulduzlar, həyatları boyunca bu kütlənin çox hissəsini tökürlər. Birinin hamısını bir supernovada bitirmə vaxtı gəldikdə, daha aşağı kütləli bir qara dəliklə nəticələnən öz-özünə çökəcək qədər maddə qalmayıb. Metal tərkibi az olan böyük ulduzlar zamanla kütlələrinin çoxunu tökmürlər, buna görə onlardan biri öldükdə, demək olar ki, bütün kütləsi qara dəliyə çevriləcəkdir.

Bullock, "Kainatdakı ulduzların ümumi populyasiyasını və onların doğulduqca kütləvi paylanmasını olduqca yaxşı başa düşürük, buna görə 100 günəş kütləsi ilə 10 günəş kütləsinə qarşı nə qədər qara dəlik meydana gəlməli olduğunu deyə bilərik" dedi. "Nə qədər böyük qara dəliyin mövcud olduğunu öyrənə bildik və bu, milyonlarla oldu - gözlədiyimdən də çox."

Bundan əlavə, UCI tədqiqatçıları sonrakı hadisələrə aydınlıq gətirmək üçün qara dəliklərin cütlüklərdə nə qədər baş verdiyini, nə qədər birləşdiklərini və nə qədər vaxt aldıqlarını müəyyənləşdirməyə çalışdılar. LIGO tərəfindən təsbit edilən 30 günəş kütləsindəki qara dəliklərin milyardlarla il əvvəl doğulduğunu və birləşməsinin çox vaxt apardığını və ya daha yaxın bir zamanda (son 100 milyon il içində) meydana gəldiyini və qısa müddət sonra birləşdiyini merak etdilər.

"Biz meydana gələn qara dəliklərin yalnız 0.1-1 faizinin LIGO-nun gördüklərini izah etmək üçün birləşməli olduğunu göstəririk" dedi Kaplinghat. "Əlbətdə ki, qara dəliklər ağlabatan bir zamanda birləşmək üçün kifayət qədər yaxınlaşmalıdır, açıq bir problemdir."

Elbert, daha çox cazibə dalğa təsbitini gözlədiyini söylədi ki, o və digər astronomlar qara dəliklərin daha çox nəhəng qalaktikalarda toqquşub-çarpmayacağını müəyyən edə bilsinlər. Dedi ki, bu, onları birləşməyə sövq edən fizikada vacib bir şey izah edəcəkdir.

Kaplinghata görə, nisbətən danışaraq çox uzun gözləmək məcburiyyətində qalmayacaqlar. "Ulduz təkamülü ilə bağlı mövcud fikirlər doğrudursa, hesablamalarımız göstərir ki, 50 günəş kütləsindəki qara dəliklərin birləşməsi bir neçə ildən sonra aşkarlanacaq" dedi.


Qalaktikanın yaradılması qara dəliklərdən asılıdır? - Astronomiya

Bütün qalaktikalar təxminən 13 milyard il əvvəl eyni vaxtda meydana gəlməyə başladı. Qalaktikaların mənşəyi və milyardlarla il ərzində necə dəyişdikləri bu gün astronomiyada aktiv bir araşdırma sahəsidir. Qalaktika meydana gəlməsi üçün modellər iki əsas tipdə olmuşdur: & quottop down & quot və & quotbottom up & quot. Qalaktikaların mənşəyinə dair & quottop-down & quot modeli, ortaya çıxan qalaktikadan daha böyük nəhəng qaz buludlarından əmələ gəldiklərini söyləyir. Buludlar çökməyə başladı, çünki daxili çəkisi buluddakı təzyiqin öhdəsindən gələ biləcək qədər güclü idi. Qaz buludu yavaş-yavaş fırlanırdısa, dağılmış qaz buludu buludun bir diskə düzləşməsindən əvvəl ulduzlarının əksəriyyətini meydana gətirdi. Nəticədə eliptik qalaktika meydana gəldi. Qaz buludu daha sürətli fırlanırdısa, yıxılan qaz buludu, ulduzların çoxu hazırlanmadan əvvəl bir disk meydana gətirdi. Nəticə spiral qalaktika oldu. Ulduz əmələ gəlmə sürəti bilər hansı qalaktika növünün yaranacağını müəyyənləşdirən amil olmaq. Ancaq bəlkə də vəziyyət tərsinə çevrilmişdir: qalaktika növü ulduz meydana gəlməsini müəyyənləşdirir. Hansı & quot & quot; & quot; Quoteffect & quot;

& Quottop-down & quot modelinin bir dəyişikliyi, daha kiçik buludlara parçalanan olduqca böyük qaz buludlarının olduğunu söylədi. Daha kiçik buludların hər biri bir qalaktika meydana gətirdi. Bu, qalaktikaların qruplar içində və hətta qalaktika kümelerinin (superklasterlər) qruplaşdırılmasının səbəbini izah edir. Bununla birlikdə, model super-böyük buludların dağılması və ayrı-ayrı qalaktika buludlarına parçalanması üçün çox uzun bir müddət proqnozlaşdırır. Bu gün də qalaktikalar meydana gəlməlidir. Bu yaxınlıqdakı gənc qalaktikaları axtaran astronomlar, diqqətlərini çox az miqdarda & quotmetal & quot; (helyumdan daha ağır elementlər), xüsusən oksigen nisbəti az olan qalaktikalara yönəldirlər. Ulduz nükleosentez hissəsindən metalların ulduzlardan hazırlandığını və oksigenin kainatdakı ən çox yayılmış üçüncü element olduğunu xatırladın. Gənc nəsil ulduzları olan daha kiçik qalaktikaların içərisində metalların daha az çirklənməsi olacaqdır.

Kəşf olunan yaxınlıqdakı oksigensiz qalaktikanın & quot; Zwicky 18 & quot; yalnız 60 milyon işıq ili uzaqlığında. Süd Yolu kimi oksigen miqdarının yalnız 2.6% -ə malikdir və görünür ki, yalnız 500 milyon il əvvəl ulduzlar yaratmağa başlamışdır. Bununla birlikdə, daha çox müşahidələr, daha köhnə ulduzlara sahib olduğunu aşkar etdi və indi bir ulduz meydana gəlməsinə başladığını görürük. Onun oksigensiz tərkibi çirklənməmiş qazın qalaktikaya düşməsi ilə əlaqəli ola bilər.

Daha oksigensiz olan başqa bir qalaktika Leo P, cəmi 5 milyon işıq ili uzaqlıqdadır və çox aşağı bir ulduz əmələ gəlməsi nisbətinə sahibdir, Samanyolu'nun nisbəti yalnız 1 / 50.000. I Zwicky 18 kimi, Leo P da çox köhnə ulduzları ehtiva edir. Kiçik kütləsi səbəbindən Leo P metalları tuta bilmədi, çünki supernovalar metalları partladı. Hələ içərisində ulduz yaratmaq üçün qaz var, çünki böyük bir qalaktikanın yanından keçməyib və qaz hələ oğurlanmayıb. İndiki oksigen çatışmazlığı rekordçusu Samanyolu olaraq oksigen miqdarının yalnız 1.7% -i ilə J0811 + 4730-dur. 620 milyon işıq ili uzaqlıqdadır və indi bir ulduz meydana gəlməsindədir. Bu və digər oksigensiz qalaktikalar həqiqətən gənc qalaktikalar olmaqdansa, ətrafları və kiçik kütlələri səbəbindən metalları aşağı səviyyədə saxlamışlar. Astronomlar, kainatın ilk qalaktikalarının milyardlarla il əvvəl necə ulduz yaratdıqlarını daha yaxşı başa düşmək üçün bu oksigensiz qalaktikalardan istifadə edirlər. Müşahidələr və kompüter simulyasiyaları & quotbottom-up & quot modelinin qalaktikaların necə inkişaf etdiyini göstərir.

& Quotbottom-up & quot modeli bir milyon günəş kütləsi ölçüsündə (kürə qruplarının ölçüləri) daha kiçik yığınların birləşməsindən qalaktikalar qurur. Kainat hələ çox gənc olanda bu yığınlar çökməyə başlaya bilərdi. O zaman qalaktikalar qarşılıqlı cazibə qüvvələri ilə çoxluqlara və qruplar üst qruplara çəkiləcəkdi. Bu model, böyük qalaktikalardan daha çox kiçik qalaktikaların olacağını --- doğru olduğu müşahidə edilir. Cırtdan nizamsız qalaktikalar daha böyük qalaktikalara daxil olmayan bulud parçaları ola bilər. Həm də qalaktika qrupları və superklasterlər hələ formalaşma prosesində olmalıdır --- müşahidələr bunun da doğru olduğunu göstərir.

& QuotSpiderweb Galaxy & quot olaraq da adlandırılan MRC 1138-262 radio qalaktikası, hazırlanmada böyük bir qalaktikadır. 10.6 milyard işıq ili uzaqda, bunu Böyük Partlayışdan yalnız 3 milyard il sonra meydana gəlmə müddətində görürük. Nəhəng qalaktika yaratmaq üçün birləşən kiçik, incə və quottadpole & quot və & quotchain & quot qalaktikalarına diqqət yetirin.

Astronomlar indi kainatdakı maddənin böyük bir hissəsini təşkil edən qaranlıq maddəni özündə birləşdirən super kompüter simulyasiyaları ilə formasyon modellərini araşdırırlar. Superklasterlərin böyüklüyündə nəhəng qaranlıq maddə, cazibə qüvvəsi altında bir-birinə yığılmış və əvvəlki hissədə təsvir olunan & quot; kosmik şəbəkə & quot; Qaranlıq maddə filamentlərinin kəsişdiyi yerdə nizamlı maddə qalaktika və qalaktika qruplarına cəmləşir. Bir çox kəsişən lifli ən sıx yerlər eliptik qalaktikaları düzəltmək üçün daha sürətli bir ulduz əmələ gətirər, daha çox izolyasiya edilmiş filamentlər boyunca daha az sıxlıqlı konsentrasiyalar isə spiral qalaktikaları və cırtdan qalaktikaları meydana gətirərdi. Belə bir modeldə, ulduz işığında yanan görünən qalaktikalar, buzdağının ucuna bənzəyir --- görünən maddə daha böyük qaranlıq maddə hissələrinin ən sıx hissəsindədir. Bəzi qaranlıq maddə yığınlarında ulduz əmələ gəlməyə başlayacaq qədər cəmləşməmiş soyuq hidrogen və helyum qazı & qaranlıq qalaktikalar & quot ola bilər (həmçinin Dragonfly Teleskop Dizisinin xəbər saytına baxın).

2007-ci ilin əvvəlində qaranlıq maddənin geniş bir səma və dərinlikdəki paylanmasını araşdıran bir qaranlıq maddə xəritəsi yayımlandı (məsafə --- & quot; Qaranlıq Maddənin Dağılımı & quot şəklinə baxın). Xəritə kifayət qədər böyükdür və qaranlıq maddənin zamanla daha cəmləşdiyini göstərmək üçün kifayət qədər yüksək qətnaməyə malikdir. Xəritə kainatın başlanğıcına qədər uzanır. Həm də görünən maddənin qaranlıq maddə filamentlərinin ən sıx bölgələrində yığışdığını göstərir (aşağıda & quot; Görünən və Qaranlıq Maddənin Dağılımı & quot şəklinə baxın). Qaranlıq maddənin paylanması, qaranlıq maddə ilə görünən qalaktikalardan gələn işığın zəif cazibə obyektivliyi ilə ölçülmüşdür (baxın nisbilik bölümü).

Galaxy Toqquşmaları və Birləşmələri

Çarpışmalar ömrümüzün müddəti ilə müqayisədə bir çox on milyonlarla il ilə müqayisədə çox uzun zaman tərəzilərində baş verir. Toqquşmaları öyrənmək üçün astronomlar güclü kompüterlərdən istifadə edərək qalaktikalar arasındakı cazibə qarşılıqlı təsirlərini simulyasiya edirlər. Kompüter kompüter avadanlığına və qarşılıqlı əlaqə nöqtələrinin sayına görə bir neçə saatdan bir neçə günə qədər bir simulyasiya keçir. Nəticələr müxtəlif qarşılıqlı təsir mərhələlərində qalaktikaların müşahidələri ilə yoxlanılır. Qeyd edək ki, bu, ulduzların təkamülünü öyrənmək üçün istifadə olunan eyni prosesdir. Ulduz interyerlərinin fizikası kompüter modelinə daxil edilir və qısa müddətdə bütün ulduzun həyat dövrü simulyasiya olunur. Sonra nəticələr həyatlarının müxtəlif mərhələlərində ulduzların müşahidələri ilə yoxlanılır.

Keçmişdə kompüter simulyasiyaları bir kompüteri işləmə vaxtına qənaət etmək üçün bir qalaktikanı təmsil etmək üçün bir neçə milyon nöqtədən istifadə edirdi. Bir neçə milyon ballıq simulyasiya prosesi uzun həftələr çəkə bilər. Bununla birlikdə, qalaktikalar milyardlarla trilyon ulduzdan meydana gəldiyi üçün simulyasiyadakı hər bir nöqtə böyük ulduz qruplarını təmsil edirdi. Simulyasiyaların & quotlow qətnamə & quot; olduğu deyildi, çünki simulyasiyada bir kütlə nöqtəsi yaratmaq üçün bir çox ulduz bir-birinə qarışdırıldı. Kompüter simulyasiyasının həlli nəticəni təsir edir, lakin simulyasiyanın həllinin nəticənin nə qədər təsir etdiyi və fizikanın cahilliyinin nə qədər rol oynadığı məlum deyil. Kompüter avadanlığı sürətləri və proqramlaşdırma texnikaları xeyli yaxşılaşdı, buna görə astronomlar bir neçə həftə ərzində bir neçə milyard kütlə nöqtəsi ilə simulyasiya edə biləcəkləri nöqtəyə gəldilər. Kompüter simulyasiyaları, eyni zamanda, cazibə qüvvəsindən və ulduz meydana gəlməsi, fövqəlnövlər, qalaktikaların mərkəzlərində çox böyük qara dəliklərin meydana gəlməsi, elektromaqnit sahələri və adi maddə ilə əlaqəli digər proseslər kimi sadələşdirilmiş hidrodinamikadan (qaz hərəkəti) daha çox fiziki effektləri özündə birləşdirir. Qaranlıq maddə kainatdakı maddələrin əksəriyyətini təşkil edir və yalnız cazibə qüvvəsi ilə hərəkət edərkən, adi maddənin daha kiçik miqyaslı təsirlərinin fərqliliklər kimi qalaktikaların və qrupların quruluşuna və təkamülünə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərə biləcəyi ortaya çıxır. ədviyyatlar və xəmirdə bişmiş bir un ununun dadını və toxumasını böyük dərəcədə dəyişə bilər.

When two galaxies collide the stars will pass right on by each other without colliding. The distances between stars is so large compared to the sizes of the stars that star-star collisions are very rare when the galaxies collide. The orbits of the stars can be radically changed, though. Gravity is a long-range force and is the primary agent of the radical changes in a galaxy's structure when another galaxy comes close to it. Computer simulations show that a small galaxy passing close to a disk galaxy can trigger the formation of spiral arms in the disk galaxy. Alas! The simulations show that spiral arms formed this way do not last long. Part of the reason bilər be in the low resolution of the simulations.

The stars may be flung out from the colliding galaxies to form long arcs. Several examples of very distorted galaxies are seen with long antenna-like arcs. In some collisions a small galaxy will collide head-on with a large galaxy and punch a hole in the large galaxy. The stars are not destroyed. The star orbits in the large galaxy are shifted to produce a ring around a compact core.

Select the "Antennae Galaxies formation movie" link below to show a movie of a computer simulation from Joshua Barnes showing the formation of the Antennae Galaxies. It is a Quicktime movie, so you will need a Quicktime viewer. The red particles are the dark matter particles and the white and green are stars and gas, respectively. Other collision movies are available on Barnes' Galaxy Transformations web site and on Chris Mihos' Galaxy Collisions and Mergers website.

Here are some photographs of examples of these collisions. The first is the Antennae Galaxies (NGC 4038 & NGC 4039) as viewed from the ground (left) and from the Hubble Space Telescope (right). Note the large number of H II regions produced from the collision. The second is the Cartwheel Galaxy as seen by the Hubble Space Telescope. A large spiral was hit face-on by one of the two galaxies to the right of the ring. The insets on the left show details of the clumpy ring structure and the core of the Cartwheel. Selecting the images will bring up an enlarged version in another window. See Mihos' galaxy modelling website for simulations of the creation of the Cartwheel Galaxy.

The gas clouds in galaxies are much larger than the stars, so they will very likely hit the clouds in another galaxy when the galaxies collide. When the clouds hit each other, they compress and collapse to form a lot of stars in a short time. Galaxies undergoing such a burst of star formation are called starburst galaxies and they can be the among the most luminous of galaxies.


Messier 82 (a starburst in the M81 group)

Though typical galaxy collisions take place over what to us seems a long timescale, they are short compared to the lifetimes of galaxies. Some collisions are gentler and longer-lasting. In such collisions the galaxies can merge. Computer simulations show us that the big elliptical galaxies can form from the collisions of galaxies, including spiral galaxies. Elliptical galaxies formed in this way have faint shells of stars or dense clumps of stars that are probably debris left from the merging process. Mergers of galaxies to form ellipticals is probably why ellipticals are common in the central parts of rich clusters. The spirals in the outer regions of the clusters have not undergone any major interactions yet and so retain their original shape. Large spirals can merge with small galaxies and retain a spiral structure.

Some satellite galaxies of the Milky Way are in the process of merging with our galaxy. The dwarf elliptical galaxy SagDEG in the direction of the Milky Way's center is stretched and distorted from the tidal effects of the Milky Way's strong gravity. The Canis Major Dwarf galaxy about 25,000 light years from us is in a more advanced stage of "digestion" by the Milky Way---just the nucleus of a former galaxy is all that is left. A narrow band of neutral hydrogen from other satellite galaxies, the Magellanic Clouds, appears to be trailing behind those galaxies as they orbit the Milky Way. The band of hydrogen gas, called the "Magellanic Stream", extends almost 90 degrees across the sky away from the Magellanic Clouds and may be the result of an encounter they experienced with the Milky Way about 200 million years ago. At least eight other streams in the Milky Way from other dwarf galaxies have been found. The Andromeda Galaxy and the Milky Way will collide with each other 4.5 billion years from now and over the following two billion years after that initial encounter, they will merge to form an elliptical galaxy. The smaller spiral galaxy of the Local Group, the Triangulum Galaxy (M33) will also probably merge with us after that. (See the 2012 Hubblesite.org story which pegged the collision at 3.9 billion years from now for images and videos of the future collision.)

The giant ellipticals (called "cD galaxies") found close to the centers of galaxies were formed from the collision and merging of galaxies. When the giant elliptical gets large enough, it can gobble up nearby galaxies whole. Buna deyilir galactic cannibalism. The cD galaxies will have several bright concentrations in them instead of just one at the center. The other bright points are the cores of other galaxies that have been gobbled up.

Messier 87 (a cD galaxy that has grown large by swallowing smaller galaxies)

If collisions and mergers do happen, then more interactions should be seen when looking at regions of space at very great distances. When you look out to great distances, you see the universe as it was long ago because the light from those places takes such a long time to reach us over the billions of light years of intervening space. Edwin Hubble's discovery of the expansion of the universe means that the galaxies were once much closer together, so collisions should have been more common. Pictures from the Hubble Space Telescope of very distant galaxies show more distorted shapes, bent spiral arms, and irregular fragments than in nearby galaxies (seen in a more recent stage of their evolution).


The Hubble Ultra Deep Field (HUDF)---a narrow look back through time past many intervening galaxies to the universe as it looked billions of years ago near the start of the expansion. There were more distorted (interacting) galaxies back then! The larger fuzzy patches in the picture are closer galaxies and the smallest bright points are very distant galaxies. It is a 278-hour exposure (over 412 orbits) of a single piece of sky in the Fornax constellation.

In early 2010, astronomers announced that they were able to detect galaxies from the time of just 600 million to 800 million years after the birth of the universe (the Big Bang) using the new camera on the Hubble Space Telescope. A later study in 2012 found a cluster of galaxies beginning to form 600 million years after the Big Bang. Another study in 2012 called the Extreme Deep Field honed in on the center of the HUDF and detected galaxies forming just 450 million years after the Big Bang. A very deep look with the Spitzer Space Telescope in 2019 at two other patches of sky near the HUDF patch was able to get spectra of the H II regions (emission nebulae) in 135 galaxies at a stage less than a billion years after the Big Bang. Although these nebulae glow in the visible band, the light has been greatly redshifted into the infrared by the expansion of the universe to be detectable by Spitzer. It found that the early galaxies produced much more ionizing radiation that do modern galaxies. A detailed analysis of these early galaxies to figure out why they are so different than modern galaxies will have to wait until the much larger James Webb Space Telescope is trained on them.

The formation of galaxies is one major field of current research in astronomy. Astronomers are close to solving the engineering problem of computer hardware speeds and simulation techniques so that they can focus on the physical principles of galaxy formation. One major roadblock in their progress is the lack of understanding of the role that dark matter plays in the formation and interaction of galaxies. Since the dark matter's composition is unknown and how far out it extends in the galaxies and galaxy clusters is only beginning to be mapped (and see also link), it is not known how to best incorporate it into the computer simulations. Faced with such ignorance of the nature of dark matter, astronomers try inputting different models of the dark matter into the simulations and see if the results match the observations. As mentioned in the previous section, models that use "cold dark matter" of "WIMPs" provide the best fit to the observed structures. The recent discovery of "dark energy" is another major unknown in galaxy evolution models, though its effect may be more important to the future of the universe than to the origin and early history of the galaxies in which gravity and gas dynamics played the significant role. On the observational side, the earliest stages of galaxy formation can be studied spectroscopically only in the infrared due to the expansion of the universe, so large infrared space telescopes like Webb (launch date in early 2021) or the Wide Field Infrared Survey Telescope (launch date in 2025) are required to test the computer models.

There will be many new fundamental discoveries made in the coming years, so this section of the web site will surely undergo major revisions of the content. Although the content of our knowledge will be changed and expanded, the process of figuring out how things work will be the same. Theories and models will be created from the past observations and the fundamental physical laws and principles. Predictions will be made and then tested against new observations. Nature will veto our ideas or say that we are on the right track. Theories will be dropped, modified, or broadened. Having to reject a favorite theory can be frustrating but the excitement of meeting the challenge of the mystery and occasionally making a breakthrough in our understanding motivates astronomers and other scientists to keep exploring.


When black holes devour stars, it all depends on how you look at it

What astronomers see when a black hole devours a nearby star depends on the viewing angle and orientation of the hole, a new model suggests. Image: Jane Lixin Dai

In typical galaxies, a black hole devours a nearby star every 10,000 years or so in a catastrophic frenzy known as a tidal disruption event, or TDE, that can generate enormously powerful flares as in-falling material is heated to extreme temperatures. Only about two dozen TDEs have been confirmed to date, and they exhibit a wide variety of radiation, from mostly X-rays to mostly visible and ultraviolet light.

Explaining that diversity has been difficult, but astrophysicists at the University of Copenhagen’s Niels Bohr Institute and the University of California Santa Cruz have developed a model that shows the radiation seen in a TDE depends on the orientation of the black hole and the viewing angle.

“Only in the last decade or so have we been able to distinguish TDEs from other galactic phenomena, and the new model will provide us with the basic framework for understanding these rare events,” said Enrico Ramirez-Ruiz of UC Santa Clara and the University of Copenhagen, co-author of a paper describing the model in Astrophysical Journal Letters.

Said lead author Jane Lixin Dai of the University of Copenhagen: “It is interesting to see how materials get their way into the black hole under such extreme conditions. As the black hole is eating the stellar gas, a vast amount of radiation is emitted. The radiation is what we can observe, and using it we can understand the physics and calculate the black hole properties. This makes it extremely interesting to go hunting for tidal disruption events.”

Galaxies hosting TDEs are oriented at random as viewed from Earth. The new model combines general relativity, magnetic fields, radiation and gas hydrodynamics to show what astronomers can expect when viewing tidal disruption events from different angles. Survey projects are planned that should greatly increase the number of confirmed TDEs.

“We will observe hundreds to thousands of tidal disruption events in a few years,” Dai said. “This will give us a lot of ‘laboratories’ to test our model and use it to understand more about black holes.”


Black Holes Are The Rhythm At The Heart Of Galaxies

The powerful black holes at the center of massive galaxies and galaxy clusters act as hearts to the systems, pumping energy out at regular intervals to regulate the growth of the black holes themselves, as well as star formation, according to new data from NASA&rsquos Chandra X-Ray Observatory.

The gravitational pull of black holes is so strong that not even light can escape from them. Supermassive black holes with masses of more than a billion suns have been detected at the center of large galaxies. The material falling on the black holes causes sporadic or isolated bursts of energy, by which black holes are capable of influencing the fate of their host galaxies. The insight gained by this new research shows that black holes can pump energy in a gentler and rhythmic fashion, rather then violently.

Scientists from the University of Michigan, the Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Germany, the University of Maryland, Baltimore County (UMBC), the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Jacobs University in Germany contributed to the results.

The scientists observed and simulated how the black hole at the center of elliptical galaxy M84 dependably sends bubbles of hot plasma into space, heating up interstellar space.

This heat is believed to slow both the formation of new stars and the growth of the black hole itself, helping the galaxy remain stable. Interstellar gases only coalesce into new stars when the gas is cool enough. The heating is more efficient at the sites where it is most needed, the scientists say.

Alexis Finoguenov, of UMBC and the Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Germany, compares the central black hole to a heart muscle.

&ldquoJust like our hearts periodically pump our circulatory systems to keep us alive, black holes give galaxies a vital warm component. They are a careful creation of nature, allowing a galaxy to maintain a fragile equilibrium,&rdquo Finoguenov said.

This finding helps to explain a decades-long paradox of the existence of large amounts of warm gas around certain galaxies, making them appear bright to the Chandra X-ray telescope.

&ldquoFor decades astronomers were puzzled by the presence of the warm gas around these objects. The gas was expected to cool down and form a lot of stars&rdquo said Mateusz Ruszkowski, an assistant professor in the University of Michigan Department of Astronomy.

&ldquoNow, we see clear and direct evidence that the heating mechanism of black holes is persistent, producing enough heat to significantly suppress star formation. These plasma bubbles are caused by bursts of energy that happen one after another rather than occasionally, and the direct evidence for such periodic behavior is difficult to find.&rdquo

The bubbles form one inside another, for a sort of Russian doll effect that has not been seen before, Ruszkowski said. One of the bubbles of hot plasma appears to be bursting and its contents spilling out, further contributing to the heating of the interstellar gas.

&ldquoDisturbed gas in old galaxies is seen in many images that NASA&rsquos Chandra observatory obtained, but seeing multiple events is a really impressive evidence for persistent black hole activity,&rdquo says Christine Jones, an astrophysicist at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Story Source:

Materials provided by University of Michigan. Note: Content may be edited for style and length.


Galaxy quest

Around 15 seconds after the big bang, one more type of black hole might have emerged. According to current calculations, these black holes would weigh a million times the mass of the sun, big enough to potentially explain the origin of galaxies.

Telescopes have spotted fairly well-developed galaxies at great distances, meaning they formed quite early in cosmic history. It’s puzzling, since galaxies are enormous structures and, at least in computer simulations, they take a long time to build up from the slow and plodding swirls of gas and dust found throughout the cosmos. But this is the best explanation for their formation that astronomers have come up with so far.

Primordial black holes may provide an easier route. Given that nearly all galaxies contain a huge black hole at the center, it seems possible these gravitational goliaths acted as starting points, helping to draw material into the earliest proto-galaxies quite early in cosmic history. As the universe progressed, these smallish galaxies would have become gravitationally attracted to one another, and then crashed and merged into the much larger galaxies seen today.

Carr and his colleagues have begun considering the possibility that primordial black holes may be far more widespread than anyone suspected. In theory, conditions shortly after the big bang might have also produced even smaller, planetary-scale black holes with masses roughly 10 times that of Earth. Surveys have in fact spotted tiny gravitational lenses floating throughout the galaxy, seen passing in front of stars and causing their light to rapidly flicker. Most astrophysicists have attributed these lenses to large, wandering planets that were ejected from their parent star systems. But not everyone agrees.

That includes theoretical physicist Juan García-Bellido of the Autonomous University of Madrid, who claims the lenses are caused by primordial black holes. A coauthor on Carr’s recent paper, García-Bellido remains quite gung-ho about the idea of primordial black holes.

The new Vera C. Rubin observatory, seen under construction in Chile and set to start operations in late 2023, will be used to scan the night sky for evidence of primordial black holes. Credit: Rubin OBS/NSF/AURA

But others aren’t sure that black holes are as prevalent as they would need to be to account for dark matter. “I think it’s probably unlikely,” says cosmologist Anne Green of the University of Nottingham in the UK. One problem with the theory is that having large numbers of multi-solar-mass black holes throughout the cosmos would have all sorts of visible effects that have never been spotted. As such objects consume gas and dust, they should be shooting out large amounts of radio waves and X-rays that could give away their presence, she adds.

In regard to dark matter, the theoretical models of the early universe also require a great deal of tweaking to get them to spit out the right number of black holes to match the amount of dark matter we know is out there. “It turns out to be quite difficult to come up with models that make the right amount of black holes,” Green says.

Even some of the bigger fans of primordial black holes are no longer as optimistic about the prospect that the types of black holes detected by LIGO could account for all dark matter in the universe. If many of those black holes were lurking throughout space, astronomers would have seen more of their effects by now, Kovetz says. He still thinks that they may contribute some and, more generally, that including more sizes of primordial black holes beyond what LIGO has detected could add up to enough to explain dark matter. And yet, “personally, I’ve lost some of my motivation.”

The good news is that new instruments may be able to help physicists get to the bottom of the question very soon. LIGO and Virgo are currently being upgraded and have now been joined by a Japanese gravitational wave detector named KAGRA. An Indian instrument will also turn on in the next few years.

Observations from these facilities may finally tip the scales one way or the other. Should the observatories spot a small black hole with one solar mass or less — something impossible to create from stellar evolution — it would provide exciting and definitive evidence of at least one type of primordial black hole, making them a much more appealing explanation for dark matter and galaxy formation.

In addition to looking for very small black holes, scientists could also seal the deal by finding black holes that formed before stars even existed. This may be beyond the capability of the existing observatories, but the European Space Agency is planning to launch a new, highly sensitive space probe called the Laser Interferometer Space Antenna (LISA) in the 2030s, which may be up to the task.

García-Bellido and others are planning to use yet another new instrument slated to start operations in 2023, the Vera C. Rubin Observatory in Chile, to hunt for stars that brighten over multiyear timescales, which could be evidence of clusters of black holes drifting amid the heavens. At least a few researchers expect that in three or four years’ time, they might finally have an actual, definitive answer to whether primordial black holes exist or not.

Until then, scientists will be sitting on the edge of their seats, trying to keep an open mind about dark matter. Perhaps the mysterious substance will turn out to be made of many things, including both exotic particles and black holes. “The universe is messy, and it has a lot of stuff in it,” says Bird. “I kind of believe that the universe likes to make things hard for physicists.”

This article originally appeared in Knowable Magazine, an independent journalistic endeavor from Annual Reviews. Sign up for the newsletter.

10.1146/knowable-041621-1

Left: Multiple galaxies crash together in the famous Bullet Cluster, leaving clumps of hot gas (shown as pink) and an even greater amount of dark matter (shown as blue). Some physicists believe that primordial black holes could make up a significant fraction of the universe’s dark matter. Credit: NASA HST / CXC / MAGELLAN


Videoya baxın: Niyə yadplanetlilər ilə əlaqə qura bilməmişik? (Sentyabr 2021).