Космическая трагедия: чёрная дыра разорвала звезду на глазах астрономов
Чёрная дыра вытянула звезду в спагетти и уничтожила её.
Иллюстрация ESO/M. Kornmesser.
Земные телескопы зафиксировали, как сверхмассивная чёрная дыра разорвала звезду, подошедшую слишком близко. Впервые учёные наблюдали это явление так близко и в таких подробностях.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Вести.Ru подробно рассказывали о том, как чёрные дыры разрушают приблизившиеся к ним звёзды. Гравитация монстра буквально вытягивает светило в струну, похожую на спагетти. Это называется спагеттификацией. Получившаяся «макаронина» всё больше растягивается и в конце концов разрывается на куски. Падая на чёрную дыру, эти фрагменты сильно разогреваются и испускают мощное излучение. С Земли это выглядит как серия кратких вспышек, сливающаяся в одну продолжительную.
Астрономы наблюдали всего несколько десятков таких событий. При этом крайне редко подобную катастрофу удаётся отследить с самого начала. Обычно наблюдатели замечают вспышку уже в разгаре явления.
С событием AT2019qiz учёным повезло. Во-первых, оно произошло «всего» в 215 миллионах световых лет от Земли. Это самый близкий из подобных катаклизмов.
Во-вторых, наблюдатели обнаружили вспышку ещё на ранней стадии и тут же подключили к работе оптические, радио-, рентгеновские и ультрафиолетовые телескопы. В числе изучавших AT2019qiz инструментов был даже крупнейший в мире оптический телескоп VLT.
Наконец, обнаружив явление в самом начале, специалисты следили за его развитием на протяжении шести месяцев.
Всё это вместе взятое позволило изучить космический катаклизм в небывалых подробностях.
В частности, астрономы разобрались в природе досадной помехи – завесы вещества, которая окружает чёрную дыру во время катастрофы и мешает наблюдениям. Подтвердилось, что она состоит из остатков самой разрушенной звезды. Сильные взрывы, происходящие при падении вещества на «хищницу», выбрасывают часть падающей материи обратно.
«Из-за того что мы поймали это явление на ранней его стадии, мы сумели увидеть, как из окрестностей чёрной дыры истекает поток вещества со скоростью до десяти тысяч километров в секунду, который и образует завесу из пыли и осколочного материала», – рассказывает соавтор статьи Кейт Александер (Kate Alexander) из Северо-Западного университета США. – Уникальная возможность заглянуть за занавес впервые указала на происхождение экранирующего материала и позволила в реальном времени проследить за тем, как он окружает чёрную дыру».
По расчётам учёных, погибшее светило имело примерно солнечную массу, а погубившая его чёрная дыра была более чем в миллион раз массивнее.
Невероятно подробные наблюдения за AT2019qiz помогут многое понять о других подобных событиях, не зафиксированных в таких деталях.
Учёные уже сравнивают полученные данные с Розеттским камнем, который, как известно, стал ключом к расшифровке египетских иероглифов.
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о звезде, обглоданной чёрной дырой до самого сердца.
Источник
Чёрная дыра возле Солнца: невидимая звезда — пожирательница материи оказалась совсем близко
По словам астрофизиков, это объект редчайшего вида — космический «единорог», в существование которого мало кто верил.
Во-первых, находится в созвездии Единорога. Это по левую сторону от Ориона, меж тремя звёздами, образующими знаменитый зимний треугольник: Сириус, Процион, Бетельгейзе.
Фото © NASA / JPL-Caltech
А во-вторых, согласно расчётам, эта чёрная дыра весит всего-навсего три Солнца. Неправдоподобно мало для такого объекта: астрономы до недавних пор не верили, что это возможно. Лишь в 2019 году появились первые предположения о существовании столь мелких чёрных дыр.
Похоже, рядом с нами тёмная материя: нечто невидимое и огромное притаилось среди ближайших звёзд
Как нашли эту чёрную дыру
Дело в том, что у неё есть звезда-компаньон, притом весьма солидная и потому хорошо наблюдаемая — красный гигант. Это уже очень пожилая звезда, в ней почти закончилось топливо для ядерных реакций, и потому её чрезвычайно раздуло. Так вот, астрономы заметили, что нечто своим притяжением постоянно искажает её свет и даже вытягивает. И это нечто в телескопы не видно. Учёные пришли к выводу, что это и есть чёрная дыра — «единорог».
— Так же, как притяжение Луны воздействует на земные океаны, заставляет моря подниматься и опускаться, вызывая приливы и отливы, чёрная дыра вытягивает звезду в форму наподобие мяча для американского футбола, — объясняет соавтор исследования, астроном из Университета Огайо (США) Тодд Томпсон.
По этим же признакам в Обсерватории Апачи-Пойнт (это в американском Нью-Мексико) нашли по всему Млечному Пути ещё две сотни таких двойных систем: с видимой звездой и её невидимым братом. Надо сказать, дуэты, трио и прочие коллективы — очень распространённое в космосе явление. В случае с «единорогом» внешнее искажение его напарника позволяет предположить, что масса чёрной дыры — 3,3 Солнца.
— То, что мы проделали, представляет собой новый путь поиска чёрных дыр, но мы также потенциально идентифицировали одну из первых маломассивных чёрных дыр нового класса, о которых астрономы раньше не знали. Массы объектов говорят нам об их формировании и эволюции, они говорят нам об их природе, — рассказал учёный.
Насколько близко к нам чёрная дыра
Полторы тысячи световых лет. Такое расстояние представляется вполне безопасным, хотя по меркам астрономии оно весьма невелико. Стоит, правда, отметить, что не далее как год назад нашли чёрную дыру ещё ближе — в тысяче световых лет. Тем не менее Университет Огайо заявляет, что именно «единорог» — ближайшая к Земле из всех ныне известных.
Вот она где. Как найти на небе ближайшую к Земле чёрную дыру
Как возникают чёрные дыры
По современным представлениям это, так сказать, умершие звёзды: они отсветили положенный срок и вспыхнули сверхновыми — это значит, эффектно сбросили с себя массивную внешнюю оболочку. А ядро коллапсировало — схлопнулось. И астрономы привыкли считать, что в чёрную дыру могут схлопнуться только довольно массивные звёзды — скажем, в 10–15 Солнц. Как минимум пять. Логика требует этого потому, что только в таком случае их гравитация будет настолько мощной, чтобы не выпускать даже свет. А звёзды, например вдвое тяжелее нашей, должны, по идее, становиться пульсарами — нейтронными звёздами. Они тоже очень и очень плотные — представьте себе Солнце, сжатое в шарик диаметром километров в 10–20, но их гравитация не настолько мощна, чтобы полностью скрыть их от глаз наблюдателя. Да, кстати, Солнце не станет ни тем ни тем — оно закончит свою жизнь тихо-мирно без всякого взрыва, превратится в скромный белый карлик.
Фото © NASA / M. Helfenbein, Yale University / OPAC
Так вот, чёрные дыры бывают ещё и сверхмассивные — массой в миллионы Солнц. Такие монстры обитают в центрах галактик. Тут уже ничья смерть и не нужна — просто, согласно общему закону гравитации, громадное скопление звёзд в какой-то момент становится настолько плотным, что проваливается в неведомое нам пространство, спрятанное за «горизонтом событий».
Именно поэтому миниатюрный «единорожка» так озадачивает. Если действительно бывают такие маленькие чёрные дыры, значит, мы ещё многого не знаем о том, как они получаются и где ещё в окружающем нас космосе они могут прятаться.
Самое интересное из мира науки и технологий — в телеграм-канале автора.
Источник
Солнце поглощает черная дыра
Она почти такая же старая, как Вселенная, и такая же массивная, как 34 миллиарда Солнц. Он ест звезды на завтрак. А теперь оно собирается съесть нашу. Узрите великую и мощную черную дыру с броским именем J2157. Если она подошла достаточно близко к нашей Солнечной системе.
- Как быстро он уничтожит нас?
- Что будет с нашим Солнцем?
- Как же этим закончится вся жизнь на земле?
- А что, если черная дыра поглотит Солнце?
Черные дыры достаточно страшны. Они образуются, когда большие звезды взрываются в сверхновой. Самые распространенные черные дыры — звездные, они имеют диаметр всего 16 км в диаметре. Но они имеют массу звезды, по крайней мере, в десять раз большую, чем наше Солнце. Вся эта масса, сжатая в такой маленький диаметр, делает черные дыры чрезвычайно плотными. Если подойти слишком близко к окрестностям черной дыры, за ее горизонтом событий, ее экстремальное гравитационное притяжение превратит вас в спагетти-лапшу.
Но есть черные дыры настолько массивные, что они заставляют звездные черные дыры выглядеть малютками. Они называются сверхмассивные черные дыры. Эти чудовища таятся в центрах галактик и занимают пространство размером примерно с нашу Солнечную систему. Но большинство из них даже не приближаются к размерам черной дыры, например, J2157.
J2157 — самая быстрорастущая черная дыра в известной Вселенной. И она вторая по величине. Ее горизонт событий имеет радиус 670 астрономических единиц, что сопоставимо с расстоянием между Солнцем и Нептуном, умноженным на 22. Если это не достаточно страшно, то J2157 носит титул самой голодной черной дыры, которую мы знаем.
Чтобы оставаться в хорошей форме, она пожирает материю со скоростью около одного Солнца в день. А теперь, возьмите это чудовище и приблизьте его к нашей Солнечной системе. Можете себе представить, как это будет происходить.
Если бы J2157 смогла заменить сверхмассивную черную дыру, которая находится в центре нашей галактики Млечного Пути, для нас на Земле она выглядела бы в десять раз ярче, чем полная Луна. Благодаря невероятно большому аккреционному диску, материя, которую черная дыра собрала на своем пути к нам. И поскольку она всегда должна быть в центре внимания, чудовищная черная дыра затмила бы большинство звезд на небе.
Если бы черная дыра с массой менее 100 миллионов масс нашего Солнца вошла в нашу Солнечную систему, она не проглотила бы Солнце за один заход. Она постепенно начнет вытягивать материю из нашей звезды, пока от нее не останется только облако газа. В таком случае, можно было бы ожидать смертельного количества космической радиации, направляющейся к Земле. Но J2157 не так ведет дела. Черная дыра такого размера и массы поглотила бы Солнце в мгновение ока.
Но потеря Солнца была бы наименьшей из наших проблем. Наша планета может быть разорвана приливными силами черной дыры. Или она может быть обстреляна немыслимым количеством космической радиации. Или же может исчезнуть в горизонте событий черной дыры вместе с остальной частью Солнечной системы.
В любом случае, вы не выберетесь из этого живым. Но каким бы большим и страшным ни был J2157, помните, что он находится на безопасном расстоянии 12,5 миллиардов световых лет от нас.
Если вам понравилась статья, то добро пожаловать на канал А что если?
Источник
Поглотит ли чёрная дыра Млечный Путь и все солнечные системы в нашей галактике, если её не остановить?
Чёрная дыра в космологии — это, по сути, совокупность сильно сжатой массы. Проще говоря, если добавлять всё больше и больше массы к звезде или планете, или чему-то ещё — природа гравитации создаст притяжение настолько сильное, что даже лёгкие частицы не смогут ускользнуть.
Точка, откуда свет уже не может уйти, называется «горизонтом событий» чёрной дыры. Через этот горизонт или границу не может пройти никакая информация. Так сказать, дальнейших событий нет.
Самый центр чёрной дыры, где вся масса имеет наибольшее сжатие, называется сингулярностью.
Что означает «просто» сжатая масса? Если бы мы заменили наше Солнце чёрной дырой аналогичной массы, как это повлияло бы на нашу Землю? Загорать бы мы уже не смогли, но, в остальном, изменилось бы немного. Фактически, Земля продолжала бы вращаться по орбите, как будто ничего не произошло. И так продолжалось бы вечно, пока что-то не нарушило бы этот баланс.
Чёрные дыры и их гравитация не так уж и отличаются от других небесных тел. Небесные тела имеют массу. Чёрные дыры — это просто наиболее экстремальные скопления массы. Как правило, говорят о трёх видах чёрных дыр.
- Звёздная чёрная дыра — самая популярная и известная форма. Мы определяем их как средние по размеру. Их масса обычно примерно в 20 раз больше массы Солнца, а объём составляет около 15 км в диаметре. Такие чёрные дыры образуются, когда массивная звезда «схлопывается» сама по себе. Этот коллапс может вызвать сверхновую, которая выкинет часть вещества звезды в космос. Но в её прежнем центре вы найдете нашего новорождённого друга.
- Сверхмассивная чёрная дыра — это те объекты, которые вы найдёте в центре большинства галактик, и их размер варьируется. Они значительно массивнее звёздных черных дыр — по крайней мере, в сто тысяч раз или около того, или даже в миллиард раз. Они образуются одновременно с формированием окружающей их галактики. Но механизм их образования до сих пор не совсем понятен. Возможно, они возникают как звёздные черные дыры, а затем быстро продолжают питаться окружающим хаосом.
- Первичная чёрная дыра — самая маленькая. Мы называем их так, потому что их расцвет пришёлся на начало Большого взрыва. Их гипотетическое существование является следствием всего произошедшего хаоса. Они могли быть размером не больше атома, с массой большой горы или среднего человека.
Мы не можем с научной уверенностью сказать, что происходит в центре чёрных дыр. Что бы там ни было, наша физика не может этого описать или предсказать.
Это не значит, что сингулярность волшебна. Рассуждения о червоточинах или межпространственных воротах чаще всего бессмысленны и необоснованны. Наше понимание геометрии Вселенной бессильно в этих сингулярностях. Вероятно, это пока неизвестная категория сжатия массы, экзотическая форма материи или другое логическое продолжение наших нынешних представлений.
Решение этой проблемы придёт в уравнениях великого объединения, так сказать «теории всего». Мы найдем это с помощью комбинации квантовой механики и общей теории относительности. Эти теории — короли в описании квантового мира и макромира, но попытка их скомбинировать вместе пока терпит неудачу. Некоторые из наиболее популярных кандидатов на «теорию всего» — теория струн и теория квантовой гравитации.
Излучение Хокинга
Представьте себе пару виртуальных частиц, случайно возникающих где-то в космосе. Это происходит постоянно, что описывается тем, что мы называем квантовыми флуктуациями. Это реальное явление с наблюдаемыми (и подтверждёнными) эффектами. Пара является аннигиляторами друг друга. Это отрицательная и положительная энергия, равная нулю.
Если это происходит на краю черной дыры — на горизонте событий — эти пары частиц разделяются, прежде чем у них появляется шанс уничтожить друг друга. Одна из них падает в чёрную дыру, а другая улетает. Та, что улетает — это положительная энергия, а та, что падает — отрицательная энергия (антиматерия). Это и есть излучение Хокинга.
Улетевшие частицы будут обнаруживаемым излучением. Пока обнаружение безуспешно, но считается, что в конечном итоге это подтвердится.
Это явление приведёт к чистому отрицательному энергетическому воздействию на дыру — дыра получает отрицательную энергию. Это фактически означает, что черная дыра будет терять энергию, несмотря на то, что получает одну из расщеплённых частиц. Со временем этот чистый отрицательный эффект уменьшит дыру до точки, в которой она полностью исчезнет. Дыры испаряются.
Это излучение Хокинга — единственное, что во Вселенной может разрушить чёрную дыру. Это займёт много времени (триллионы лет), но, согласно этой ещё не подтверждённой гипотезе, это неизбежно.
Поглотит ли какая-нибудь чёрная дыра Вселенную?
Ответ состоит в том, что геометрическое расширение пространства может происходить как внутри дыры, так и снаружи. Это не окажет на нас воздействия, пока мы «слоняемся» вне дыры. Точно так же, как мы слоняемся в саду с очень глубоким колодцем.
Другой ответ, в настоящее время поддерживаемый нашими теориями, гласит, что чёрные дыры углубляют свои «колодцы» и растягивают пространство-время вместе с ними. Это в некоторой степени изменяет их горизонт событий, но не каким-либо экспоненциально неконтролируемым образом. Держитесь подальше от колодца, и всё будет хорошо.
Представьте себе вселенную всего с двумя объектами и ничего больше: бейсбольным мячом и бейсбольной битой. Оставьте их на противоположных концах известной Вселенной. На расстоянии 93 миллиарда световых лет друг от друга. Оставьте их в покое, достаточно надолго. И в конце концов они притянутся и встретятся друг с другом.
Если Закон всемирного тяготения работает с бейсбольной битой, почему чёрные дыры не сделают то же самое?
Современные космологи говорят нам, что Вселенная расширяется быстрее, чем гравитация стягивает самые дальние углы вместе. Это расширение подпитывается тем, что мы называем тёмной энергией, и это расширение превышает скорость света.
Следовательно, в реальной вселенной упомянутые мяч и бита никогда не встретятся, потому что пространство расширяется быстрее, чем работает сила притяжения. Однако внутри и вокруг галактик сила гравитации побеждает. Здесь она самая сильная. Вне галактик начинает побеждать расширение пространства.
Если экстраполировать это дальше, мы получим вечно расширяющуюся Вселенную с бесчисленными черными дырами там, где раньше были галактики. Или у нас будут галактики, которые имеют орбиты вокруг чёрных дыр. Кроме того, межзвездные кометы, планеты-изгои и так далее могут оставаться таковыми навсегда, если их пути находятся в стороне от притяжения галактик.
Источник