Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Сколько звезд «съедают» черные дыры

17.06.2013 Наука и жизнь

Черные дыры сливающихся галактик поглощают меньше звезд, чем должны были бы.

В центре большинства галактик находится как минимум одна сверхмассивная чёрная дыра, которую окружает плотное центральное звёздное скопление – ядро галактики. Чёрная дыра на то и тёмная, что она не излучает. Но излучает вещество, которое на протяжении падения на сверхмассивный объект нагревается до высоких температур – это излучение возможно «заметить» посредством телескопов.

Разрушение звезды приливными силами вблизи чёрной дыры. (Источник: NASA/CXC/M.Weiss; X-ray: NASA / CXC / MPE / S.Komossa et al.; Optical: ESO / MPE / S.Komossa) Разрушение звезды приливными силами. Вещество звезды падает на чёрную дыру и излучает рентгеновские лучи. Ниже представлены эти с трёх телескопов (по оси Y — яркость рентгеновских лучей, по оси X — протяженность волны). (Источник: NASA.) Звезда, скорость которой появилась в «конусе утрат».

ЧД — чёрная дыра; rзахв — радиус захвата. (Источник: сайт статьи с ПО для расчётов http://td.lpi.ru/~eugvas/losscone/) Слияние чёрных дыр.Сколько звезд «съедают» черные дыры Inspiral – начало, чёрные дыры неспешно приближаются друг к другу. Merger – само слияние с испусканием гравитационных волн (ниже продемонстрирована их регистрация). Ringdown – финал, одиночная чёрная дыра. (Источник: LIGO, NSF, Aurore Simonnet‹ ›

В активных галактиках имеется газовые скопления, каковые питают чёрную дыру и тем самым разрешают её подметить. Но большинство галактик (около 90 процентов) неактивны – они «молчат», по причине того, что в них нет газовых скоплений. В неактивных галактиках единственный источник вещества для чёрной дыры – звёзды, каковые иногда оказываются через чур близко к ней.

В то время, когда такая «неосторожная» звезда разрушается приливными силами, астрологи фиксируют событие приливного разрушения (TDE) (англ. tidal disruption event; смоделированное разрушение звезды возможно взглянуть тут).

Сейчас зафиксировано всего около пятидесяти вспышек от TDE, а в среднем на одну галактику одна звезда разрушается раз в 10–100 тыс. лет. И в случае если мы откуда и можем получить данные о том, что происходит в центре неактивной галактики, то лишь от TDE.

Посредством данных, взятых от TDE, астрофизики строят модели устройства галактики, и самая несложная теоретическая модель – галактика со сферическим ядром, в центре которого находится сверхмассивная чёрная дыра. Около неё вращаются звёзды, каковые диффундируют в пространстве скоростей, иными словами, меняют направление собственного перемещения при прохождении вблизи друг от друга, подобно тому, как меняют собственную траекторию бильярдные шары при столкновении.

Но в случае если бильярдный шар, дабы попасть в лузу, обязан двигаться прямо по направлению к ней, то у звезды более широкий диапазон направлений: её вектор скорости обязан пребывать в пределах так именуемого конуса утрат, тогда она будет захвачена и уничтожена гравитацией чёрной дыры. В соответствии с данной несложной моделью захват звёзд обязан происходить приблизительно раз в 1–10 тыс. лет, другими словами пара чаще, чем он происходит в действительности. Модель возможно дополнить, учтя, к примеру, к примеру различия в звездных весах, но у дополненной модели темп захвата лишь возрастает.

До сих пор в научной литературе обсуждался только один механизм, что может уменьшить темп захвата звёзд – в случае если большая часть звёзд с малым моментом импульса провалится сквозь землю. Что это указывает, возможно представить на примере диффузии газа: пускай хаотично движущиеся молекулы газа поглощаются на стенке сосуда, тогда, в случае если убрать ближайшие к стенке последовательности молекул, количество поглощаемых молекул за единицу времени уменьшится, поскольку дальним молекулам ещё необходимо добраться до стены.

Так же и с чёрной дырой: в случае если убрать звёзды из центра, темп захвата уменьшится. Звёзды, само собой разумеется, запрещено просто так забрать и убрать, но в случае если в центре галактики находится двойная чёрная дыра, то налетающая на неё звезда возможно выброшена за пределы галактики, совершив так называемый гравитационный манёвр. Второе наименование этого явления – эффект рогатки.

По закону сохранения энергии, в то время, когда звезда приобретает ускорение, другими словами добавку к собственной кинетической энергии, энергия двойной чёрной дыры обязана уменьшиться. В следствии чёрные дыры становятся ближе друг к другу и начинают сливаться. И, как подтверждено недавним сенсационным открытием, на последних этапах слияния чёрных дыр часть энергии излучается в виде гравитационных волн. (Тут возможно взглянуть компьютерную симуляцию столкновения галактик Андромеды и Млечного Пути.)

Не смотря на то, что при слиянии галактик темп захвата может уменьшаться, одновременно с этим отмечается и противоположный эффект. Ядро любой галактики, которая появилась в следствии слияния, мало отличается от сферы. В несферическом ядре звёзды посильнее перемешиваются, исходя из этого больше звёздных орбит пролегает около чёрной дыры.

Из-за слияния темп захвата будет возрастать, не смотря на то, что эффект рогатки обязан его уменьшать. Чтобы выяснить, как эти противоположные эффекты повлияют на темп захвата, выпускники МФТИ Кирилл Лежнин и Евгений Васильев проанализировали, как изменяется темп захвата при различных весах центральной чёрной дыры, при различных геометриях центральных скоплений, при различных начальных условиях.

Оказалось, что удаление звёзд из центра гравитационным манёвром имеет значение лишь для «сферической галактики в вакууме», но при слиянии галактик будет иметь место хотя бы малая несферичность. В итоге разрушению обязана подвергнуться в среднем одна звезда за 10 тыс. лет.

С одной стороны, это согласуется с прошлыми результатами теоретических расчётов, а с другой же – появляется вопрос о том, из-за чего замечаемый темп событий приливного разрушения ниже, чем предвещают теоретические модели. Полученные результаты исследователи их коллеги из Физического института и Оксфордского университета им. П. Н. Лебедева РАН разместили в The Astrophysical Journal.

По словам Кирилла Лежнина, им удалось продемонстрировать, что «…замечаемый низкий темп захвата нельзя объяснить посредством результата рогатки. Значит, необходимо искать механизм, выходящий за пределы изучения звёздной динамики. Быть может, событий приливного разрушения происходит столько, сколько мы посчитали.

Тогда нужно думать, из-за чего мы их можем не видеть».

По данным пресс-службы МФТИ.

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

ЧЁРНАЯ ДЫРА [И вся наша Вселенная в ней]


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , ,