Ile we Wszechświecie czarnych dziur?
Source:
Trzeci raz W historii możemy bezpośrednio czarnych dziur: fale grawitacyjne, które pojawiły się w wyniku ich połączenia. W połączeniu z tym, co już wiemy o gwiezdnych orbitach w pobliżu centrum galaktyki, rentgenowskich i радионаблюдений innych galaktyk, pomiaru prędkości przepływu gazu, zaprzeczyć istnienie czarnych dziur no nie można. Ale czy wystarczy nam informacji, z tych i innych źródeł, aby powiedzieć nam, ile w rzeczywistości Wszechświata, czarnych dziur i jak są one rozmieszczone?
W rzeczywistości, jak wiele czarnych dziur we Wszechświecie, jeśli porównać z widocznymi gwiazdami?
Pierwszą rzeczą, którą chcesz zrobić, to przejść do bezpośrednich obserwacji. I to jest dobry początek.
Mapa ekspozycji w 7 milionów sekund, wykonane Chandra Deep Field—South. W tym regionie setki bardzo masywnych czarnych dziur
Nasz najlepszy rentgenowski teleskop na dzień dzisiejszy — jest to x-ray obserwatorium Chandra. Ze swojej pozycji na orbicie Ziemi ona może zidentyfikować nawet pojedyncze fotony z odległych źródeł promieniowania rentgenowskiego. Tworząc głębokie obrazy istotnych obszarów nieba, ona może zidentyfikować dosłownie setki rentgenowskich źródeł, z których każdy odpowiada odległej galaktyce poza naszym własnym. Opierając się na widmie energetycznym otrzymanych fotonów, widzimy super masywna czarna dziura w centrum każdej galaktyki.
Ale jak niesamowite było to odkrycie, w świecie o wiele więcej czarnych dziur, niż po jednej na galaktykę. Oczywiście, w każdej galaktyce, średnio jest co najmniej miliony lub miliardy mas słońca, ale widzimy daleko nie wszystko.
Masy znanych binarnych systemów czarnych dziur, w tym trzy sprawdzonych scalania i jednego kandydata na korespondencji od LIGO
Niedawno LIGO poinformowała o swoim trzecim bezpośrednim wykryciu silnego pola sygnału od seryjnej binarnych czarnych dziur, co potwierdziło występowanie takich systemów na świecie. U nas na razie za mało statystyk, aby uzyskać ocenę numeryczną, ponieważ próg błędu jest zbyt wysoki. Ale jeśli wziąć za podstawę aktualny próg LIGO i fakt, że znajduje ona sygnał raz na dwa miesiące (średnio), można śmiało powiedzieć, że w każdej galaktyce wielkości drogi mlecznej, którą możemy badać sondą, jest co najmniej kilkanaście takich systemów.
Zakres Zaawansowane LIGO i jej zdolność do wykrywania łączących się czarnych dziur
Ponadto, nasze rentgenowskie dane pokazują, że istnieje wiele opcji czarnych dziur z mniejszą masą; być może, znacznie więcej, niż masywnych, które może znaleźć LIGO. I to nawet nie biorąc pod uwagę dane, wskazujące na istnienie czarnych dziur, które nie są ujęte w sztywne binarne systemu, a powinno ich być większość. Jeżeli w naszej galaktyce istnieją dziesiątki czarnych dziur średniej i dużej masy (od 10 do 100 mas słońca), muszą być setki (3-15 mas słońca) opcje czarnych dziur i tysiące na białym tle (небинарных) czarnych dziur masy gwiazd.
Tutaj warto położyć nacisk na "co najmniej".
Ponieważ czarne dziury cholernie trudno szukać. Na razie możemy zobaczyć tylko najbardziej aktywne, najbardziej zaawansowanych i najbardziej wybitne. Czarne dziury, które dokręcić spirali i łączą się, są wspaniałe, ale takie konfiguracje muszą być космологически rzadkie. Ci, co zobaczyłam Chandra, są najbardziej masywnych, aktywne i w ogóle, ale większość czarnych dziur nie są potworami w miliony-miliardy mas słońca, a większość dużych czarnych dziur nieaktywne obecnie. Obserwujemy tylko małą frakcję czarnych dziur, i warto to zrozumieć, bez względu na wspaniałość obserwowanego.
To, co postrzegamy jako wybuch promieniowania gamma, może wystąpić w procesie fuzji gwiazdy neutronowe, które wyrzucają materię Wszechświata i tworzą najcięższe ze znanych elementów, ale również tworzą czarną dziurę w końcu
A jednak mamy sposób, aby uzyskać jakościową ocenę ilości i dystrybucji czarnych dziur: wiemy, jak one powstają. Wiemy, jak zrobić je z młodych, masywnych gwiazd, które stają się сверхновыми, gwiazdy neutronowe, które łączą się w procesie bezpośredniego upadku. I choć optyczne sygnatury stworzenia czarnej dziury jest bardzo niejednoznaczne, widzieliśmy tyle gwiazd, ich śmierci, katastrofy i gwiazda w historii Wszechświata, aby mieć możliwość znaleźć właśnie te cyfry, które szukamy.
Pozostałości supernowej, zrodzonej z masywnej gwiazdy, pozostawiają po sobie коллапсирующий obiekt: albo czarną dziurę, albo нейтронную gwiazdę, z którym w przyszłości może powstać czarna dziura w określonych warunkach
Te Trzy sposoby tworzenia czarnych dziur wszyscy odchodzą korzenie, jeśli prześledzić wszystko do końca, ogromne obszary formowania się gwiazd. Aby uzyskać:
- Supernową, potrzebujesz gwiazda, która będzie w 8-10 razy większe od masy Słońca. Gwiazdy już 20-40 mas słońca daje czarną dziurę; gwiazdy mniej — нейтронную gwiazdę.
- Нейтронную gwiazdę, сливающуюся w czarną dziurę, trzeba albo dwóch neutronów gwiazd tańczących w spirali lub obciążonych, albo gwiazda neutronowa, высасывающая masę gwiazdy-towarzysza do pewnej granicy (około 2,5-3 mas słońca), aby stać się czarną dziurą.
- Prosty upadek czarnej dziury, trzeba wystarczająco dużo materiału w jednym miejscu dla edukacji gwiazdy na 25 razy masywniejsze od Słońca, i pewne warunki, aby uzyskać czarną dziurę (a nie supernową).
W naszej okolicy możemy zmierzyć, z wszystkich powstających gwiazd, ile z nich ma odpowiednią masę, aby potencjalnie stać się czarną dziurą. Okazuje się, że zaledwie 0,1-0,2% wszystkich gwiazd w pobliżu mają wystarczająco dużo masy, aby stać się supernowej, przy czym zdecydowana większość tworzy нейтронные gwiazdy. Około połowa systemów, które tworzą binarne (binary) systemu, jednak zawierają gwiazdy porównywalnych masach. Innymi słowy, większość z 400 miliardów gwiazd, powstałym w naszej galaktyce, nigdy nie staną się czarnymi dziurami.
Nowoczesny system klasyfikacji widmowej systemów Morgana-Кинана z temperaturą zakresie każdego gwiezdnej klasy w kelwinach. Przewyższającą większość (75%) gwiazdek dziś gwiazdy klasy M, z których tylko 1 na 800 na tyle olbrzymia, aby stać się supernowej
Ale to dobrze, bo niektóre z nich będą. Co ważniejsze, wiele z nich jest już stały, choć w odległej przeszłości. Przy tworzeniu gwiazdek otrzymasz rozkład mas: otrzymasz kilka masywnych gwiazd, wiele więcej średniej masie i bardzo dużo маломассивных. Tak wiele, że маломассивные gwiazdy klasy M (czerwone karły) z masą zaledwie 8-40% słonecznej stanowią trzy czwarte gwiazdek w naszych okolicach. W nowych skupiskach gwiazd nie będzie tak wiele masywnych gwiazd, które mogą stać się сверхновыми. Ale w zeszłym звездообразующие regiony były znacznie większe i bogatsze masą, niż Droga Mleczna dzisiaj.
Największe gwiezdne żłobek w lokalnej grupie 30 Doradus w Mgławicy Tarantula, zawiera najbardziej masywne gwiazdy, znane ludzkości. Setki z nich (w następujące kilku milionów lat) staną się czarnymi dziurami
Powyżej można zobaczyć 30 Doradus, największy звездообразующий region w lokalnej grupie, o masie 400 000 słońc. W tym regionie tysiące gorących, bardzo niebieskich gwiazdek, z których setki staną się сверхновыми. 10-30% z nich zamieni się w czarne dziury, a pozostałe będą нейтронными gwiazdami. Jeśli założymy, że:
- w naszej galaktyce było wiele takich regionów w przeszłości;
- największe звездообразующие regiony koncentruje się wzdłuż spiralnych rękawów i w kierunku do niekończącej środka;
- gdzie widzimy pulsary (szczątki gwiazdy neutronowe) i źródła gamma dziś, są czarne dziury,
Możemy sporządzić mapę i wyświetlić na niej, gdzie będą czarne dziury.
Towarzysz NASA "Fermi" sporządził mapę wysokich energii Wszechświata w wysokiej rozdzielczości. Czarne dziury w galaktyce na mapie najprawdopodobniej będą podążać emisji z małym rozpraszania i rozstrzygane przez miliony poszczególnych źródeł
To mapa gamma-promieniowanie źródeł nieba, opanowana "Fermi". Wygląda na mapę gwiazd naszej galaktyki, chyba że mocno podświetla dysk galaktyczny. Starsze źródła są biedniejsi na promienie gamma, więc jest to stosunkowo nowe źródła punktowe.
W porównaniu z tą kartą, karta czarnych dziur będzie:
- bardziej skupionej w centrum galaktycznej;
- nieco bardziej niewyraźne szerokości;
- obejmować galaktyczne wybrzuszenie;
- składać się z 100 milionów obiektów, plus-minus błąd.
Jeśli stworzyć hybrydę z karty "Fermi" (powyżej) i mapę galaktyki COBE (poniżej), można uzyskać ilościową obraz rozmieszczenia czarnych dziur w galaktyce.
Galaktyka, widoczny w podczerwieni od COBE. Chociaż ta mapa pokazuje gwiazdy, czarne dziury będą podążać podobnej dystrybucji, choć bardziej sprężonego w galaktycznej płaszczyzny i bardziej centralnego do wybrzuszenia
Czarne dziury prawdziwe, powszechne i większość z nich jest bardzo trudne do wykrycia dziś. Wszechświat istnieje od bardzo dawna, i choć widzimy ogromną liczbę gwiazdek, większość z najbardziej masywnych gwiazd — 95% i więcej — już dawno nie żyją. Czym oni są? Około jedna czwarta z nich stały się czarnymi dziurami, miliony jeszcze ukrywa.
Czarna dziura w miliardy razy masywniejsze od Słońca odżywia rentgenowskie jet w centrum M87, ale w tej galaktyce muszą być miliardy innych czarnych dziur. Ich gęstość będzie koncentrować się w galaktycznej centrum
Eliptyczne galaktyki wirują czarne dziury w eliptyczny roy, kondensat gromadzącej się wokół centrum galaktyki, podobnie jak i gwiazdy, które widzimy. Wiele czarne dziury z czasem wędrują w grawitacyjna studni w centrum galaktyki — dlatego czarne dziury istnieją one i stają się сверхмассивными. Ale my jeszcze nie widzimy tego obrazu całości. I nie zobaczysz, dopóki nie nauczymy się sprawnie unaoczniać czarne dziury.
W przypadku braku bezpośredniej wizualizacji, nauka daje nam tylko to i mówi coś niesamowitego: na każdy tysiąc gwiazd, co widzimy dzisiaj, to jest około jedna czarna dziura. Niezła statystyka dla zupełnie niewidocznych obiektów, zgadzam się.
Bardziej:
Co jest nie tak z testami na koronawirusy?
Dziś wielu opętanego Gatesa, oskarżając go o rozmyślne чипировании ludności (tylko jak?) i przy okazji wszystkich grzechów śmiertelnych. Opowiadamy, dlaczego amerykański miliarder naprawdę dobrze i wcale nie рептилоид Jak niepokojące jest to nie wyda...
Co to jest четырехмерное przestrzeń?
Symulacja ruchu kamery w четырехмерном przestrzeni. Widok świata w różnych wymiarach zmienia to, jak postrzegamy wszystko wokół, w tym czas i przestrzeń. Myśleć o różnicy między dwoma wymiarami i trzema miarami łatwo, ale co z czwartego? Ważne jest, ...
15 najlepszych cytatów Alberta Einsteina o nauce i życiu
Albert Einstein był synonimem słowa «Genialny». Dokładnie tak, z dużej litery. Nie bez powodu mówi się, że utalentowany człowiek utalentowany we wszystkich. Geniusz też można nazwać talentem, tak jak jest to unikalna cecha człowieka być mąd...
Nowości
Dziwne nawyki Alberta Einsteina: czego można nauczyć się od geniuszu?
Znany wynalazca i fizyk Nikola Tesla często разминал palce. Co noc on wielokrotnie "trzymał" palce, po 100 razy na każdej nodze, według pisarza Marka Сайфера. Choć nie jest do końca jasne, co jeszcze obejmowało ćwiczenia, sam Tesl...
Fizycy zakładają możliwą dziurę w modelu Standardowym
Fizycy z uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara odkryli zjawisko, które nie może zawieść ani pod jedno podstawowe założenie, których przestrzega Standardowy model fizyki. Taki wniosek został złożony po tym, jak naukowcy prz...
Sztuczna inteligencja nauczył się prawidłowo rozpoznawać mowę wśród hałasu
Wirtualne asystenci i system rozpoznawania głosu, na tyle dobrze nauczyli «rozpoznawać» to, co im się mówi człowiek, i wykonywać jego polecenia. Jednak do prawidłowej pracy tych samych Siri i Cortana obcy hałas może stać...
Naukowcy zbliżyli się do tworzenia instalacji do sztucznej fotosyntezy
Tlen jest podstawą życia praktycznie wszystkich istot na naszej planecie. I pojawia się on, jak wiadomo z kursu biologii w szkole, w procesie fotosyntezy, odbywającego się w liściach i łodygach roślin. Naukowcy z różnym stopniem p...
Stworzony pierwszy dwuwymiarowy magnes o grubości jednego atomu
Jak informuje redakcja czasopisma "Nature", grupa naukowców z university of Washington udało się uzyskać połączenie na bazie chromu i jodu. W swojej strukturze połączenie jest czymś w rodzaju odpowiednika grafenu, o grubości zaled...
Jak wyglądał koniec Wszechświata?
Istnieje próg, za które nie możemy wyjść, są rzeczy, których nigdy się nie dowiemy. Ale jest coś, co wiemy, i mamy potężne narzędzia: nauka, wyobraźnia, analiza. 13,8 mld lat temu Wszechświat, jaki znamy, urodziła się w gorącym Wi...
Naukowcy z wielkiej Brytanii opowiedzieli, dlaczego dinozaury nie można przywrócić do życia
Trudno znaleźć człowieka, który nie słyszał o serii filmów «Park jurajski» uruchomionej w odległej 1993 roku Stevenem Spielbergiem. Teoria powrotu dinozaurów poprzez klonowanie, pokazany w filmie, do tej pory wygląda doś...
Misja do słońca chroni nas od burz słonecznych i pomoże w eksploracji kosmosu
Modlitwy, ofiary, kąpiele słoneczne — można powiedzieć, ludzie czczą słońce od niepamiętnych czasów. I to nic dziwnego. Ono w odległości 150 milionów kilometrów — to na tyle blisko, aby jego światło, ciepło i energia wspierali cał...
Amerykańscy naukowcy stworzyli miękkiego robota
Od 29 maja do 3 czerwca w Singapurze odbywa się międzynarodowa konferencja na temat robotyki i automatyki. I w ramach tej imprezy naukowcy z USA przedstawili prawie całkowicie miękkiego robota. Ich wynalazek ma 4 kończyny i, jak t...
Dlaczego ciepło zabija komórki?
Jeśli temperatura wzrośnie powyżej określonego progu, komórka upada i umiera. Jedną z najprostszych wyjaśnień tego braku odporność na ciepło polega na tym, że białka, które są niezbędne do życia, — te, które czerpią energię z poży...
10 głośnych przypadków, gdy badania naukowe laury przypadły tym
W szkole mamy tak wiele dowiemy się o żadnych naukowców, bo oni zrobili bezcenne odkrycia i znaleźli wiele ważnych decyzji we wszystkim, od strasznych chorób do genialnych technologii. Jednak historia często nie jest tym, co widzi...
Co się dzieje, gdy paruje osobliwość czarnej dziury?
Nie tak łatwo wyobrazić, biorąc pod uwagę różnorodność form, które przyjmuje materia we Wszechświecie, że w ciągu milionów lat istniały tylko neutralne atomy gazu wodoru i helu. I dokładnie tak samo trudno sobie wyobrazić, że pewn...
Pracownicy MIT nauczyli się "programować" makaron
Naukowcy z Massachusetts institute of technology zajmują się nie tylko osiągnięciami w dziedzinie robotyki i elektroniki, ale także w zakresie modernizacji przemysłu spożywczego. Nie tak dawno temu, podczas konferencji Stowarzysze...
Fluktuacje czasu i przestrzeni: poproszony o nowe wyjaśnienie ciemnej energii
W nowym badaniu naukowcy z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej sugerują, że Wszechświat rozszerza się z powodu wahań czasu i przestrzeni. W tej chwili wokół tajemniczej ciemnej energii сгрудилось wiele switched at birth teorii. Nowy...
Szanse na twój wygląd nie były tak małe
aby istniały, bardzo wiele niesamowitych zdarzeń musieli zawrócić w określony sposób. Właściwa komórka jajowa i plemnik musieli się spotkać, aby utworzyć was z określoną sekwencją DNA, i tchnąć w was życie; u jednego plemnika szan...
Czy świadomość człowieka wpływać na świat fizyczny?
to Chyba jeden z najbardziej intrygujących i ciekawych zjawisk w fizyce kwantowej był w tym, że Einstein nazywał "straszne działaniem na odległość", znanym również jako kwantowa zamieszanie. Ten kwantowy efekt jest podstawą działa...
Czy może Wszechświat kiedyś схлопнуться?
Jednym z najważniejszych osiągnięć w 20 wieku stało się precyzyjne określenie tego, jak dużą, szeroką i masywną jest nasz Wszechświat. Mając około dwóch bilionów galaktyk, zawartych w zakresie promieniu 46 miliardów lat świetlnych...
Uruchomiona pierwsza w Rosji многоузловая kwantowa sieć
Naukowcy z Rosyjskiego kwantowej centrum (zapytań ofertowych) udało się uruchomić pierwszą w Rosji многоузловую kwantową sieć do transmisji danych. W opracowywaniu krajowych specjalistów służy jednocześnie dwie metody szyfrowania ...
Microsoft tworzy chmurę do przechowywania danych, na podstawie DNA
Badania w dziedzinie tworzenia nowych nośników informacji spędzają teraz praktycznie wszystkie duże firmy. Ale zespół badawczy Microsoft Research poszła, chyba najdalej. W zeszłym roku twórcy zapowiedzieli, że do przechowywania in...
Co by było, gdyby Ziemia zaczęła się obracać szybciej?
W tym życiu jest tyle rzeczy, o których musisz się martwić. Wojna nuklearna, zmiana klimatu, czy prawidłowo myć zęby. Ziemi, która zbyt szybko kręci, po prostu nie może być w tym liście, bo się stanie to na pewno nie szybko — a je...
Uwaga (0)
Ten artykuł nie ma komentarzy, bądź pierwszy!