[ad_1]
В 2019 году астрономы сделали первое в истории прямое изображение черной дыры благодаря светящемуся в ее присутствии материалу.
Но многие черные дыры практически невозможно обнаружить.
Теперь другая команда, использующая космический телескоп Хаббл, похоже, наконец-то нашла то, чего никто раньше не видел: черную дыру, которая совершенно невидима.
Исследование, которое было размещено в Интернете и представлено для публикации в Astrophysical Journal, еще не прошло рецензирование.
Черные дыры — это то, что остается после смерти крупных звезд и коллапса их ядер.
Они невероятно плотные, с такой сильной гравитацией, что ничто не может двигаться достаточно быстро, чтобы избежать их, включая свет.
Астрономы заинтересованы в изучении черных дыр, потому что они могут многое рассказать нам о том, как умирают звезды.
Измеряя массы черных дыр, мы можем узнать, что происходило в последние моменты жизни звезд, когда их ядра разрушались, а их внешние слои выбрасывались.
Может показаться, что черные дыры невидимы по определению — ведь они заслужили свое название благодаря своей способности улавливать свет.
Но мы все еще можем обнаружить их по тому, как они взаимодействуют с другими объектами благодаря их сильной гравитации. Сотни маленьких черных дыр были обнаружены по тому, как они взаимодействуют с другими звездами.
Существует два различных подхода к такому обнаружению. В «рентгеновских двойных звездах», в которых звезда и черная дыра вращаются вокруг общего центра, испуская рентгеновские лучи, гравитационное поле черной дыры может притягивать материал от своего компаньона.
Материал вращается вокруг черной дыры, нагреваясь при этом от трения. Горячий материал ярко светится в рентгеновском свете, делая черную дыру видимой, а затем втягивается в черную дыру и исчезает.
Вы также можете обнаружить пары черных дыр, когда они сливаются вместе, закручиваясь по спирали внутрь и испуская короткие вспышки гравитационных волн, которые представляют собой рябь в пространстве-времени.
Однако есть много черных дыр-изгоев, которые дрейфуют в космосе, ни с чем не взаимодействуя, что затрудняет их обнаружение.
Это проблема, потому что если мы не можем обнаружить изолированные черные дыры, то мы не можем узнать о том, как они образовались, и о гибели звезд, из которых они произошли.
Новые темные горизонты
Чтобы обнаружить такую невидимую черную дыру, команде ученых пришлось объединить два разных типа наблюдений в течение нескольких лет.
Это впечатляющее достижение обещает новый способ обнаружения ранее неуловимого класса изолированных черных дыр.
Общая теория относительности Эйнштейна предсказывала, что массивные объекты будут искривлять свет, когда он проходит мимо них. Это означает, что любой свет, проходящий очень близко к невидимой черной дыре, но не достаточно близко, чтобы оказаться внутри нее, будет преломляться подобно свету, проходящему через линзу.
Это называется гравитационным линзированием, и его можно заметить, когда объект переднего плана выравнивается с объектом заднего плана, преломляя его свет. Этот метод уже использовался для изучения всего, от скоплений галактик до планет вокруг других звезд.
Авторы этого нового исследования объединили два типа наблюдений гравитационного линзирования в поисках черных дыр.
Все началось с того, что они заметили свет от далекой звезды, который внезапно увеличился, ненадолго сделал его ярче, прежде чем вернуться к нормальному состоянию.
Однако они не могли видеть какой-либо объект на переднем плане, который вызывал увеличение в процессе гравитационного линзирования. Это предполагало, что объект может быть одинокой черной дырой, чего никогда раньше не видели. Проблема заключалась в том, что это могла быть просто слабая звезда.
Выяснение того, была ли это черная дыра или слабая звезда, потребовало много работы, и именно здесь появился второй тип наблюдений гравитационного линзирования.
Авторы неоднократно делали снимки с помощью Хаббла в течение шести лет, измеряя, как далеко смещается звезда при отклонении ее света.
В конечном итоге это позволило им рассчитать массу и расстояние до объекта, вызвавшего эффект линзы. Они обнаружили, что его масса примерно в семь раз превышает массу нашего Солнца, и оно находится на расстоянии около 5000 световых лет от нас, что звучит далеко, но на самом деле оно относительно близко.
Звезда такого размера и такого близкого расстояния должна быть нам видна. Поскольку мы ее не видим, они пришли к выводу, что это должна быть изолированная черная дыра.
Сделать так много наблюдений с такой обсерваторией, как Хаббл, непросто. Телескоп очень популярен и для своего времени имеет большую конкуренцию.
И, учитывая сложность подтверждения такого объекта, вы можете подумать, что перспективы найти больше таких объектов невелики. К счастью, мы находимся в начале революции в астрономии.
Это стало возможным благодаря оборудованию нового поколения, в том числе текущему обзору Gaia, а также обсерватории Веры Рубин и римскому космическому телескопу Нэнси Грейс, которые будут проводить повторные измерения больших участков неба с беспрецедентной детализацией.
Это будет иметь огромное значение для всех областей астрономии. Регулярные высокоточные измерения такой большой части неба позволят нам массово исследовать явления, которые меняются в очень короткие промежутки времени.
Мы будем по-новому изучать такие разные вещи, как астероиды, взрывающиеся звезды, известные как сверхновые, и планеты вокруг других звезд.
Когда дело доходит до поиска невидимых черных дыр, это означает, что вместо того, чтобы праздновать обнаружение одной, мы можем вскоре найти так много, что это станет рутиной.
Это позволит нам заполнить пробелы в нашем понимании гибели звезд и образования черных дыр.
В конце концов, невидимым черным дырам галактики будет гораздо труднее спрятаться.
Авторы Адам Макмастер, Эндрю Нортон, Открытый университет.
Источник: Разговор.
[ad_2]
Source