Невидимые объекты, скрытая масса, чёрные дыры...

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

10 жутких предложений о том, что случится, если вы попадёте в чёрную дыру

Черные дыры по-прежнему остаются для ученых загадкой, бросающей вызов постулатам современной физики. Мы с трудом понимаем принцип их существования и практически не понимаем, чем же они на самом деле являются и что они делают. И узнать это невозможно. По крайней мере с текущим уровнем технологий, которыми обладает человечество. Единственное, что нам остается, это наблюдать за ними и выдвигать предположения по поводу того, на что они способны. Один же самый популярный вопрос в отношении черных дыр звучит следующим образом: что вас будет ожидать, если попадете в черную дыру? Разберем 10 наиболее жутких теорий, дающих ответ на этот вопрос.
Клонирование

Информационный парадокс черных дыр ставит в тупик ученых уже не одну сотню лет. Эта загадка породила бесчисленное количество споров на тему того, что же на самом деле произойдет, как только вы попадете в черную дыру. Чтобы было проще понять этот парадокс, разберем пример с гипотетической Люси. Летите вы себе такой с Люси в черную дыру, и в последнюю секунду она решает туда не попадать и сейчас наблюдает за тем, как вас туда засасывает. Люси видит, что с приближением к черной дыре ваше тело начинает медленно растягиваться и в конце концов расщепляется на атомы. Люси думает, что вы погибли и благодарна судьбе, что не послушала вас и не отправилась вслед.
Однако погодите. Ведь история заканчивается совсем не так. Вы на самом деле остаетесь живы и продолжаете углубляться в бесконечность черной дыры. Что произойдет с вам дальше — не суть нашего вопроса. Самое интересное заключается в том, что вы остались живы, хотя Люси видела, как вы погибли.
Это и есть информационный парадокс черной дыры. Это никакая не иллюзия, и Люси не потеряла рассудок. Это то, что есть на самом деле. Законы физики говорят нам, что вы можете быть одновременно мертвым за пределами черной дыры и живым, находясь в ней. Некоторые ученые теоретизируют на тему того, что это совсем никакой не парадокс, так как вы просто не можете наблюдать за двумя реальностями одновременно. Другие указывают на клонирование (на возможность существования другого вас в другой реальности) как на возможный вариант решения этого парадокса, даже несмотря на то, что это бросает вызов законам квантовой механики, касающимся процесса сохранения информации.
Определенного ответа для решения этого парадокса нет (пока). Возможно, через тысячи лет человечество сможет разобраться в том, что же на самом деле происходит. Однако уже точно известно, что Люси с собой в путешествия брать больше не стоит.
Спагеттификация

Есть предположение, согласно которому как только вы попадете в горизонт событий черной дыры, то начнете испытывать мощное растяжение, вызванное большой приливной силой в очень сильном неоднородном гравитационном поле. Как только вы начнете падать в черную дыру, на ваше тело начнут воздействовать силы, которые в конечном итоге вас разорвут на мелкие кусочки (скорее даже частицы).
Более того, если вы будете падать в черную дыру сначала головой, то она настолько отдалится от вашего тела, что вы начнете выглядеть как спагетти. Суть заключается в разности ускорения из-за гравитации, которая будет воздействовать на вашу голову и ноги. Она будет настолько колоссальной, что вы вытянетесь как спагетти или лапша, если хотите. Отсюда и название — спагеттификация.
Искажение света, пространства и времени

Первое, что заметит любой, перед тем как попадет в горизонт событий черной дыры, будет то, насколько другими станут свет, пространство и время. Как только вы попадете внутрь, законы физики (те, которые известны нам) перестанут для вас существовать, и в силу вступят совсем иные силы.
Бесконечный уровень гравитации, который производит сингулярность, находящаяся в центре черной дыры, способна искривлять пространство, пускать время вспять и изменять до неузнаваемости свет. Из-за этого ваше восприятие того, что сейчас происходит, будет полностью отличаться о того, что происходило до того момента, как вы попали в горизонт событий. Конечно же, длиться это будет ровно до того момента, пока вы полностью не будете поглощены бесконечной тьмой и уже не будете в состоянии вообще что-либо воспринимать.
Путешествие во времени

Величайшие физики, жившие на нашей планете, такие как Эйнштейн и Хокинг, теоретизировали в свое время на тему того, что путешествие во времени в будущее будет возможно благодаря использованию внутренних законов черных дыр. Как указывалось ранее, обычные законы физики внутри черной дыры перестают действовать и на главную роль выходят совершенно иные. Одна из вещей, которая отличает черные дыры от нашего мира, это то, как в них течет время.
Гравитация внутри черной дыры настолько мощная, что способна искривлять время. Учитывая это, можно предположить, что искривление времени открывает возможность путешествия в нем. Поэтому если научиться использовать столь разительные отличия между пространством внутри и снаружи горизонта событий, то, вполне возможно, за счет гравитационного замедления времени мы сможем отправиться в будущее, где вы по-прежнему останетесь молоды, в то время как ваши друзья уже состарятся.
Конечно же, не стоит забывать, что мы пока не придумали не то что способа путешествия через черные дыры, мы даже не знаем, как до них добраться и, что более важно, пережить все это.
С вами ничего не произойдет

Если у нас однажды появится выбор, через какую черную дыру совершить путешествие, то, вероятнее всего, стоит выбрать какую-нибудь сверхмассивную черную дыру или черную дыру Керра.
Если мы когда-нибудь сможем добраться до черной дыры, расположенной в центре нашей галактики, которая находится примерно в 25 000 световых годах от нас и примерно в 4,3 миллиона раз массивнее нашего Солнца, то, возможно, мы сможем совершенно безопасно для нашего здоровья через нее пройти. Концепция этой идеи заключается в том, что гравитационные силы дыры, воздействующие на того, кто в нее захочет попасть, будут совсем незначительными ввиду того, что горизонт событий расположен гораздо дальше от центра черной дыры. Таким образом вы сможете остаться живым внутри горизонта событий и умрете только от голода и обезвоживания, а, возможно, и от того, что попадете наконец в сингулярность. Здесь можно делать ставки, что произойдет раньше, потому что более точного ответа пока нет.
Более того, теоретически имеется возможность остаться в живых и прожить оставшуюся жизнь внутри черной дыры Керра, являющейся совершенно уникальным типом черных дыр, теория о которых впервые была предложена в 1963 году новозеландским математиком и астрофизиком Ройем Керром. Тогда он предположил, что если черные дыры образуются из умирающих двоичных нейтронных звезд, то внутрь такой черной дыры можно будет попасть совершенно целым и невредимым, так как центробежная сила будет препятствовать возникновению сингулярности в ее центре. Отсутствие сингулярности в центре черной дыры, в свою очередь, будет означать, что вам не нужно будет бояться бесконечных гравитационных сил и вы сможете выжить.
Согласно Эйнштейну, до самого конца вы не поймете, что происходит

Эйнштейн предположил, что если добиться определенного уровня свободного падения, то можно отменить воздействие (или даже скорее восприятие) сил гравитации. Это означает, что если человек при свободном падении перестанет ощущать свой собственный вес, любая вещь, которая будет брошена в черную дыру вместе с ним, не будет казаться падающей. Скорее будет казаться, что она будет парить.
Эйнштейн развил эту идею и на ее основе вывел всемирно известную общую теорию относительности, его, пожалуй, самую удачную мысль. И возможно, это будет самой счастливой мыслью и для вас, если вы попадете в черную дыру. Даже если вы будете падать в бог его знает что, вы все равно не сможете понять, что вы именно падаете, до тех пор пока не попадете в сингулярность. Однако если в этот момент кто-то за вами сможет наблюдать со стороны, то они определенно будут видеть, что вы именно падаете. Все это связанно с восприятием. Чтобы вас ни окружало, оно будет падать относительно вас (и в результате вы не сможете понять, что падаете), в то время как для всех тех, кто будет за вами следить, это будет не так.
Белая дыра

Известно, что черные дыры в конечном итоге поглощают абсолютно все, что попадает в их горизонт событий. Даже свет не может избежать трагичной участи. Менее же известно то, что происходит со всеми этими обреченными частицами дальше. Согласно одной из теорий, все, что попадает в черную дыру с одного конца, выбирается наружу с другого конца. И этим вторым концом является так называемая белая дыра.
Конечно же, никто до сих пор никаких белых дыр не видел (да и черных тоже, откровенно говоря. Мы знаем об их существовании лишь благодаря их мощному гравитационному воздействию), поэтому никто с уверенностью не может сказать, белые ли они на самом деле. Однако причиной, по которой их так называют, является то, что белые дыры представляют собой полную противоположность тому, чем являются черные дыры. Вместо поглощения всего вокруг, они, наоборот, выплевывают все то, что находится внутри них. И как и в случае с черной дырой, от которой убежать не получится, попади вы в ее горизонт событий, так и с белой дырой все то же самое. Только наоборот: попасть вы в нее не сможете.
Если кратко: белая дыра выплевывает все то, что было поглощено черной дырой, в альтернативную Вселенную. Эта теория в некоторой степени заставила физиков задуматься о возможности того, что белые дыры являются основой создания нашей Вселенной такой, какой мы ее знаем. И если вы когда-нибудь попадете в черную дыру и каким-то образом выживете и сможете выйти с другой стороны через белую дыру в альтернативной Вселенной, то обратно в нашу Вселенную вы уже вернуться никогда не сможете.
Будете следить за историей развития Вселенной

Как уже упоминалось ранее, есть вероятность наличия черных дыр без сингулярности в их центре. Вместо этого в центре будет находиться так называемая кротовая нора. Если мы найдем способ путешествия через кротовую нору, то, скорее всего, станем свидетелем истории эволюции Вселенной, за которым можно будет наблюдать на всем протяжении к тому, что бы ни находилось на другом конце кротовой норы. Будет это выглядеть так, как если бы кто-то запустил видеоролик с историей Вселенной в бесконечно быстрой перемотке.
К сожалению, история эта будет иметь все же плохой конец. Чем быстрее станет двигаться картинка, тем быстрее вы будете приближаться к своей смерти. Свет будет становиться все более и более синесмещенным и заряженным до тех пор, пока полностью вас не зажарит заживо своим излучением.
Путешествие в параллельную Вселенную

Если однажды попадете в черную дыру, осознанно ли или случайно, то первое, что нужно сделать, постараться оглядеться. Может быть, вы таким образом сможете найти выход, кто знает. Даже если окажется, что вернуться в ту Вселенную, откуда вы прибыли, уже не получится, то оказаться в параллельной Вселенной может оказаться не таким уж и плохим концом вашего путешествия.
Физики теоретизируют о том, что как только вы достигнете сингулярности черной дыры, она может послужить для вас своего рода мостом между этой и альтернативной реальностью, или так называемой «параллельной Вселенной». Что происходит в этой новой Вселенной — остается загадкой и полем для нашего воображения. Некоторые теории даже предполагают, что существует бесконечное число альтернативных Вселенных, в каждой из которых имеется равное число совершенно разных «вас».
Никогда не задумывались о сделанных в вашей жизни выборах? Что было бы, если бы вы устроились не на эту, а на ту работу, познакомились с той девчонкой или парнем, вместо того чтобы просиживать каждый день за компьютером? Стали бы вы богаче или беднее, если бы не сделали или не сделали то, что вас однажды попросили? Так вот, в альтернативной Вселенной у вас появится шанс это выяснить.
Вы станете частью Вселенной

Хокинг когда-то предположил, что определенные частицы, попадающие в черную дыру, проходят своего рода процесс фильтрации на положительно заряженные и отрицательно заряженные. Частицы эти очень медленно поглощаются черной дырой. С погружением в нее отрицательно заряженные частицы теряют свою массу. Положительно же заряженные частицы обладают достаточной энергией для того, чтобы оставаться снаружи черной дыры в качестве излучения.
Согласно Хокингу, черные дыры медленно, но верно теряют свою массу и становятся горячее. В конце концов они взрываются и разбрасывают свое содержимое, называемое излучением Хокинга, обратно во Вселенную. Это, по крайней мере в теории, означает то, что вы сможете стать частью Вселенной, как Феникс, возродившийся из атомного пепла.
Бонус: Вы просто… умрете

Иногда мы очень любим игнорировать самые очевидные и страшные последствия того или иного события, будучи ослепленными вероятностью более радостных стечений обстоятельств.
Как бы по-садистски это ни звучало, наиболее вероятным результатом вашего падения в черную дыру станет то, что еще до того момента, как вы просто сможете понять свое присутствие внутри нее, от вас не останется даже праха. У вас даже не будет времени, чтобы понять то, что вы стали свидетелем того, о чем физики говорят как о ключе к пониманию загадок Вселенной.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Наконец-то создан алгоритм, который позволит на самом деле увидеть чёрную дыру

Аспирантка Массачусетского технологического института Кэти Бауман и ее команда разработали алгоритм, благодаря которому мы наконец-то сможем увидеть, как на самом деле выглядит черная дыра. Все изображения черных дыр, которые вы когда-либо видели, включая то, которое находится выше, на самом деле являются обычными художественными интерпретациями (видением, или вымыслом, если хотите).
Для того чтобы получить настоящее изображение, скажем, сверхмассивной черной дыры, находящейся в центре нашей галактики, нам потребуется невероятных размеров телескоп с диаметром линзы, практически равной диаметру нашей планеты. Штуку таких размеров построить невозможно, поэтому на помощь может прийти алгоритм Бауман, получивший название Беспрерывная реконструкция изображения высокого разрешения (Continuous High-resolution Image Reconstruction, или CHIRP), которая будет строится на базе данных, полученных с телескопа горизонта событий (Event Horizon Telescope).
Телескоп горизонта событий объединяет множество радиотелескопов по всему миру. Такая мощность позволяет не только пробиваться через плотные космические облака газа и пыли, но и добиваться максимального разрешения изображения. Интереса ради отметим, что астрономы уже привыкли считать этот массив единым целым, одним гигантским телескопом размером с Землю. Но не все так просто. Есть проблема, которая заключается в том, что не все телескопы из этого гигантского массива способны получать данные в одно и то же время. Виной тому является все та же космическая пыль. Решить эту проблему может алгоритм CHIRP. Он способен отфильтровать все атмосферные шумы, которые мешают поступлению сигнала, и в конце концов создать на базе полученных данных изображение намного чище, чем предлагают другие аналогичные алгоритмы.
Один из авторов алгоритма, Майкл Джонсон, пошутил в интервью PopSci о том, что благодаря этому алгоритму ученые теперь «смогут снимать настоящие фильмы о том, чем питаются черные дыры». Но для начала было бы неплохо получить хотя бы статичное изображение этого уникального космического феномена и уже наконец убедиться, действительно ли настоящие черные дыры имеют что-то общее с тем, что мы могли видеть в «Интерстеллар».
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://www.youtube.com/watch?v=6WvAP5Q7qxM
Существа с чёрных Дыр 12.06.2016 Ужас Чёрной Дыры

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Астрономы обнаружили рождающую звезды черную дыру




Международная группа астрофизиков провела наблюдения за отдаленным галактическим скоплением и обнаружила, что источником газа, падающего на ядро галактики, являются холодные молекулярные облака. Приближаясь к сверхмассивной черной дыре, это межзвездное вещество активирует процессы образования звезд. Статья опубликована в журнале Nature.
Ученые исследовали кластер галактик Abell 2597, удаленный от Земли на миллиард световых лет, с помощью Большого телескопа в Паранальской обсерватории, что расположена в пустыне Атакама в Чили. Они изучили расположение и движение холодного газа, который, как оказалось, образует массивный аккреционный поток в сторону черной дыры, расположенной в центре ярчайшей галактики скопления (BCG) — гигантской эллиптической галактики, окруженной плотным облаком горячей плазмы.
Оказалось, что горячий ионизированный газ является всего лишь оболочкой, внутри которой находятся намного более холодные и массивные молекулярные облака. При определенных условиях они устремляются к поверхности черной дыры, что, в свою очередь, поддерживает процессы звездообразования в межзвездной среде поблизости от ядра галактики. Расстояние, на которое растянулся падающий холодный газ, оценивается астрономами от нескольких до десятков парсеков, а масса молекулярных облаков — в миллион планет Земля.
Открытие меняет привычное представление, согласно которому черные дыры питают облака раскаленного газа.
Аккреционным потоком называется вещество, которое притягивается гравитацией массивного тела. В случае черных дыр материя разгоняется до огромных скоростей, вращаясь на орбите в виде сверхгорячего аккреционного диска.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Стивен Хокинг раскрыл тайну черных дыр


Физики-теоретики Стивен Хокинг, Малкольм Перри и Эндрю Строминжер предложили решение парадокса потери информации в черных дырах. Эта проблема многими учеными считается одной из самых важных в физике, поскольку связана с детерминированностью мира — тем, как прошлое, настоящее и будущее влияют друг на друга.
Сущность проблемы информационного парадокса черных дыр сводится к следующему. Согласно простейшей версии теоремы «об отсутствии волос», незаряженные и невращающиеся черные дыры, описанные в пространстве-времени Шварцшильда, характеризуются только одним параметром — массой. Слово «волосы» в этом случае используется в качестве метафоры для обозначения других параметров и предложено физиком Джоном Уилером.
Парадокс означает, что нет никакого способа отличить друг от друга черные дыры, имеющие равные массы. Материя, попадающая в черную дыру, впоследствии испаряется благодаря излучению Хокинга, и неясно, что происходит с переносимой ею ранее информацией. В широком смысле это может означать, как отметил Строминжер в интервью редактору Сету Флетчеру для Scientific American, недетерминированность мира: настоящее не определяет будущее и не может быть использовано для полной реконструкции прошлого.
О новом открытии Хокинг впервые заявил 25 августа 2015 года, выступая на конференции в Королевском технологическом институте в Стокгольме. Тогда он заинтриговал научную общественность готовящейся статьей, посвященной решению парадокса черных дыр. «Информация сохраняется не внутри, как можно было бы ожидать, а на горизонте событий черной дыры», — заявил тогда ученый. Он также упомянул супертрансляции, используемые авторами в работе (о них — ниже), исследование которых Строминжером вдохновило Хокинга на написание статьи. «Идея в том, что супертрансляции есть голограмма падающих частиц, — сказал Хокинг. — Они содержат всю информацию, которая иначе могла бы быть утеряна». Рассказал ученый и о перспективах использования информации из черных дыр. «Для всех практических целей информация теряется», — сказал Хокинг. По его словам, черные дыры возвращают информацию в «хаотической и бесполезной форме».
В своей лекции, организованной на день раньше, 24 августа, Хокинг рассказал о черных дырах как туннелях в другие вселенные. «Если черная дыра достаточно большая и вращается, она может быть мостом в другую вселенную. Но пройдя по нему, вы не вернетесь в нашу», — сказал физик. Представленные на конференции соображения Хокинг изложил 3 сентября в препринте на сайте arXiv.org. Сама работа Хокинга в соавторстве с Перри и Строминжером была опубликована там же 5 января 2016 года.
Малкольм Перри, Эндрю Строминжер и Стивен Хокинг (слева направо) Фото: Anna N. Zytkow / scientificamerican.com Ранее (с середины 1970-х годов) Хокинг полагал, что в черных дырах информация не сохраняется. По этому вопросу в 1997 году он и Кип Торн заключили пари с американским физиком-теоретиком Джонном Прескиллом. Точка зрения Хокинга об информационном парадоксе черных дыр изменилась после прогресса в теории струн.
В 1996 году в рамках теории струн Строминджер и Кумрун Вафа продемонстрировали вывод выражения для энтропии черных дыр, впервыеполученного термодинамическим способом израильским физиком Якобом Бекенштейном в 1973 году. Их вывод указывает на то, что при испарении черных дыр сохраняется унитарность квантовой механики (связанная с непротиворечивой интерпретацией вероятности), что ранее Хокинг подвергал сомнению.
В опубликованной в 2005 году работе британский ученый попробовал качественно объяснить сохранение информации в черной дыре при помощи техники функционального интеграла, взятого по пространству с тривиальной топологией. Эти же результаты следовали из предложеннойв 1998 году Хуаном Малдасеной в рамках теории струн идеи AdS/CFT-соответствия. Она, в свою очередь, основана на голографическом принципе, предложенном в 1993 году нидерландским физиком-теоретиком Герардом т’Хоофтом(этот ученый 5 сентября 2015 года опубликовал препринт с альтернативным способом сохранения информации черной дырой).
В новой работе ученые основывались на исследованиях 1960-х годов. Тогда физики Стивен Вайнберг и другие предложили концепцию супертрансляций (их не стоит путать с одноименным термином, используемым в суперматематике). Кроме того, авторы использовали результаты Строминжера и соавторов, из которых следовало наличие у черной дыры так называемых мягких волос. Строминжер использовал известные из квантовой электродинамики мягкие фотоны — кванты электромагнитного излучения большой длины волны, используемые в перенормировках (процедурах устранения расходимостей в квантовой теории поля). Такие частицы обладают малой энергией и при описании вакуумного состояния (с наименьшей энергией) приводят к появлению нового квантового состояния, характеризующегося угловым моментом (поскольку таковой есть у фотона).
Строминжер заинтересовался вопросом, будет ли отличным первоначальное квантовое состояние системы от последующего в случае, если положить длину волны фотона бесконечной (то есть посчитать его энергию равной нулю). Вычисления показали, что квантовое состояние системы в этом случае изменится. Мягкие гравитоны и фотоны в пределе бесконечной длины волны существуют на границах пространства-времени. В приложении к черным дырам оказывается, что мягкие частицы локализуются на горизонте событий — трехмерной голограмме четырехмерной пространственно-временной дыры.
Говоря о супертрансляциях, ученые имеют в виду преобразования идентичных световых лучей, существующих на горизонте событий черной дыры. В 1960-х годах супертрансляции использовались для описания световых лучей на бесконечности пространства-времени, а не горизонте событий черных дыр. Строминжер пояснил идею супертрансляции на примере совокупности бесконечно длинных и идентичных друг другу соломинок. Если одну из них переместить вверх или вниз относительно других, можно ли считать такое перемещение реальным? Исследования ученых дали положительный ответ на этот вопрос.

Герард т’Хоофт и Стивен Хокинг Фото: Håkan Lindgren / kth.se
Выступление Стивена Хокинга Фото: Håkan Lindgren / kth.se «Если вы сравните две черные дыры, которые отличаются только добавлением мягкого фотона, который не изменяет энергию, вы получите разные черные дыры. А потом вы позволите им испариться. В этом случае они должны испариться во что-то отличное друг от друга. Мы даем точную формулу, являющуюся одним из главных результатов нашей работы, описывающую отличия в квантовом состоянии черной дыры, в которую был или не был добавлен мягкий фотон», — рассказал в интервью Scientific American Строминжер.
Физик отметил, что в ходе проведенного исследования ему удалось сформулировать 35 перспективных задач, решение каждой из которых может занять до нескольких месяцев. «Если у нас есть все ингредиенты для понимания квантовой динамики черных дыр, это делает возможным подсчет количества голографических пикселей», — сказал он. В дальнейшем Строминжер с соавторами собирается изучать не супертрансляции, а суперротации. Используя аналогию с одинаковыми бесконечно длинными соломинками, можно сказать, что в этом случае последние меняются местами друг с другом (одна соломинка совершает вращение вокруг другой).
«Они (суперротации) представляют собой еще один вид симметрии на бесконечности, где вы не просто перемещаете световые лучи вверх и вниз, а позволяете им двигаться друг относительно друга», — сказал Строминжер. Такие преобразования ученые начали изучать около десяти лет назад, а прогресс в их понимании достигнут лишь в последние два года. Свое видение новой работы Хокинг, отметивший 8 января свое 74-летие, представит на лекциях, которые 26 января и 2 февраля будет транслировать BBC Radio 4.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Черные дыры, теория струн и дуальное описание природы


Недавно физики представили расчеты, согласно которым пространства с плоской метрикой (а это в том числе и наша Вселенная) могут быть голограммами. В своей работе авторы использовали идею AdS/CFT-соответствия (anti-de Sitter / conformal field theory correspondence) между конформной теорией поля и гравитацией. На частном примере такого соответствия ученые показали эквивалентность описания этих двух теорий. Так что же такое голографическая Вселенная и при чем тут черные дыры, дуальность и теория струн?
В основе этой работы лежит так называемый голографический принцип, утверждающий, что для математического описания какого-либо мира достаточно информации, которая содержится на его внешней границе: представление об объекте большей размерности в этом случае можно получить из «голограмм», имеющих меньшую размерность. Предложенный в 1993 году нидерландским физиком Герардом’т Хоофтом принцип применительно к теории струн (называемой также M-теорией или современной математической физикой) воплотился в идее AdS/CFT-соответствия, на которое в 1998 году указал американский физик-теоретик аргентинского происхождения Хуан Малдасена.
Герард ’т Хоофт Фото: Wammes Waggel / Wikipedia В этом соответствии описание гравитации в пятимерном пространстве анти-де Ситтера — пространстве отрицательной кривизны (то есть с геометрией Лобачевского) — при помощи теории суперструн оказывается эквивалентным некоторому пределу четырехмерной суперсимметричной теории Янга-Миллса, определенной на четырехмерной границе пятимерия. В несуперсимметричном случае четырехмерная теория Янга Миллса составляет основу Стандартной модели — теории наблюдаемых взаимодействий элементарных частиц. Теория же суперструн, базирующаяся на предположении существования на планковских масштабах гипотетических одномерных объектов — струн — описывает пятимерие. Приставка «супер» при этом означает наличие симметрии, в которой у каждой элементарной частицы имеется свой суперпартнер с противоположной квантовой статистикой.
Эквивалентность описания означает, что между наблюдаемыми теориями существует однозначная связь — дуальность. Математически это проявляется в наличии соотношения, позволяющего рассчитать параметры взаимодействий частиц (или струн) одной из теорий, если известны таковые для другой. При этом никакого другого способа это сделать для первой теории нет. Идею дуальности и голографический принцип иллюстрируют два примера, демонстрирующие удобство таких аналогий при описании явлений в масштабах от элементарных частиц до вселенной. Вероятно, такое удобство имеет фундаментальные основания и является одним из свойств природы.
Изображение: www.nature.com Согласно голографическому принципу, две вселенные различных размерностей могут иметь эквивалентное описание. Физики показали это на примере AdS/CFT между пятимерным пространством анти де-Ситтера и его четырехмерной границей. В результате оказалось, что пятимерное пространство описывается как четырехмерная голограмма на своей границе. Черная дыра в таком подходе, существуя в пятимерии, в четырехмерии проявляет себя в виде излучения.
Работа физиков из Индии, Австрии и Японии основана на вычислении энтропии Реньи для соответствия между двумернойконформной теорией поля(описывающей элементарные частицы) и гравитацией в трехмерном пространстве анти-де Ситтера. Ученые на примере квантовой запутанности (которая проявляется тогда, когда свойства объектов, первоначально связанных между собой, оказываются скоррелированными даже при их разнесении на расстояние между собой) показали, что энтропия принимает одинаковые значения в плоской квантовой гравитации и в двумерной теории поля.
Первый пример — дуальность описания черных дыр и конфайнмента кварков («невылетания» кварков — элементарных частиц, участвующих в сильных взаимодействиях — адронов). Опыты по рассеиванию на адронах других таких частиц показали, что они состоят из двух (мезоны) или трех (барионы — таких, как например, протоны и нейтроны) кварков, которые не могут находиться, в отличие от других элементарных частиц, в свободном состоянии.
Такая ненаблюдаемость кварка видна в компьютерных расчетах, однако теоретического обоснования пока не имеет. Математическая формулировка этой задачи известна как проблема «массовой щели» в калибровочных теориях, и это одна из семи задач тысячелетия, сформулированных институтом Клэя. К настоящему моменту только одну из сформулированных задач (гипотезу Анри Пуанкаре) удалось решить — это сделал более десяти лет назад российский математик Григорий Перельман.
При удалении друг от друга взаимодействие между кварками только усиливается, тогда как при приближении их друг к другу — слабеет. Это свойство, названное асимптотической свободой, предсказали американские физики-теоретики и лауреаты Нобелевской премии Фрэнк Вильчек, Дэвид Гросс и Дэвид Политцер. Теория струн предлагает эффектное описание этого явления с использованием аналогии между «невылетанием» частиц из-под горизонта событий черной дыры и удержанием кварков в адронах. Однако такое описание приводит к ненаблюдаемым эффектам и поэтому применяется лишь в качестве наглядного примера.
Другой пример — соотношение, согласно которому энтропия черной дыры пропорциональна квадрату площади ее горизонта событий — области пространства, откуда попавшее в черную дыру тело (исключая квантовые эффекты и возможное существование червоточин) выбраться никогда не сможет. Израильский физик Яков Бекенштейн показал это в 1972 году, исходя из физических соображений, а его выводы два года спустя уточнил англичанин Стивен Хокинг. Получается, что, зная информацию только о границе черной дыры (площадь горизонта событий), можно определить ее внутреннюю характеристику — энтропию, являющуюся мерой неупорядоченности внутреннего состояния системы.
Дуальности и голографический принцип, реализованные как AdS/CFT-соответствие, пока не нашли точного математического обоснования, а большинство моделей, с которыми работают физики-теоретики, относятся к специфическим пространствам и взаимодействиям. Однако остается надежда, что с течением времени гравитация и Стандартная модель физики частиц получат универсальное описание в реальных пространствах, и, скорее всего, это произойдет именно в теории струн.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

http://www.bombla.org/skolko-v-galaktike-chernyx-dyr/

https://geektimes.ru/post/250426/
а это по магнетар, про который пишет эта Миронова
"Вместо чёрной дыры, которую мы все прошли в период 21.12.12 до 31.12.12, теперь в центре нашей новой галактики открыт МАГНЕТАР, некая звезда, которая быстро вращается вокруг своей оси. Но уникальна она не этим. А тем, что излучает очень сильное магнитное поле. И не просто поле, а жидкое. Жидкое магнитное поле. Это поле состоит из неких гранул, каждая из которых имеет свою программу «развёртывания». Всё по сознанию. Открытие сделано в Нью Мексико, США, 27 радиотелескопов Very Array (VLA), 16.05.2013 г.

Излучение этого магнетара типа сонхронизировалось с излучение человеческого мозга (в котором тоже появилось синее излучение)
"Жидкое поле Магнетара («эфирная жидкость») – восстанавливает магнитное восприятие человека. Пробуждая активность зоны бессмертия. В результате кардинально изменилась энергосистема организма человека"
http://waytosoul.ru/node/9190

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

https://www.youtube.com/watch?v=bPyS0AJ4eY4
МЫ ЖИВЁМ В ЧЕРНОЙ ДЫРЕ (ТЕОРИЯ)

https://www.youtube.com/watch?v=6gu-nkzd0eM
ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ
https://www.youtube.com/watch?v=7BZOloi1iXU
А. В. Засов «Тёмная материя-мифы и реальность» 24.02.2016 «Малая трибуна ученого»

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Обнаружена странствующая черная дыра



254views









1






Астрофизики из США, Чили, Франции, Бразилии и Нидерландов обнаружили самую яркую (в рентгеновском диапазоне) черную дыру, мигрирующую из своего первоначального положения. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal, доступно на сайте arXiv.org, кратко о нем сообщает НАСА.
Ученые обнаружили на краю галактики GJ1417+52 источник рентгеновского излучения XJ1417+52. Максимальная интенсивность излучения этого объекта превышает аналогичный показатель у мигрирующих черных дыр в десять раз. Скорее всего XJ1417+52 является черной дырой промежуточных (средних) масс, который тяжелее Солнца до ста тысяч раз.
Объект XJ1417+52 в галактике GJ1417+52
Фото: X-ray: NASA / CXC / UNH / D.Lin et al; Optical: NASA / STScI Объект, как полагают ученые, ранее был частью центральной области небольшой галактики, которую поглотила GJ1417+52. После этого черная дыра оказалась выброшенной на край крупного звездного скопления.
Причиной яркого излучения ученые считают падение материи от звезды, которая оказалась в непосредственной близости от черной дыры и была разорвана ею. Именно это позволило астрофизикам обнаружить гравитационный объект.
Линзовидная галактика GJ1417+52 расположена на расстоянии 4,5 миллиарда световых лет от Земли. Объект XJ1417+52 исследовался при помощи космических телескопов Chandra и ESA’s XMM-Newton.
Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Доказано существование невозможного типа черных дыр


Американские и австралийские астрофизики обнаружили кандидата в черные дыры средней массы. Такое название они получили потому, что тяжелее обычных — то есть формирующихся в результате гравитационного коллапса звезд — объектов, но легче сверхмассивных черных дыр, как правило расположенных в активных ядрах крупных галактик. Происхождение необычных объектов до сих пор остается неясным.
Большинство известных ученым черных дыр — то есть объектов, покинуть пределы которых не способна (в пренебрежение квантовыми эффектами) никакая материя, — являются либо черными дырами звездной массы, либо сверхмассивными черными дырами. Происхождение этих гравитационных объектов астрономам примерно ясно. Первые, как ясно из их названия, представляют собой конечный этап эволюции тяжелых светил, когда в их недрах прекращаются термоядерные реакции. Они настолько тяжелы, что не превращаются ни в белых карликов, ни в нейтронные звезды.
Небольшие звезды, подобные Солнцу, превращаются в белых карликов. У них сила гравитационного сжатия уравновешивается электромагнитным отталкиванием электронно-ядерной плазмы. У более тяжелых звезд гравитация сдерживается давлением ядерной материи, в результате чего возникают нейтронные звезды. Сердцевина таких объектов сформирована нейтронной жидкостью, которую покрывает тонкий плазменный слой электронов и тяжелых ядер. Наконец, самые тяжелые светила превращаются в черные дыры, что прекрасно описывается общей теорией относительности и статистической физикой.
Шаровое звездное скопление 47 Тукана Предельное значение массы белого карлика, не дающее ему превратиться в нейтронную звезду, в 1932 году оценил индийский астрофизик Субраманьян Чандрасекар. Этот параметр вычисляется из условия равновесия вырожденного электронного газа и сил гравитации. Современное значение предела Чандрасекара оценивается примерно в 1,4 солнечной массы. Верхнее ограничение на массу нейтронной звезды, при которой она не превращается в черную дыру, получило название предела Оппенгеймера-Волкова. Оно определяется из условия равновесия давления вырожденного нейтронного газа и сил гравитации. В 1939 году ученые получили его значение в 0,7 солнечной массы, современные его оценки варьируются от 1,5 до 3,0.
Самые массивные звезды в 200-300 раз тяжелее Солнца. Как правило, масса черной дыры, произошедшей из звезды, не превышает этот порядок. На другом конце шкалы находятся сверхмассивные черные дыры — они тяжелее Солнца в сотни тысяч или даже десятки миллиардов раз. Обычно такие монстры расположены в активных центрах крупных галактик и оказывают определяющее на них влияние. Несмотря на то что происхождение сверхмассивных черных дыр также вызывает много вопросов, к настоящему времени обнаружено достаточно много таких объектов (более строго — кандидатов в них), чтобы не сомневаться в их существовании.
Например, в центре Млечного Пути, на расстоянии 7,86 килопарсека от Земли, находится самый тяжелый объект в Галактике — сверхмассивная черная дыра Стрелец A*, которая более чем в четыре миллиона раз тяжелее Солнца. В соседней крупной звездной системе — Туманности Андромеды —находится еще более тяжелый объект: сверхмассивная черная дыра, которая, вероятно, в 140 миллионов раз тяжелее Солнца. По оценкам астрономов, примерно через четыре миллиарда лет сверхмассивная черная дыра из Туманности Андромеды поглотит таковую из Млечного Пути.
Черная дыра средней массы (в представлении художника) Данный механизм указывает на наиболее вероятный способ формирования гигантских черных дыр — они просто поглощают всю окружающую их материю. Однако остается вопрос: существуют ли в природе черные дыры промежуточных масс — между звездными и сверхтяжелыми? Наблюдения последних лет, в том числе и опубликованное в недавнем выпуске журнала Nature, подтверждают это. В публикации авторы сообщили об обнаружении в центре шарового звездного скопления 47 Тукана (NGC 104) вероятного кандидата в черные дыры средней массы. Как показывают оценки, она тяжелее Солнца примерно в 2,2 тысячи раз.
Скопление 47 Тукана расположено на расстоянии 13 тысяч световых лет от Земли в созвездии Тукан. Эту совокупность гравитационно связанных светил отличает большой возраст (12 миллиардов лет) и крайне высокая среди подобных объектов яркость (уступает лишь омеге Центавра). NGC 104 содержит тысячи звезд, ограниченных условной сферой диаметром 120 световых лет (это на три порядка меньше диаметра диска Млечного Пути). Также в 47 Тукана присутствует около двадцати пульсаров — именно они и стали главным объектом исследования ученых.
Прежние поиски в центре NGC 104 черной дыры не увенчались успехом. Такие объекты обнаруживают себя косвенным путем, по характерному рентгеновскому излучению, исходящему от аккреционного диска вокруг них, сформированного разогретым газом. Между тем, центр NGC 104 почти не содержит газа. С другой стороны, черную дыру можно обнаружить по оказываемому ею влиянию на вращающиеся в ее окрестностях звезды — примерно так удается исследовать Стрелец A*. Однако и тут ученых подстерегала проблема — центр NGC 104 содержит слишком много звезд, чтобы можно было разобраться в их отдельных перемещениях.
Радиотелескоп Паркса

Ученые попробовали обойти обе трудности, одновременно с этим не отказавшись от привычных методов обнаружения черных дыр. Сперва астрономы проанализировали динамику светил всего шарового скопления в целом, а не только тех звезд, которые близки к его центру. Для этого авторы взяли данные о динамике светил 47 Тукана, собранные в ходе наблюдений австралийской радиобсерваторией Паркса. Полученную информацию ученые использовали для компьютерного моделирования в рамках гравитационной задачи N тел. Оно показало, что в центре NGC 104 есть нечто, по своим характеристикам напоминающее черную дыру средней массы. Однако этого было недостаточно.

Проверить свои выводы исследователи решили на пульсарах — компактных остатках мертвых звезд, радиосигналы которых астрономы научились достаточно хорошо отслеживать. Если в NGC 104 есть черная дыра средней массы, то пульсары не могут быть расположены слишком близко к центру 47 Тукана — и наоборот. Как и ожидали авторы, подтвердился первый сценарий: расположение пульсаров в NGC 104 хорошо соотносится с тем, что в центре скопления есть черная дыра средней массы.

Авторы полагают, что подобного рода гравитационные объекты могут находиться и в центрах других шаровых скоплений — вероятно, там, где их уже или еще не ищут. Для этого потребуется тщательное рассмотрение каждого из таких скоплений. Какую роль играют черные дыры промежуточных масс и как они возникли? Пока это неизвестно наверняка. Несмотря на множество вариантов их дальнейшей эволюции, соавтор исследования Бюлент Кизилтан полагает, что «они могут быть изначальными семенами, выросшими в монстров, которые мы сегодня видим в центрах галактик».

Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Астрономы описали ветер черной дыры

Канадские, немецкие, нидерландские, испанские, британские и американские астрофизики изучили космический ветер, производимый активным ядром галактики IRAS 13224-3809. Считается, что там располагается сверхмассивная черная дыра, расчищающая окружающее пространство от материи. Результаты исследований опубликованы в журнале Nature.
Механизм эмиссии рентгеновских лучей активными ядрами галактик изучен относительно хорошо, однако геометрия короны, где это излучение возникает, до сих пор не вполне понятна. В данной работе ученые попробовали проанализировать реверберацию рентгеновского излучения, чтобы прояснить устройство внутреннего края аккреционного диска, образованного вращающейся вокруг черной дыры материей.
Объект IRAS 13224-3809 представляет собой сейфертовскую звездную систему типа I (то есть с широкими разрешенными и узкими запрещенными спектральными линиями) c красным смещением z=0,0658. Для таких систем характерны релятивистские выбросы газа из аккреционного диска вокруг черной дыры в активном ядре галактики. Объект IRAS 13224-3809 наиболее активен в рентгеновском диапазоне, за ним наблюдали космические телескопы XMM-Newton и NuSTAR.
Сейфертовские галактики чрезвычайно похожи на квазары — одни из самых ярких объектов во Вселенной. Разница — в контрасте, определяемом как отношение светимости активного ядра галактики к светимости всей галактики. Для сейфертовской галактики контраст оценивается в двадцать процентов, тогда как для квазаров он достигает девяноста процентов.

Астрофизикам объект IRAS 13224-3809 хорошо известен как источник сильного релятивистского излучения. Это типично для сейфертовской звездной системы типа I. Флуоресцентное свечение возникает из-за того, что высокоэнергетическое рентгеновские лучи возбуждают атомы материи, переводя электроны на более высокие энергетические уровни. Потом система релаксирует, то есть испускает фотоны частотой, соответствующей разнице энергий между возбужденным и основным состояниями электронов в атомах.
Это позволяет выполнить элементный анализ излучающей материи. В частности, астрофизики наблюдали линии испускания железа, а в спектрах — характерный комптоновский горб. В свою очередь спектроскопия излучения, отраженного от плоскости внутреннего края аккреционного диска, указывает на высокую степень изгиба светового пучка вблизи горизонта событий (его не может покинуть никакая частица) черной дыры — эффект общей теории относительности.
Изучение рентгеновской реверберации, задержки между непрерывным и отраженным излучением, дает информацию об устройстве внутреннего края аккреционного диска. С другой стороны, яркость активного галактического ядра определяется попадающей в него из окружающего пространства материей, тогда как скорость поглощения материи аккреционным диском определяется яркостью ядра — типичный пример петли обратной связи, посредством которой расположенные в активных центрах сверхмассивные черные дыры регулируют рост галактик. Главным средством этого выступают ветры.

Отток газовой материи (в форме космического ветра) высвобождает огромное количество энергии в межзвездную среду, потенциально очищая окружающее активный центр галактики пространство. Скорость космических ветров превышает десять тысяч километров в секунду и достигает для объекта IRAS 13224-3809 71 тысячи километров в секунду — 0,236 скорости света в вакууме. Сами потоки частиц при этом распространяются на несколько сотен гравитационных радиусов (сфера, ограниченная горизонтом событий) от черной дыры.
Рентгеноспектральные сигнатуры ветра регистрируются одновременно детекторами частиц низких и высоких энергий, что предполагает существование единого ионизированного оттока, связанного с низко- и высокоэнергетическими линиями поглощения. Таким образом, показано, что для окружающего сверхмассивную черную дыру пространства, в частности аккреционного диска, решающими являются два фактора — космический ветер и рентгеновское излучение.
Это также позволяет отследить аккреционные процессы, происходящие на различных расстояниях от черной дыры, — рентгеновское излучение в пределах нескольких гравитационных радиусов черной дыры, которое дополнительно ионизирует ветер, распространяющийся на сотни гравитационных радиусов от объекта.

Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Существование темной энергии поставили под сомнение
Существование темной энергии поставили под сомнение

14 часов ago Космос, Наука 862 Просмотры
Группа американских и венгерских космологов создала новую модель Вселенной, где отсутствует темная энергия, которая, как предполагается, отвечает за ускоренное расширение пространства. Статья ученых опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Расширение Вселенной следует из того факта, что скорость галактик, удаляющихся от Млечного Пути, увеличивается с расстоянием до них. Согласно закону Хаббла, это расстояние можно определить по красному смещению в спектре галактики, возникающему в результате эффекта Доплера. Ее установили, сравнивая яркость сверхновых типа Ia в близких галактиках, расстояние до которых известно.
Космологи пришли к выводу, что Вселенная расширяется с ускорением. Ученые выдвинули гипотезу, что причиной этого является темная энергия, равномерно заполняющая пространство.
В своей работе исследователи из Будапештского университета поставили под сомнение существование темной энергии и предложили альтернативное объяснение. Они утверждают, что традиционные космологические модели основаны на приближенных решениях уравнений общей теории относительности Эйнштейна и поэтому не учитывают влияние крупномасштабной структуры Вселенной. По мнению ученых, это может служить причиной того, что космологам понадобилось ввести в эти модели темную энергию.
Ученые разработали компьютерную модель, в которой Вселенная, как и в реальности, имеет ячеистую структуру. Галактические нити и темная материя располагаются на «стенках» ячеек, а внутри последних располагают войды — пустые пространства, в которых отсутствуют галактики и их скопления. Исследователи проследили за симуляцией эволюции такой структуры и обнаружили, что различные области космоса расширяются с разной скоростью. Средняя скорость при этом соответствует наблюдаемым темпам расширения Вселенной.
Если этот вывод будет подтвержден, то он может оказать значительное влияние на разработку космологических моделей.

Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Сверхмассивным черным дырам нашли новое место во Вселенной
Сверхмассивным черным дырам нашли новое место во Вселенной

1 час ago Космос 63 Просмотры
Международный коллектив астрономов обнаружил, что карликовые галактики могут состоять из сверхмассивных черных дыр. Соответствующее исследование опубликовано на сайте arXiv.org, кратко о нем сообщает New Scientist.
Ученые обнаружили две сверхмассивные черные дыры, которые в 4,4 и 5,8 миллиона раз тяжелее Солнца. Гравитационные объекты расположены в ультракомпактных карликовых галактиках VUCD3 и M59cO в созвездии Девы. Примерно 17 процентов массы каждой из данных галактик приходится на черные дыры.
К подобным выводам специалисты пришли, проанализировав данные космического телескопа Hubble, используя адаптивную оптику. Три года назад та же группа астрономов обнаружила в другой ультракомпактной галактике сверхмассивную черную дыру.
Обычно на данный гравитационный объект приходится несколько процентов массы галактики. Открытие ученых свидетельствует, что во Вселенной может присутствовать гораздо больше сверхмассивных черных дыр, чем считалось ранее, а обнаруженные галактики являются фрагментами более крупных систем, существовавших в древности.

Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Астрономы открыли целый «выводок» черных дыр, нарушающих законы физики

53 минуты ago Космос 67 Просмотры
Астрономы открыли три сверхмассивных черных дыры в ранней Вселенной, ставших в миллиард раз тяжелее Солнца всего за сто тысяч лет, что является невозможным с точки зрения современных астрономических теорий, говорится в статье, опубликованной в Astrophysical Journal.

«Ни одна текущая теоретическая модель не может объяснить существование этих объектов. Их обнаружение в ранней Вселенной ставит под сомнение текущие теории формирования черных дыр, и теперь нам придется создать новые модели, объясняющие то, как возникают галактики и черные дыры», — рассказывает Джозеф Хеннави (Joseph Hennawi) из университета Калифорнии в Санта-Барбаре (США).

Считается, что в центре большинства массивных галактик обитают сверхмассивные черные дыры, чья масса может составлять от миллиона до миллиардов масс Солнца. Причины образования этих объектов пока не совсем ясны. Изначально ученые считали, что подобные объекты возникали таким же путем, как их нормальные «кузены» – в результате гравитационного коллапса звезд и последующего слияния нескольких крупных черных дыр.
Наблюдения за первыми галактиками Вселенной заставили астрофизиков усомниться в этом – оказалось, что в них обитают черные дыры с массой в десятки миллиардов Солнц. Подобные объекты, как показывают расчеты, просто не успели бы вырасти до таких размеров, если бы они родились маленькими. Поэтому некоторые ученые начали считать, что сверхмассивные черные дыры рождаются по более экзотическим сценариям – в результате коллапса гигантских облаков из «чистого» атомарного водорода или благодаря сгусткам темной материи.
Хеннави и его коллеги нашли очередные подтверждения в пользу того, что черные дыры в ранней Вселенной росли слишком быстро, нарушая все представления об их эволюции. Исследователи открыли сразу шесть сверхмассивных черных дыр, которые мы видим в том состоянии, в котором они были всего через 850 миллионов лет после Большого Взрыва.
Первые галактики Вселенной только начали формироваться в это время и, как раньше считали ученые, черные дыры в их центрах не могли быть «тяжеловесами», не уступающими в массе современным квазарам. Три черных дыры, найденных командой Хенави при помощи телескопа Кек-II на Гавайских островах, противоречат этому представлению – они примерно в миллиард раз тяжелее Солнца, что в тысячи раз выше массы черной дыры Sgr A* в центре Млечного Пути.
В соответствии с современными представлениями об эволюции галактик, подобную массу черная дыра может набрать, поглощая материю примерно столько же, сколько существует Вселенная, что было невозможно для квазаров, родившихся в первый миллиард лет ее жизни. Даже если они «ели» непрерывно и постоянно поглощали газ и пыль, их рост затянулся бы на сотни миллионов лет, что возможно, но маловероятно.
Авторы статьи решили найти ответ на этот вопрос, воспользовавшись простой закономерностью из жизни таких объектов. Когда черные дыры «обедают», они выбрасывают в окружающий космос джеты, узкие пучки сверхгорячей материи, которые движутся с околосветовой скоростью. Эти джеты разогревают межгалактическое пространство и ионизируют его, делая его более «прозрачным» для света. Соответственно, чем более прозрачным будет окружение галактики, тем дольше длится «обед» черной дыры в ее центре.
К большому удивлению астрономов, окрестности всех трех галактик — CFHQS J2229+1457, SDSS J1335+3533 и SDSS J0100+2802 — были неожиданно непрозрачными, что указало на то, что черные дыры в их центрах активно поглощали материю не больше 100 тысяч лет. Столь высокие «аппетиты» черных дыр не укладываются ни в какие теоретические рамки, и их открытие, как указывают ученые, говорит в пользу альтернативных теорий формирования и роста квазаров.

«Мы хотели бы найти другие подобные объекты. Их открытие было большой удачей для нас, и обнаружение других черных дыр в ранней Вселенной укажет на то, что многие квазары могут быть гораздо моложе, чем мы считали раньше», — заключает Кристина Эйлерс (Christina Eilers), коллега Хеннави по университету.

Источник

[Феникс Джонатанович ДонХуанЦзы]

Раскрыт механизм усыхания черных дыр
Схематичное изображение вращающейся черной дыры (черный цвет), бозонной оболочки (красный) и гравитационных волн (синий)
Раскрыт механизм усыхания черных дыр

4 часа ago Космос, Наука 276 Просмотры
Уильям Ист из Института теоретической физики Периметр (Канада) и Франц Преториус из Принстонского университета (США) предложили возможный механизм, благодаря которому черная дыра может терять свою массу. Соответствующее исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, достпно в библиотеке электронных препринтов arXiv.org, об этой работе сообщает издание Physics Viewpoint.
Предполагая существование гипотетических частиц-бозонов легче 10-10 электронвольт, физики утверждают, что если черная дыра, то есть объект, покинуть который неспособна (в пренебрежении квантовыми эффектами) никакая материя, вращается, то она может потерять до девяти процентов своей массы. По их мнению, это вполне реально проверить в современных гравитационных обсерваториях.
Авторы исследования основываются на двух основополагающих идеях о черных дырах, возникших еще в 1970-х годах и получивших широкое распространение после работ американца Джона Уилера и британца Роджера Пенроуза. «У черной дыры нет «волос»», — предположил Уилер в 1971 году. Это означает, что черная дыра после своего возникновения переходит в стационарное состояние, описываемое (в данном случае) только тремя параметрами — массой, угловым моментом и зарядом.
Других параметров (тех самых «волос»), способных описывать черную дыру, не существует. То есть две черные дыры с одинаковой массой, угловым моментом и зарядом принципиально неотличимы друг от друга, вне зависимости от своего происхождения. Эта гипотеза получила косвенное наблюдательное подтверждение после того, как обсерватория LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) зарегистрировала в 2015 году гравитационные волны.
Возмущения порождены парой черных дыр (в 29 и 36 раз тяжелее Солнца) в последние доли секунды перед их слиянием в более массивный вращающийся гравитационный объект (в 62 раза тяжелее Солнца). За доли секунды примерно три солнечных массы превратились в гравитационные волны мощностью излучения примерно в 50 раз больше, чем от всей видимой Вселенной. Это произошло 1,3 миллиарда лет назад (столько времени гравитационное возмущение распространялось до Земли).
Обсерватория LIGO Вторая идея связана со сверхизлучением. В 1971 году Пенроуз предложил механизм, по которому черная дыра может терять часть энергии и замедлять вращение благодаря рассеиванию частиц. В частности, электромагнитное излучение, распространяющееся в окрестностях черной дыры, может ею усиливаться. Это явление получило название сверхизлучения черной дыры, о нем высказывался еще в СССР физик Яков Зельдович.
Что произойдет, если на черной дыре будут рассеиваться не фотоны, движущиеся со скоростью света безмассовые кванты электромагнитного поля, а легкие бозоны? В этом случае амплитуда (и энергия) соответствующего бозонного поля вырастет настолько, что станут существенными нелинейные эффекты, главным образом дополнительный вклад в кривизну пространства-времени в окрестностях гравитационного объекта.
В разумных временных масштабах, порядка нескольких лет, это возможно только для чрезвычайно легкого бозона. Величина должна быть настолько малой, что отвечающая частице комптоновская длина волны, обратно пропорциональная ее массе, должна быть сравнима с радиусом горизонта событий черной дыры — гравитационным радиусом тела, определяющим размеры объекта со сферически-симметричным распределением материи, который не способны покинуть фотоны.
Изменение массы черной дыры с течением времени Например, для гравитационного объекта солнечной массы такой гипотетический бозон должен быть в 1017 раз легче электрона. Экспериментально подобные бозоны не обнаружены, однако есть множество теорий, допускающих их существование. Легкими бозонами могут быть, например, частицы темной материи, в частности гипотетические аксионы.
Ист и Преториус смоделировали сверхизлучение вращающейся черной дыры, обусловленное рассеянием легких бозонов. В нелинейном режиме гравитационный объект, как показали авторы, достигнет квазиустойчивого состояния с бозонным полем, к которому перейдет до девяти процентов энергии-массы черной дыры. Это означает, что гравитационный объект обретет дополнительные степени свободы («волосы»), а сама черная дыра, чьи пределы определяются горизонтом событий, окажется вложенной в оболочку из бозонной материи, вращающейся вместе с черной дырой с той же угловой скоростью.
Как обнаружить такую черную дыру с «волосами»? Расчеты показали, что она должна излучать гравитационные волны с частотой своего вращения. Такой сигнал, как полагают физики, можно выделить в качестве фонового. Обнаружить его способны действующая наземная обсерватории LIGO и планируемая к запуску в 2034 году космическая миссия LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Чувствительность детекторов позволяет зарегистрировать бозоны массой 10-11-10-14 электронвольт (в случае LIGO) и 10-15-10-19 электронвольт (для LISA).

Источник