Научные новости
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75Хаббловский поток галактик
Итак - Вселенная расширяется!К этому выводу пришел американский астроном Эдвин Хаббл, повторивший эксперименты предшественников на существенно более обширном наблюдательном материале. В 1929 году он сообщил, что не только установил систематическое красное смещение спектральных линий галактик, но и определил закон, по которому скорости удаления галактик от нас возрастают по мере увеличения расстояния. Тем самым было доказано, что в мире галактик существует свой Гольфстрим, который разносит их по космическому пространству.Но почему этот факт означает нестационарность Вселенной?Ответ на этот вопрос подразумевает два уровня погружения в суть рассматриваемой проблемы. Первый - наиболее 'простой', основывается на современных представлениях о природе тяготения, пространства и времени. Второй - более сложный, затрагивает первопричины нестационарности Вселенной, скорее отвечая на вопрос не столько как, сколько почему вообще Вселенная расширяется.Оба этих уровня принципиально важны для понимания проблемы, уходящей своими корнями к философским воззрениям Аристотеля, Птолемея, Ньютона, Лейбница и Эйнштейна. Отталкиваясь от прошлого, нам будет проще понять революционность преобразований естесвознания, обусловленных выдающимися открытиями 'периода бури и натиска', коими изобиловала вся первая половина уходящего столетия
Что такое метеориты?
Метеоритами называют камни или куски железа, упавшие на Землю, из межпланетного пространства. Метеориты имеют невзрачный вид: серые, черные или черно-бурые куски камней или железа. Однако метеориты - единственные внеземные тела, доступные для непосредственного изучения. Мы можем в лаборатории исследовать их химический и минеральный состав, структуру и различные физические свойства.Изучение метеоритов помогает астрономам узнать историю небесных тел.О падении метеоритов люди знали со времен глубокой древности. У некоторых древних народов метеориты в течение веков служили предметом почитания и поклонения как «посланцы бога». Их сохраняли в храмах, носили при богослужениях, укладывали в гроб при погребении покойников. По случаю падения метеоритов нередко совершались богослужения, а на местах падения метеоритов устраивали храмы.
Классификация комет
Кометы делят на два основных класса в зависимости от периода их обращения вокруг СолнцаКороткопериодическими называют кометы с периодами обращения менее 200 лет, а долгопериодическими - с периодами более 200 лет. Совсем недавно можно было наблюдать яркую долгопериодическую (с периодом около 4000 лет) комету Хейла-Боппа(на фотографии), которая впервые появилась в ближних окрестностях Солнца. Название кометы состоит из фамилий ученых, обнаруживших ее в июле 1995 г. Сейчас уже обнаружено около 700 долгопериодических комет, из которых примерно 30 имеют маленькие перигелийные расстояния и называются 'царапающими' Солнце кометами. Примерно шестая часть всех известных долгопериодических комет - 'новые', то есть они наблюдались только в течение одного сближения с Солнцем. Очевидно, что их расчетная орбита получается незамкнутой (параболической), поэтому их еще называют параболическими. Наклоны орбит долгопериодических комет по отношению к плоскости эклиптики распределены случайным образомГолландский астрофизик Ян Оорт, проанализировав распределение орбит известных в то время 19 долгопериодических комет, обнаружил, что большие полуоси их первичных орбит группируются к области, удаленной на расстояния более 200000 а.е. Оорт предположил, что Солнечная система окружена гигантским облаком кометных тел или ледяных планетезималей (по его оценке насчитывающим до 1011 тел), находящихся на расстояниях от 2•104 до 2•105 а.е. Если в 1950 г. Оорт исходил из предположения о том, что эти тела были 'заброшены' на такие расстояния в результате взрыва гипотетической планеты (которая раньше якобы существовала на месте современного главного пояса астероидов), то уже в 1951 г. он перешел к представлениям, совпадающим с выводами представителей шмидтовской школы, которые показали, что в процессе роста планет-гигантов (в первую очередь Юпитера и Сатурна), при достижении ими достаточно большой массы их гравитационные возмущения становятся настолько сильными, что начинается массовый выброс ими более мелких первичных тел (планетезималей) из ближайших к их орбитам кольцевых зон. Этот процесс не только повлиял на пояс астероидов и планеты земной группы, но заодно мог создать на периферии Солнечной системы резервуар кометных тел, из которого они приходят сейчас Это кометное облако в дальнейшем стали называть 'облаком Оорта'.
Звезда - Черная дыра. Часть2
Некоторые учёные рассматривают образование чёрной дыры как маленькую модель того, что, согласно предсказаниям общей теории относительности, в конечном счёте может случиться со Вселенной. Общепризнано, что мы живём в неизменно расширяющейся Вселенной, и один из наиболее важных и насущных вопросов науки касается природы Вселенной, её прошлого и будущего. Без сомнения, все современные результаты наблюдений указывают на расширение Вселенной. однако на сегодня один из самых каверзных вопросов таков: замедляется ли скорость этого расширения, и если да, то не сожмётся ли Вселенная через десятки миллиардов лет, образуя сингулярность. По-видимому, когда-нибудь мы сможем выяснить, по какому пути следует Вселенная, но, быть может, много раньше, изучая информацию, которая просачивается при рождении чёрных дыр, и те физические законы, которые управляют их судьбой, мы сможем предсказать окончательную судьбу Вселенной.Почти всю свою жизнь звезда сохраняет температуру и размер практически постоянными. Значение главной последовательности заключается в том, что большинство обычных звёзд оказываются нормальными, то есть лишёнными каких-либо особенностей. Мы вправе ожидать, что эти звёзды подчиняются определённым зависимостям, подобным, например, упомянутой главной последовательности. Большинство звёзд оказываются на этой наклонной линии - главной последовательности, потому, что звезда может прийти на эту линию всего лишь за несколько сотен тысяч лет, а покинув её, прожить ещё несколько сотен миллионов лет, большинство звёзд заведомо остаётся на главной последовательности в течение миллиардов лет. Рождение и смерть - ничтожно малые мгновенья в жизни звезды. Наше Солнце, являющееся обычной звездой, находится на этой последовательности уже в течение 5-6 млрд. лет и, по-видимому, проведёт на ней ещё столько же времени, так как звёзды с такой массой и таким химическим составом, как у Солнца, живут 10-12 млрд. лет. Звёзды много меньшей массы находятся на главной последовательности примерно 50 млрд. лет. Если же масса звезды в 30 раз превосходит солнечную, то время её пребывания на главной последовательности составит всего около 1 млн. лет.
Физическая природа комет
Маленькое ядро диаметром в доли километра является единственной твердой частью кометы, и в нем практически сосредоточена вся ее масса. Масса комет очень мала и никак не влияет на движение планет. Планеты же производят большие возмущения в движении комет. Ядро кометы, по-видимому, состоит из смеси пылинок, твердых кусочков вещества и замерзших газов, таких как : углекислый газ, метан, аммиак
Звезда - Черная дыра. Часть1
Если масса звезды в два раза превышает солнечную, то к концу своей жизни звезда может взорваться как сверхновая, но если масса вещества оставшегося после взрыва, всё ещё превосходит две солнечные, то звезда должна сжаться в крошечное плотное тело, так как гравитационные силы всецело подавляют всякое внутреннее сопротивление сжатию. Учёные полагают, что именно в этот момент катастрофический гравитационный коллапс приводит к возникновению чёрной дыры. Они считают, что с окончанием термоядерных реакций звезда уже не может находиться в устойчивом состоянии. Тогда для массивной звезды остаётся один неизбежный путь - путь всеобщего и полного сжатия (коллапса), превращающего её в невидимую чёрную дыру.В 1939г. Р. Оппенгеймер и его аспирант Снайдер в Калифорнийском университете (Беркли) занимались выяснением окончательной судьбы большой массы холодного вещества. Одним из наиболее впечатляющих следствий общей теории относительности Эйнштейна оказалось следующее: когда большая масса начинает коллапсировать, этот процесс не может быть остановлен и масса сжимается в чёрную дыру. Если, например, невращающаяся симметричная звезда начинает сжиматься до критического размера, известного как гравитационный радиус, или радиус Шварцшильда (назван так в честь Карла Шварцшильда, которой первым указал на его существование). Если звезда достигает этого радиуса, то уже не что не может воспрепятствовать ей завершить коллапс, то есть буквально замкнуться в себе. Чему же равен гравитационный радиус ? Строгое математическое уравнение показывает, что для тела с массой Солнца гравитационный радиус равен почти 3 км, тогда как для системы, включающей миллиард звёзд, - галактики - этот радиус оказывается равным расстоянию от Солнца до орбиты планеты Уран, то есть составляет около 3 млрд. км.Каковы же физические свойства 'чёрных дыр' и как учёные предполагают обнаружить эти объекты ? Многие учёные раздумывали над этими вопросами; получены кое-какие ответы, которые способны помочь в поисках таких объектов.
Природа комет, их рождение, жизнь и смерть
Откуда же приходят к нам 'хвостатые звёзды'? До сих пор об источниках комет ведутся оживлённые дискуссии, но единое решение ещё не выработано.Ещё в XVIII веке Гершель, наблюдая туманности, предположил, что кометы - небольшие туманности, движущиеся в межзвёздном пространстве. В 1796 году Лаплас в своей книге 'Изложение системы мира' высказал первую научную гипотезу о происхождении комет. Лаплас считал их обрывками межзвёздных туманностей, что неверно из-за различий в химическом составе тех и других. Однако его предположение о том, что эти объекты имеют межзвёздное происхождение, подтверждалось наличием комет с почти параболическими орбитами. Короткопериодические кометы Лаплас считал также пришедшими из межзвёздного пространства, но некогда захваченными притяжением Юпитера и переведёнными им на короткопериодические орбиты. Теория Лапласа имеет сторонников и в настоящее время.
Движение астероидов
Все открытые до сих пор астероиды обладают прямым движением : они движутся вокруг Солнца в ту же сторону, что и большие планеты (i<90°). У подавляющего большинства астероидов орбиты не сильно отличаются друг от друга : они слабо эксцентричны и имеют малый или умеренный наклон. Поэтому-то почти все астероиды движутся, оставаясь в пределах тороидального кольца. Сечение этого кольца плоскостью zr, перпендикулярной плоскости эклиптики и проходящей через Солнце. Границы кольца несколько условны : пространственная плотность астероидов (число астероидов в единице объема) падает по мере удаления от центральной части. Если по мере движения астероида по орбите упомянутую плоскость zr вращать (вокруг оси, перпендикулярной плоскости эклиптики и проходящей через Солнце) вслед за астероидом (так, чтобы он все время оставался в этой плоскости), то астероид за один оборот опишет в этой плоскости некоторую петлю. Большая часть подобных петель лежит в пределах заштрихованной области, как у Цереры и Весты, движущихся по мало эксцентричным и мало наклоненным орбитам. У немногих астероидов из-за значительного эксцентриситета и наклона орбиты петля, как у Паллады (i=35o), выходит за пределы этой области или даже целиком лежит вне ее, как у атонцев. Поэтому астероиды встречаются и вдали за пределами кольцаОбъем пространства, занятого кольцом-тором, где движется 98 % всех астероидов, огромен - около 1,6•1026 км3. Для сравнения укажем, что объем Земли составляет всего 1012 км3Большие полуоси орбит астероидов, принадлежащих кольцу, заключены в интервале от 2,2 од 3,2 а. е. Астероиды движутся по орбитам с линейной (гелиоцентрической) скоростью около 20 км/с, затрачивая на один оборот вокруг Солнца от 3 до 9 лет. Их среднесуточное движение заключено в пределах 400-1200''
Спирали с перемычками
Спирали с перемычками имеют заметно вытянутое ядро, образующее перемычку. Вблизи концов перемычки начинаются спиральные ветви.Спирали S и SB разделяют на подклассы а, Ь, с, в зависимости от относительных размеров ядра и за-крученности ветвей. От подкласса а к с ядро (балдж) становится меньше, а спиральные ветви менее туго закрученными.Спектральный анализ звездного состава спиральных галактик показал, что при переходе от Sа к Sс возрастает доля молодых горячих звезд классов А, В, О. Галактики Sс выглядят более голубыми, чем Sа-галактики. Интересно, что степень закрученности спиралей у галактик разных типов, но с одинаковой светимостью LB одинакова. При одинаковых LB у Sa-систем массы больше, чем у Sс-систем. Поэтому степень закрученности спиралей Sа такая же, как и у менее массивных Sс-галактик. Скорость вращения спиральных галактик растет с уменьшением степени закрученности спиральных ветвей.
Галактики
Что такое спиральные туманности? Никто не знал этого до 1900 г., очень немногие знали в 1920г..после 1924 г. это знает каждый астроном.Аллан СендиджГалактиками называют гравитационно связанные звездные системы, содержащие миллиарды звезд. Наше Солнце входит в одну из таких систем - Галактику. Звезды Галактики образуют плоский диск. Солнечная система находится на краю диска. Земной наблюдатель видит диск 'с ребра', и огромное количество удаленных звезд сливается для него в одну светящуюся полосу, которая видна на ночном небе как Млечный Путь. Отсюда и название 'галактика': galactikos - молочный, млечный. Развитие внегалактической астрофизики началось в 20-х годах нашего столетия. В 1924 г. американский астроном Эдвин Хаббл на телескопе обсерватории Маунт Вилсон (диаметр зеркала 2,5 м) получил серию фотографий объектов, похожих на туманные пятнышки, часто со спиральной структурой. Высокое разрешение фотографий позволило Хабблу установить, что эти объекты состоят из огромного числа звезд. Впервые туманные пятнышки были разрешены на звезды в 40-х годах XIX в. англичанином Уильямом Парсонсом (третий граф Росс). Парсонс увлекался техникой и астрономией. В 1845 г. ему удалось построить рефлектор с фокусным расстоянием 16,2 м (54 фута). Парсонс направил свой телескоп на туманность М51 в созвездии Гончих Псов и понял, что она имеет спиральную структуру. Ему удалось выделить звезды на фотографиях этой и других туманностей. Парсонс твердо верил, что открытые им спиральные вихри состоят из звезд. Однако это убеждение получило бесспорное доказательство только после работ Хаббла.
Химия метеоритов
Огромное значение для познания мира имеет проблема численного соотношения между атомами различных элементов. Каких атомов в мире больше? Этот вопрос очень важен и для решения загадки происхождения элементов - загадки взаимного превращения вещества в мироздании, и для решения важнейшего вопроса всего естествознания - вопроса о происхождении и развитии звездных миров.В наши дни наука уже сумела найти пути подхода к решению этих больших вопросов. И эти пути также не могут миновать периодический закон. Теория образования элементов, развитая на основе изучения физики атома, приводит к очень важному выводу, что относительная распространенность атомов того или иного элемента во Вселенной определяется зарядом ядра, т. е. его номером в периодической системе элементов Менделеева. Значит, такое свойство элемента, как распространенность в мироздании, определяется строением его атомных ядер, законами их образования и превращения, законами новой, зарождающейся в наше время химии будущего - ядерной химии.
Семейства астероидов
В 1876 г., когда было известно всего около 150 астероидов, Д. Кирквуд пытался разобраться в 'хаосе' астероидных орбит и нашел около 10 групп астероидов, каждая из которых состояла всего из 2-3 членов, двигавшихся по сходным орбитам. Среди них оказались, например, 3 Юнона и 97 КлотаКазалось, что такие группы можно рассматривать, как связанные общностью происхождения и что члены групп - обломки более крупных тел. Попытки Кирквуда продолжил Ф. Тиссеран, составивший в 1891 г. свой список из 417 астероидов. Число групп росло по мере роста числа открытых астероидов
Галактические структуры
Распределение яркости на фотографии галактики определяет ее морфологический тип. Интересно установить связь между этим непосредственно наблюдаемым распределением и динамикой галактического вещества. Например, цвет галактик от Е-систем к Ir-системам изменяется: Ir-галактики самые голубые, S-галактики уже краснее, а Е-галактики самые красные.Цвет галактики, ее светимость и скорость вращения характеризуют галактики как целое, а морфологический тип связан с локальным распределением светящегося вещества по диску. Количественно морфологический тип галактики можно характеризовать фрактальной размерностью D распределения яркости по диску.Фракталы, или фрактальные множества, были введены в физику американским математиком Б. Мандельбротом в 1977 г. Мандельброт назвал фракталами (от английского слова ГгасИоп - дробный, частичный) множества, для которых размерность Хаусдорфа больше топологической размерности. Топологическая размерность - это обычная геометрическая размерность. Например, топологическая размерность отрезка линии равна 1, квадрата - 2, куба - 3.
Жизнь комет
В Солнечной системе кроме больших и малых планет существуют и другие небесные тела. Прежде всего это кометы, которые еще называют хвостатыми звездами. Это небольшие, размером в несколько километров, глыбы из камня и льда. По законам Кеплера кометы, подобно прочим телам Солнечной системы, движутся по эллиптическим орбитам. Но их орбиты очень вытянуты, так что самая удаленная от Солнца точка обычно расположена намного дальше орбиты самой далекой планеты - Плутона.Когда комета из холодной глубины космоса приближается к Солнцу, она становится видна даже невооруженным глазом. По мере приближения к Солнцу его сильное излучение начинает нагревать тело кометы и замерзшие газы испаряются. Они расширяются, окутывая твердое тело кометы и образуя ее гигантскую газовую 'голову'. Солнечное излучение так сильно воздействует на газ, что часть его выдувается из головы кометы и образует кометный 'хвост', сопровождающий ее на всем пути вблизи Солнца.Большинство комет появляется только один раз и затем навсегда исчезает в глубинах Солнечной системы, там, откуда они пришли. Но есть и исключения - периодические кометы.
Раскрыт секрет круглых отверстий в облаках
Когда вблизи аэропортов самолёты взлетают или снижаются, они иногда производят огромные ровные отверстия в слоях кучевых облаков на высотах 1-6 километров. Почему так происходит, выяснили специалисты из американского Национального центра атмосферных исследований (NCAR).
Некоторые из известных комет
Комета Аренда-Ролана (C/1956 R1)Яркая комета, обнаруженная в 1957г. Одно время казалось, что у нее образовывается “шип”, направленный к Солнцу. Но это был оптический эффект, вызванный тем, что освещенные пылевые частицы, оставляемые кометой за собой, при пересечении Землей плоскости орбиты кометы становятся видимыми как бы 'впереди' кометы.Комета Беннета (C/1969 Y1)Красивая комета, обнаруженная 28 декабря 1969 г. Дж. К. Беннетом (Южная Африка). Ее яркость достигла нулевой звездной величины в марте 1970 г., когда комета имела хвост длиной в 30°. Наблюдения, проведенные с Орбитальной геофизической обсерватории ('ОГО-5'), показали наличие обширного водородного облака, окружающего голову и хвост и простирающегося в направлении, параллельном хвосту, на 13 млн. км.Комета Биелы (3D/Биелы)
Черные дыры - понимание формирований галактик
Астрономы пришли к заключению, что черные дыры не рождаются огромными, а постепенно растут за счет газа и звезд галактик.Тщательно проведенные с помощью спектрографа космического телескопа NASA Hubble исследования более чем 30 галактик с центральными черными дырами позволили проследить подробную эволюцию галактик и их взаимоотношений с находящимися в их центрах гигантскими черными дырами.
Из чего состоят метеориты?
В отдельных случаях крупное метеорное тело при своем движении в атмосфере не успевает испариться и достигает поверхности Земли. Этот остаток метеорного тела называется метеоритом. На протяжении года на Землю выпадает примерно 2000 метеоритов.В зависимости от химического состава метеориты подразделяются на каменные хондриты (их относительное количество 85.7%), каменные ахондриты (7.1%), железные (5.7%) и железо-каменные метеориты (1.5%). Хондрами называют мелкие круглые частицы серого цвета, часто с коричневым оттенком, обильно вкрапленные в каменную массу.Железные метеориты практически полностью состоят из никелистого железа. Из расчетов следует, что наблюдаемая структура железных метеоритов образуется в случае, если в интервале температур примерно от 600 до 400 С вещество охлаждается со скоростью 1° - 10° С за миллион лет.Каменные метеориты, в которых нет хондр, называются ахондритами. Анализ показал, что в хондрах содержатся практически все химические элементы.
Звезда-спутник позволяет увидеть пыль от суперновой звезды.
Черные дыры не могут быть замечены непосредственно, но астрономы могут видеть доказательство их существования, когда газы извергаются на звезду-спутник. Если взорвать динамит, то крошечные осколки взрывчатого вещества глубоко вонзятся в ближайшие объекты, таким образом оставляя несмываемый доказательство произошедшего взрыва. Астрономы нашли подобный отпечаток на звезде, которая движется по орбите вокруг чёрной дыры, небезосновательно полагая, чтобы данная чёрная дыра - бывшая звезда, которая разрушилась настолько сильно, что даже свет не может преодолеть её силу гравитации, - возникла в результате взрыва сверхновой звезды. Свет во тьме.
Температура, светимость и цвет звезды
Как известно, нагреваемый металл сначала начинает светиться красным светом, потом желтым и, наконец, белым при увеличении температуры. Также и со звездами. Красные - самые холодные, а белые (или даже голубые!) - самые горячие. Вновь вспыхнувшая звезда будет иметь цвет, соответствующий выделяемой в ее сердцевине энергии, а интенсивность этого выделения, в свою очередь, зависит от массы звезды. Значит, все нормальные звезды тем холоднее, чем они более красны, если так можно выразится. Тяжелые звезды - горячие и белые, легкие, немассивные - красные и относительно холодные. Теперь мы знаем, что самые высокие температуры соответствуют голубым звездам, самые низкие - красным. Уточним, что в этом абзаце шла речь о температурах видимых поверхностей звезд, ведь как мы уже знаем, в центре звезд (в их ядрах) температура гораздо выше, но и она наиболее велика в массивных голубых звездахЭнергия, излучаемая звездами, настолько огромна, что мы можем их видеть на тех далеких расстояниях, на которые они от нас удалены: десятки, сотни, тысячи световых лет!. Энергия Солнца управляет всеми основными передвижениями воды и воздуха на Земле. Все топливо, которое мы сжигаем - остатки растений, когда-то поглощавших излучение СолнцаПо современным представлениям, излучение энергии звезд вызывает уменьшение их массы. В этом смысле, следует понимать, что энергия и масса - одно и то же. Излучаемая энергия связана с теряемой массой простым соотношением Е=m. c2, где с - скорость света. Солнце теряет ежесекундно миллионы тонн. Однако, за 5 миллиардов лет своего существования оно израсходовало лишь половину имеющегося в его недрах ядерного горючего
Черные дыры с электрическим зарядом
Начиная в середине XIX в. разработку теории электромагнетизма, Джеймс Клерк Максвелл располагал большими количествами информации об электрическом и магнитном полях. В частности, удивительным был тот факт, что электрические и магнитные силы убывают с расстоянием в точности так же, как и сила тяжести. И гравитационные, и электромагнитные силы - это силы большого радиуса действия. Их можно ощутить на очень большом удалении от их источников. Напротив, силы, связывающие воедино ядра атомов, - силы сильного и слабого взаимодействий - имеют короткий радиус действия. Ядерные силы дают о себе знать лишь в очень малой области, окружающей ядерные частицы. Большой радиус действия электромагнитных сил означает, что, находясь далеко от черной дыры, можно предпринять эксперименты для выяснения, заряжена эта дыра или нет. Если у черной дыры имеется электрический заряд (положительный или отрицательный) или магнитный заряд (соответствующий северному или юному магнитному полюсу), то находящийся вдалеке наблюдатель способен при помощи чувствительных приборов обнаружить существование этих зарядов. В конце 1960-х - начале 1970-х годов астрофизики-теоретики упорно трудились над проблемой: информация о каких свойствах черных дыр сохраняется, а о каких - теряется в них? Характеристики черной дыры, которые могут быть измерены удаленным наблюдателем, - это ее масса, ее заряд и ее момент количества движения. Эти три основные характеристики сохраняются при образовании черной дыры и определяют геометрию пространства-времени вблизи нее. Иными словами, если задать массу, заряд и момент количества движения черной дыры, то о ней уже будет известно все - у черных дыр нет иных свойств, кроме массы, заряда и момента количества движения. Таким образом, черные дыры - это очень простые объекты; они гораздо проще, чем звезды, из которых черные дыры возникают. Г. Райснер и Г. Нордстрём открыли решение эйнштейновских уравнений гравитационного поля, полностью описывающее 'заряженную' черную дыру. У такой черной дыры может быть электрический заряд (положительный или отрицательный) и/или магнитный заряд (соответствующий северному или южному магнитному полюсу). Если электрически заряженные тела - дело обычное, то магнитно заряженные - вовсе нет.
Черные дыры в спиральных галактиках
Галактики и черные дыры так тесно связаны друг с другом, что стало почти невозможно найти одно без другого. Группа астрономов исследовала 30 спиральных галактик, и лишь в одной из них не было обнаружено черной дыры. На снимке показана галактика, содержащая черную дыру в 100 млн. Солнц. Для открытия новых черных дыр, ученые ищут области с резким изменением орбитальной скорости движения звезд вблизи центра галактики. Основываясь на размерах галактики и орбитальной скорости звезд около ядра, астрономы могут обнаружить влияние гравитационных полей черной дыры, а также оценить ее массу. Масса черной дыры, как считают ученые, взаимосвязана с массой центральной части самой галактики. Изучение и высокоэнергичные частицы, вылетающие во время формирования и роста черной дыры, являются главным источником высокой температуры и кинетической энергии для образования звезд в протогалактиках. Черные дыры и звезды конкурируют в привлечении к себе барионов или частиц материи на ранней стадии жизни галактик.
Что внутри у черной дыры?
Черной дырой называется область пространства-времени, ограниченная горизонтом, то есть поверхностью, которую даже свет не может покинуть вследствие действия гравитационных сил. Точка зрения теории относительности (ОТО) на черные дыры (и их внутреннюю структуру) состоит в следующем. Мы (по определению) не можем получить никакой информации из черной дыры, поэтому она для нас именно ЧЕРНАЯ, то есть в рамках этого подхода вопрос о внутренней структуре черной дыры не является полностью корректным, т.к. мы не можем произвести соответствующие измерения, а можем лишь предполагать что-то, не получая непосредственной информацию оттуда.Черная дыра (как идея) первоначально появилась в 18 веке благодаря работам Митчела и Лапласа как предсказание в ньютоновской теории. Затем уже - как математическое решение ОТО. Для наиболее простой оценки радиуса горизонта черной дыры (как у Митчела и Лапласа) достаточно лишь положить вторую космическую скорость равной скорости света. Для случае вращающихся и заряженных черных дыр решения получаются уже только в рамках ОТО.Существуют или нет черные дыры во Вселенной, или, все-таки, это лишь наша игра ума и математики - вопрос пока остается открытым. Сейчас есть более 10 кандидатов в черные дыры в тесных двойных системах и несколько десятков кандидатов в сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик (в том числе и нашей). Однако, это лишь кандидаты, хотя и очень хорошие, и Нобелевская премия за открытие черных дыр пока никому не вручена. Но, оставив вопрос о физическом обосновании, никто не запрещает продлить решение внутрь черной дыры. Оказывается, что решение гладко продолжается под горизонт и заканчивается в точке, в которой одна из важнейших характеристик пространства - кривизна - становится равной бесконечности (как говорят 'расходится'). Такое поведение и называется сингулярностью, то есть областью, в которой не работает не только физика, но и математика.
Могут ли миниатюрные черные дыры проникать сквозь земную атмосферу?
Как считает группа физиков – это весьма вероятно. Ученые полагают, что эта возможность способна объяснить загадочные результаты высокогорных экспериментов, проводившихся в последние 30 лет. Обычные черные дыры образовываются при взрыве старых звезд. Тогда тяжелое звездное ядро превращается в сверхплотную сингулярность, гравитация которой настолько сильна, что из нее не может вырваться даже свет. Но если справедливы столь любимые некоторыми физиками теории о дополнительных измерениях, то возможно, что высокоэнергетические частицы космических лучей могут образовывать черные дыры, сталкиваясь с молекулами в атмосфере Земли. Эти черные дыры должны быть очень маленькими, с массой около 10 микрограмм, и очень нестабильными, существующими не более 10–27 степени секунды.
Как рождаются звезды?
Каковы же теоретические оправдания процесса сгущения разреженного межзвездного вещества в звезды под действием гравитации?Оказывается, И. Ньютон достаточно полно сформулировал их задолго до появления первых наблюдательных указаний на гравитационную неустойчивость межзвездной среды. Через 5 лет после того, как И. Ньютон опубликовал свой закон тяготения, его друг, преподобный Ричард Бентли, стоявший тогда во главе Тринити-колледжа в Кембридже, в письме к Ньютону спрашивал о том, не может ли быть описанная им сила тяготения причиной образования звезд (как нам кажется, столь точная формулировка проблемы делает Р. Бентли соавтором высказанного Ньютоном принципа гравитационной неустойчивости).В письме к Бентли от 10 декабря 1692 г. Ньюток отвечал: 'Мне кажется, что если бы все вещество нашего Солнца и планет и все вещество Вселенной было бы равномерно рассеяно в небесных глубинах, и если бы каждая частица имела врожденное тяготение ко всем остальным, и если бы, наконец, пространство, в котором была бы рассеяна эта материя, было бы конечным, вещество снаружи этого пространства благодаря указанному тяготению, влеклось бы ко всему веществу внутри и вследствие этого упало бы в середину всего пространства и образовало бы там одну огромную сферическую массу. Однако, если бы это вещество было равномерно распределено по бесконечному пространству, оно никогда не могло бы объединиться в одну массу, но часть его сгущалась бы тут, а другая там, образуя бесконечное число огромных масс, разбросанных на огромных расстояниях друг от друга по всему этому бесконечному пространству. Именно так могли образоваться и Солнце и неподвижные звезды, если предположить, что вещество было светящимся по своей природе'.
Черная дыра в центре Туманности Андромеды
Туманность Андромеды (М 31), большая спиральная галактика, расположенная от Млечного Пути на расстоянии 2 млн. световых лет. Она так близка, что ее можно ночью даже невооруженным глазом увидеть в северном полушарии неба в виде маленького пятнышка. М 31 это самая изученная галактика. Часть Нашей галактики не видна из-за плотных облаков межзвездной пыли. Туманность Андромеды позволяет астрономам увидеть внешний вид молодой спиральной галактики и получить ее изображение. Когда Chandra была запущена в 1999 г. многие астрономы стремились рассмотреть первое рентгеновское изображение с высоким разрешением ближайшей галактики. Данные, полученные ранее Hubble Space Telescope, показали образующуюся черную дыру в М 31, с массой 30 млн. солнечных масс. Если это действительно так, то присутствующий рентгеновский источник указывал бы на ее существование. Почему черная дыра испускает рентгеновские лучи? Вообще, сама черная дыра не является источником рентгеновских лучей. Звезды и межзвездный газ около дыры притягиваются ее гравитационной силой. Спираль, втекая в дыру, нагревается до нескольких млн. градусов и начинает излучать рентгеновские лучи.
Загадка одиночной нейтронной звезды
Старая одиночная нейтронная звезда, известная как RX J1856.5-3754, имеет диаметр около 20 км. Хотя ее температура необычно высока для ее возраста (около 700000° С), более ранние наблюдения не выявили никакой активности этой звезды по сравнению со всеми остальными известными до сих пор нейтронными звездами. Астрономами Marten van Kerkwijk (институт астрономии университета Utrecht, Нидерланды) и Shri Kulkarni (Калифорнийский технологический институт, Пасадена, Калифорния) было проведено детальное исследование звезды для того, чтобы лучше понять природу этого объекта.Неожиданно для астрономов изображения и спектры, полученные с помощью телескопа Very Large Telescope (VLT) Европейской Южной Обсерватории (ESO), расположенной в Чили, показали наличие малой конусообразной туманности вблизи нейтронной звезды. Туманность светится за счет излучения атомов водорода и, очевидно, каким-то образом взаимодействует с этой странной звездой.Образование нейтронных звезд происходит в процессе гравитационного коллапса на конечных стадиях эволюции достаточно массивных звезд. Медленная, длящаяся десятки и сотни миллионов лет эволюция массивных звезд с массой, по крайней мере в несколько раз превышающей массу Солнца, может привести к тому, что масса их центральных областей, сильно сжавшихся и исчерпавших запасы ядерного горючего, в некоторый момент окажется больше предела Чандрасекара (1,4 массы Солнца) для белых карликов. В таком состоянии центральные области звезды не могут существовать долго - охлаждение и продолжающееся увеличение их массы нарушают баланс между силами тяжести и давленем. В результате очень быстро, за несколько секунд или за доли секунды, центральные области звезды сжимаются до ядерных плотностей, подвергаясь одновременно процессу нейтронизации - рождается нейтронная звезда. В случае, когда появление нейтронной звезды сопровождается вспышкой сверхновой, значительная часть массы звезды выбрасывается в космическое пространство. Но образованию нейтронных звезд, по-видимому, не всегда сопутствует вспышка сверхновой звезды, возможен 'тихий' коллапс.
Путешествие в черную дыру
Представьте черную дыру, окруженную ярко светящимся диском (рисунок 22). Система рассматривается с большого расстояния под углом к плоскости диска. Свет принимается фотопластинкой (или даже болометром, для учета излучения всех диапазонов длин волн). Из-за кривизны пространства-времени в окрестности черной дыры изображение системы существенно отличается от эллипсов, которые мы бы видели, если б заменили черную дыру обычным маломассивным небесным телом. Излучение верхней стороны диска образует прямое изображение, причем из-за сильной дисторсии мы видим весь диск (черная дыра не закрывает от нас находящиеся за ней части диска). Нижняя часть диска также видима из-за существенного искривления световых лучей.
Что произойдет с объектом достигшим радиуса действия черной дыры
Рассмотрим падение тела на черную дыру.Представьте, что звезда начала катастрофически сжиматься. Произошел, как говорят астрофизики, гравитационный коллапс, и тело (допустим Вы) начало падать к центру звезды вместе с ее веществом. Все кругом падает вместе с телом (Вами). Вам просто не за что зацепиться взглядом, падает ведь все вещество звезды! И получается, что Вы совершенно неподвижны относительно тех частиц вещества, которые летят поблизости от Вас, и с которыми Вы можете сравнивать показания своих часов и длины своих линеек. Вы неподвижны друг относительно друга даже в момент пересечения сферы Швацшильда. Для Вас при пересечении этой страшной поверхности ничего не произойдет! Вы будете ускорять свое падение и за доли секунды (по Вашим часам) окажетесь в центре звезды вместе со всем ее веществом, которое свалится Вам на голову (хотя о какой голове может быть речь, если плотность в центре звезды становится бесконечно большой).Теперь посмотрим на Ваше падение со стороны.
Как заметить вращение звездного неба?
Днем по небосводу движется Солнце. Оно восходит, поднимается все выше и выше, потом начинает опускаться и заходит. Но как узнать, одни и те же звезды видны всю ночь на небе или они перемещаются, подобно тому как Солнце перемещается днем? Это легко узнать.Выберите для наблюдения такое место, откуда небо хорошо видно. Заметьте, над какими местами горизонта (домами или деревьями) Солнце видно утром, в полдень и вечером. Возвратясь на то же место вечером, заметьте наиболее яркие звезды в тех же сторонах неба и отметьте время наблюдения по часам. Если вы придете на то же место через час или два, то убедитесь, что все замеченные вами звезды переместились слева направо. Так, звезда, которая находилась в стороне утреннего Солнца, поднялась выше, а та, которая была в стороне вечернего Солнца, опустилась ниже.
Рождение звезд связано с черными дырами
Предполагается, что районы, где происходит рождение звезд в некоторых галактиках связано с деятельностью черных дыр, находящихся в ядре. Галактики с высокими скоростями процессов звездообразования и галактики с активными черными дырами долго рассматривались как различные явления. Новые результаты говорят о том, что на самом деле центральная черная дыра и идущее вокруг нее звездообразование связаны между собой эволюционными процессами, которые формируют развитие галактик. Те процессы, которые делают центральную черную дыру в галактике все более и более массивной, могут вызывать взрывы, вследствие которых формируются звезды. Фаза звездообразования может быть общей ступенью равития для Сейфертовских галактик и квазаров - двух типов самых ярких объектов, наблюдаемых во Вселенной.
Черные дыры во Вселенной – путь к разгадке многих ее тайн.
Изучая рентгеновские снимки орбитальной обсерватории Chandra астрономы впервые обнаружили устойчивое излучение из супермассивной черной дыры, находящейся в 250 миллионах световых лет от Земли. Рентгеновская обсерватория обнаружила такое излучение впервые из супермассивной черной дыры. Огромное количество энергии принесенное этим излучением может решить некоторые проблемы в астрофизике. Черная дыра находится в группе галактик Персея, расположенной в 250 миллионах световых лет от Земли. В 2002 году астрономы получили детальное наблюдение, которое показывает пульсации в газе, окружающем группу галактик. Эти пульсации являются подтверждением для волн, которые прошли сотни тысяч световых лет от центральной черной дыры. 'Мы наблюдали огромное количество света и тепла созданного черными дырами, теперь мы обнаружили «звук», сказал Andrew Fabian – лидер группы данных исследований.
Как Черные дыры образуются.
Черные дыры не могут быть замечены непосредственно, но астрономы могут видеть доказательство их существования, когда газы извергаются на звезду-спутник. Если взорвать динамит, то крошечные осколки взрывчатого вещества глубоко вонзятся в ближайшие объекты, таким образом оставляя несмываемый доказательство произошедшего взрыва. Астрономы нашли подобный отпечаток на звезде, которая движется по орбите вокруг чёрной дыры, небезосновательно полагая, чтобы данная чёрная дыра - бывшая звезда, которая разрушилась настолько сильно, что даже свет не может преодолеть её силу гравитации, - возникла в результате взрыва сверхновой звезды. К этому времени, астрономы наблюдали взрывы сверхновых звёзд и обнаружили на их месте пятнистые объекты, которые, по их мнению, и являются чёрными дырами. Новое открытие - первое реальное доказательство связи между одним событием и другим.
Имитация чёрных дыр на суперкомпьютере
Современные суперкомпьютеры имитируют мощные энергетические джеты (струи), выходящие из чёрных дыр - самых экзотических и мощных объектов во Вселенной.'Эти исследования помогут нам открыть загадку чёрных дыр и подтвердить, что вследствие их вращения действительно происходит выход энергии,' - говорит астрофизик Дэвид Мейер (David Meier), один из соавторов статьи, которая скоро выйдет в международном научном журнале Science.Чёрные дыры - это сверхплотные объекты с такой сильной гравитацией, что даже свет не может из них выйти. Чёрные дыры захватывают в себя звёзды и любое другое, приблизившееся к ним, вещество, включая другие чёрные дыры. Эти необычные объекты образуются одним из двух способов - при коллапсе звезды или когда много звёзд и чёрных дыр коллапсируют вместе в ядре галактики.Оба типа чёрных дыр могут вращаться очень быстро, увлекая за собой пространство вокруг них. Когда много вещества падает на чёрную дыру, оно закручивается как в водовороте. С помощью рентгеновских и радио-наблюдений астрономы могут быть свидетелями таких событий, в том числе и струй из чёрных дыр, но они не могут увидеть саму чёрную дыру.
О звездах
Ближайшая к нам звезда - это Солнце. О нем подробно рассказано на отдельной странице. Здесь же мы поговорим о звездах вообще, то есть в том числе и о тех, что можно видеть ночьюСолнце мы тоже не станем исключать из повествования, наоборот, мы всегда будем сравнивать с ним другие звезды. До Солнца - 150 000 000 километров. Это в 270 000 раз ближе, чем до самой близкой, исключая само Солнце, звезды. Ясно, почему очень многое, что известно о звездах, мы знаем благодаря нашему дневному светилуДаже свет от ближайших звезд идет несколько лет, а сами звезды в самые мощные телескопы видны как точки. Впрочем, это не совсем так: звезды видны в виде крохотных дисков, но это связано с искажениями в телескопах, а не с увеличением. Звезд бесчисленное множество. Никто не в силах точно сказать, сколько существует звезд, тем более звезды рождаются и умирают. Можно лишь приближенно заявить, что в нашей Галактике около 150 000 000 000 звезд, а во Вселенной неизвестное число миллиардов галактик… А вот сколько звезд можно увидеть на небе невооруженным глазом известно точнее: около 4,5 тысяч. Более того, задавшись определенным пределом яркости звезд, близким по доступности глазу, можно это число назвать точнее, чуть ли не до единиц. Яркие звезды давно посчитаны и занесены в каталоги. Яркость звезды (или, как говорят, ее блеск) характеризуется звездной величиной, которую астрономы давно умеют определять. Так что же такое звезды?
Полярная звезда - звезда-гигант
Астрономы объявили о новых исследованиях Полярной звезды на проходившей на прошлой неделе встрече Американского Астрономического общества в Рочестере, Нью-Йорк.Астрономы использовали оптический интерферометр (Navy Prototype Optical Interferometer - NPOI) в Аризоне, для того чтобы измерить размеры звезды, и обнаружили, что ее диаметр превосходит диаметр Солнца в 46 раз.Астрономам давно известно, что Полярная звезда относится к классу цефеид. Цефеиды - это переменные звезды-гиганты, изменяющие блеск с периодом от 1 до 50 суток (в других галактиках - до 218 суток). Одновременно с изменениями блеска изменяются эффективная температура звезды (в максимуме блеска цефеиды имеют максимальную температуру), показатель цвета, а также лучевая скорость (в максимуме блеска поверхностные слои звезды удаляются от нас с наибольшей скоростью - звезда сжимается).Эти явления объясняются пульсацией наружных слоев звезды, приводящих к периодическому изменению ее радиуса, температуры, а следовательно, и блеска.
Ученые моделируют столкновения черных дыр
Применение численного моделирования на суперкомпьютерах для выяснения природы и поведения черных дыр, исследования гравитационных волн. Впервые ученые из института гравитационной физики (Max-Planck-Institut fur Gravitationsphysik), также известного как 'институт Альберта Эйнштейна' и расположенного в Гольме, пригороде Потсдама (Германия), промоделировали слияние двух черных дыр. Для запланированного выявления гравитационных волн, испускаемых двумя сливающими черными дырами, необходимо провести полное трехмерное моделирование на суперкомпьютерах. Плотность черных дыр так велика, что они совершенно не отражают и не излучают света - именно поэтому их так нелегко обнаружить. Однако через несколько лет ученые надеются на существенный сдвиг в этой области. Гравитационные волны, которыми буквально заполнено космическое пространство, в начале следующего столетия могут быть обнаружены с помощью новых средств. Ученые во главе с профессором Эдом Зейделем (Dr. Ed Seidel) готовят для подобных исследований численное моделирование, которое станет для наблюдателей надежным способом обнаружения волн, производимых черными дырами. 'Столкновения черных дыр - один из главных источников возникновения гравитационных волн' - сказал профессор Зейдель, проводивший в последние годы успешные исследования в моделировании гравитационных волн, появляющихся при разрушении черных дыр при прямых столкновениях.
Приоткрыта тайна темных газопылевых облаков
Как появляются звезды, такие, как Солнце? Какие фундаментальные процессы отвечают за то, что темное диффузное межзвездное облако, состоящее из газа и пыли, становится намного более плотным светящимся объектом? Астрономы из США и Европейской южной обсерватории сделали важный шаг на пути к пониманию этого фундаментального вопроса астрономии. Они провели детальные исследования внутренней структуры малого межзвездного облака, известного под названием Barnard 68 (B68). Текущая структура этого облака поддерживается теми же самыми законами физики, которые действуют и в случае звезд. Облако находится во временном состоянии равновесия, когда внутренние силы гравитации противодействуют давлению газа. Но эта ситуация не может сохраняться долго. Если равновесие в таком облаке нарушается, оно начинает сжиматься и превращается в так называемую протозвезду. По мере сжатия плотность и температура в облаке возрастают, а вместе с ними растет и сопротивление сжатию. Если масса протозвезды невелика, ее коллапс может на каком-то этапе остановиться. При этом образуется газовый шар небольших размеров, который называется коричневым карликом. Более массивная протозвезда развивается иначе. На определенном этапе сжатия плотность и температура в ее центре возрастают до такой степени, что здесь начинается термоядерная реакция. С этого момента звезду можно считать родившейся. Такие звезды, окруженные остатками газа и пыли, из которых они образовались, наблюдаются во многих плотных газовопылевых облаках в нашей и других галактиках. Если протозвездное облако вращалось с большой скоростью, остатки газа и пыли образуют у молодой звезды диск, из которого впоследствии может образоваться планетная система. Хорошее понимание процессов рождения звезд и планетных систем тесно связано с детальным знанием и пониманием условий внутри холодных темных межзвездных облаков. Однако такие облака светонепроницаемы, и их физическая структура оставалась загадкой на протяжении всего того времени, как стало известно об их существовании. Последующие фазы рождения из такого облака звезды известны намного лучше.
Определение размеров черной дыры
На 20-ом симпозиуме Техаса в янкаре 2001 года по релятивистской астрофизике астрономы из университета Остина Karl Gebhardt и John Kormendy продемонстрировали, что два метода, использующиеся для измерений масс близлежащих черных дыр, могут использоваться также и для вычисления размеров наиболее удаленных квазаров. Использование этих методов может дать астрономам возможность получения большей информации о росте черных дыр и формировании галактик.В настоящее время астрономам известны 38 черных дыр. 13 из них обнаружил Gebhardt и шесть - Kormendy. Масса сверхмассивной черной дыры превышает массу Солнца от одного миллиона до одного миллиарда раз. Такие черные дыры располагаются в центрах галактик. Поскольку они невидимы, их поиск и изучение основаны на наблюдениях перемещений звезд, вращающихся вокруг них. Считается, что квазары, чрезвычайно удаленные астрономические объекты, содержат в центре сверхмассивные черные дыры, которые активно поглащают окружающие их звезды и газ.
Блеск звезд
Глядя на звездное небо, можно заметить, что звезды различны по своей яркости, или, как говорят астрономы, по своему видимому блеску.Наиболее яркие звезды условились называть звездами 1-й звездной величины; те из звезд, которые по своему блеску в 2,5 раза (точнее, в 2,512 раза) слабее звезд 1-й величины, получили наименование звезд 2-й звездной величины. К звездам 3-й звездной величины отнесли те из них. которые слабее звезд 2-й величины в 2,5 раза, и т. д. Самые слабые из звезд, доступных невооруженному глазу, были причислены к звездам 6-й звездной величины. Нужно помнить, что название «звездная величина» указывает не на размеры звезд, а только на их видимый блеск.Можно подсчитать, во сколько раз звезды 1-й звездной величины ярче звезд 6-й звездной величины. Для этого нужно 2,5 взять множителем 5 раз. В результате получится, что звезды 1-ой звездной величины ярче по блеску звезд 6-й звездной величины в 100 раз. Всего на небе наблюдается 20 наиболее ярких звезд, о которых обычно говорят, что это звезды первой величины. Но это не значит, что они имеют одинаковую яркость. На самом деле одни из них несколько ярче 1-ой величины, другие несколько слабее и только одна из них - звезда в точности 1-й величины
Большой парад планет 6-7 августа 2010 г.
6-7 августа 2010 г. состоится довольно интересное астрономическое явление. Целых шесть планет – Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн и Уран выстроятся практически в одну линию (в пределах 5 градусов) (идеально прямых линий с участием такого количества планет естественно не бывает, поэтому расположение планет в пределах нескольких градусов считается одной линией). Земля будет находиться посередине между Юпитером и Ураном с одной стороны и Венерой, Марсом и Сатурном с другой.
Космический гамма-телескоп Integral обнаружил скрытые черные дыры
В октябре 2002 года российская ракета 'Протон' вывела на сильно вытянутую эллиптическую околоземную орбиту гамма-телескоп Integral, принадлежащий Европейскому космическому агентству. Этот телескоп предназначается для исследования пульсаров и черных дыр, а также для регистрации космического излучения гамма- и рентгеновского диапазона длин волн. За неполный год работы, прошедший после этапа тестирования и калибровки оборудования, телескоп сделал грандиозное открытие. По мнению специалистов, Integral обнаружил новый класс астрономических объектов. Первый такой объект, получивший наименование IGRJ16318-4848, был обнаружен 29 января 2003 г. Это двойная звездная система, в состав которой входит очень массивная звезда и черная дыра (или нейтронная звезда - точно пока неизвестно). Причем эта черная дыра (или нейтронная звезда) скрыта в толстом коконе холодного газа (на рисунке она слева, а справа - сверхмассивная звезда). Астрономы пока не знают, каково расстояние от Земли до IGRJ16318-4848, но уверены, что этот объект находится в нашей галактике Млечный Путь. В нашей галактике известно около 300 аналогичных двойных звездных систем, однако, объект IGRJ16318-4848 почему-то удалось обнаружить только сейчас. Возможно, что он был скрыт от других телескопов толстым слоем газа из окружающего его облака, причем толщина его такова, что наружу выходит только излучение с самой высокой энергией, то есть с самой короткой длиной волны (гамма-излучение). Чтобы проверить это, решено было задействовать европейский космический рентгеновский телескоп XMM-Newton. И он тоже обнаружил объект IGRJ16318-4848 и плотный кокон холодного газа, диаметр которого сравним с диаметром орбиты Земли при ее движении вокруг Солнца. По мнению астрономов, этот газ был выброшен сверхмассивной звездой, входящей в эту же двойную систему, а теперь он по спирали затягивается в компактную черную дыру, образуя при этом довольно плотную структуру.
Что явилось раньше - дыра или звезда?
Еще не было звезд, планет и галактик - но гигантские черные дыры уже поедали небеса. Телескоп, установленный на горе Апачей в штате Нью-Мехико, выловил в космосе самый старый объект из тех, что когда-либо видело человечество. Свет путешествовал с него до Земли больше, чем 14 миллиардов лет!Астрономы уверены, что открыли настоящего монстра, супермассивную черную дыру, которая каждую секунду высасывала материю, равную массе Земли. Это открытие сбивает с толку: черная дыра уже питалась материей, когда после Большого взрыва прошло всего 700 миллионов лет - мгновенье в истории Вселенной.Открытие этого ископаемого квазара вынуждает ученых переписать историю возникновения звезд и галактик. Примерно так: вскоре после Большого взрыва первоматерия сжалась в причудливые 'гиперзвезды', в тысячи раз большие, чем Солнце. Из-за своих чудовищных размеров эти суперсолнца были нестабильны, сжимались и превращались в черные дыры. Постепенно они притянули к себе часть первоматерии, а из другой ее части образовались звезды и планеты.
Выбросы из черной дыры?
Впервые зарегистрирован выброс энергии из черной дыры. С помощью европейского астрономического спутника XMM-Newton (X- Ray Multimirror Mission), астрофизики смогли впервые зафиксировать энергию, исходящую изнутри черной дыры. Отчет об этом исследовании, проведенном Jorn Wilms из Университета им. Карла Эберхарда в Тюбингеме, Германия, будет опубликован в очередном номере журнала Королевского астрономического общества Великобритании. В июне прошлого года XMM-Newton был сфокусирован на спиральную галактику MCG-6-30-15, отстоящей от нас на расстоянии более 100 миллионов световых лет и в центре которой находится сверхмассивная черная дыра. С помощью двух камер EPIC (European Photon Imaging Cameras) спутника, Wilms и его коллеги получили спектры рентгеновского излучения аккреционного диска вещества вокруг черной дыры (прежде чем упасть на нее и исчезнуть 'навечно', вещество скапливается на определенном расстоянии, образуя диск; разница в скоростях слоев диска создает потоки вещества, падающего на дыру). Ученых заинтересовала спектральная линия железа, которая оказалась удивительно широкой и яркой.
Как обнаруживали Чёрные дыры?
Как известно, «черные дыры» нельзя обнаружить непосредственными наблюдениями — их существование устанавливается по тому мощному влиянию, которое они оказывают на другие объекты или по мощному рентгеновскому излучению.Наблюдения так называемых систем двойных звезд, когда в телескоп видна лишь одна звезда, дают основание считать, что невидимый партнер - черная дыра. Звезды этой пары расположены так близко одна к другой, что невидимая масса 'высасывает' вещество видимой звезды и поглощает его. В некоторых случаях удается определить время оборота звезды вокруг ее невидимого партнера и расстояние до невидимки, что позволяет рассчитать скрытую от наблюдения массу. Первый кандидат на такую модель - пара, обнаруженная в начале семидесятых годов. Она находится в созвездии Лебедя и испускает рентгеновские лучи. Здесь вращаются горячая голубая звезда и, по всей вероятности, черная дыра с массой, равной 16 массам Солнца. Другая пара (V404) имеет невидимую массу в 12 солнечных. Еще одна подозреваемая пара - рентгеновский источник (LMCХ3) в девять солнечных масс находится в Большом Магеллановом Облаке.
Схематическая иллюстрация Черной Дыры
Ньютон открыл Закон Всемирного Тяготения и заставил астрономов задуматься над тем, что некоторые звезды могут сжиматься и становиться темными, потому что их гравитация могла быть такой сильной, что ничто, даже свет, не мог бы покинуть пределов такой звезды. Эти темные звезды были названы черными дырами и за последние тридцать лет астрономы накопили впечатляющее количество данных для доказательства существования двух типов черных дыр.
Гибель массивных звезд
Звезды большей массы заканчивают свою жизнь иначе. Гелиевое ядро в таких звездах, сжимаясь, нагревается. В нем начинается синтез углерода, образуется углеродное ядро. Оно тоже сжимается, начинается, в результате большего нагрева, синтез кислорода и т.д. В итоге, звезда начинает напоминать луковицу, в середине которой, на последней стадии цепи реакций вызревает железоникелевое ядро, в котором никакие реакции идти уже не могут, то есть образуется белый карлик. Но этот белый карлик увеличивается в массе, так как реакции в вышележащих слоях продолжаются. Когда этот карлик вырастает до массы в 1,4 солнечной, давление электронного газа не может в карлике удержать сил гравитации. Электроны как бы вдавливаются в протоны, образуя нейтроны, которые беспрепятственно сближаются (протонам не давала сближаться сила электростатического отталкивания, а нейтроны, напомним, заряда не имеют). В секунду карлик уменьшается от размеров Земли до 10(!)км. Практически достигнув плотности ядерного вещества, карлик резко прекращает сжатие. Вещество такой плотности своим внутренним давлением (здесь участвуют особые ядерные силы отталкивания) в очередной раз за жизнь звезды останавливает гравитацию. Внешние слои образовавшейся нейтронной звезды в первое мгновение все еще продолжают падать по инерции к центру, увеличивая давление, следствием чего является возникновение ударных волн и выброс во внешние слои звезды огромного количества нейтрино. Это приводит к сбросу внешних слоев, к грандиозному взрыву, энергия которого сопоставима с энергией, излучаемой целой галактикой! Такой взрыв называют вспышкой сверхновой звезды. В процессе рассеивания в пространстве верхних слоев звезды, ее яркость падает, сверхновая угасает, а на месте вспышки можно разглядеть ее остаток - расширяющуюся туманностьЭтот рисунок показывает развитие судьбы наших трех звезд. Около расширяющегося взрыва сверхновой появилась планетарная туманность в виде колечка, порожденная нижней звездой: желтые звезды 'созревают' позже, чем голубые. Верхняя красная немассивная звездочка еще долго будет светить без катастроф, пока через много миллиардов лет тоже не породит планетарную туманность
Новый тип звезд
С помощью инфракрасного телескопа UKIRT, находящегося на Гавайях, астрономы обнаружили две звезды нового типа, никогда ранее не наблюдавшегося. Это малые холодные звезды, напоминающие коричневые карлики, но фактически они являются остатками обычных звезд, которые остыли и уменьшились до размеров Юпитера в течение нескольких миллиардов лет, теряя вещество, перетекающее на звезду - белый карлик.
Имитация чёрных дыр
Современные суперкомпьютеры имитируют мощные энергетические джеты (струи), выходящие из чёрных дыр - самых экзотических и мощных объектов во Вселенной.'Эти исследования помогут нам открыть загадку чёрных дыр и подтвердить, что вследствие их вращения действительно происходит выход энергии,' - говорит астрофизик Дэвид Мейер (David Meier), один из соавторов статьи, которая скоро выйдет в международном научном журнале Science.Чёрные дыры - это сверхплотные объекты с такой сильной гравитацией, что даже свет не может из них выйти. Чёрные дыры захватывают в себя звёзды и любое другое, приблизившееся к ним, вещество, включая другие чёрные дыры. Эти необычные объекты образуются одним из двух способов - при коллапсе звезды или когда много звёзд и чёрных дыр коллапсируют вместе в ядре галактики.Оба типа чёрных дыр могут вращаться очень быстро, увлекая за собой пространство вокруг них. Когда много вещества падает на чёрную дыру, оно закручивается как в водовороте. С помощью рентгеновских и радио-наблюдений астрономы могут быть свидетелями таких событий, в том числе и струй из чёрных дыр, но они не могут увидеть саму чёрную дыру.'Мы не можем совершить путешествие к чёрной дыре, и мы не можем сделать её в лаборатории - поэтому мы используем суперкомпьютеры,' - продолжает Мейер. С помощью компьютеров учёные объединяют данные о плазме, падающей на чёрную дыру, и свои познания того, как гравитация и магнитные поля могут воздействовать на плазму. Учёные также исследуют способы того, как магнитное поле может использовать энергию вращения чёрной дыры и образовывать мощные струи.
Гигантская черная дыра в каждой галактике?
Гигантские черные дыры недавно обнаружены Hubble Space Telescope в ядрах 3 галактик. По орбитальным скоростям звезд находящихся вблизи ядра определили массу скрытой от наблюдателя черной дыры. Оранжевым прямоугольником отмечена область площадью в 10’’. На главной фотографии галактика изображена в 40 раз больше. Астрономы давно подозревали, что почти каждая нормальная галактика имеет в центре супермассивную черную дыру. Если газ падает в дыру, то окружающая материя светится как квазар или как активное галактическое ядро. При малом количестве движении газа (таком как например в ядре Нашей галактики) дыра остается менее активна. Среди относительно близких нормальных галактик имеется теперь 20 (в то числе и Наша) в центральной части которых находится черная дыра с известной массой. Массы их колеблются от 2 млн. до 2 млрд. Масс Солнца. Douglas Richstone (University of Michigan) сказал, что обнаруженные 3 новых примера хорошо вписываются в уже имеющийся список и теперь можно говорить о статистических тенденциях. Например, если будет более массивным центральный балдж галактики состоящий из старых звезд, то вероятно и более массивной будет черная дыра. «Черная дыра составляет приблизительно 0.2% от видимой массы галактики сформировавшейся вокруг нее», - сказал Richstone. Andrew Wilson (University of Maryland) и его коллеги заявили, что существование галактических черных дыр является обычным делом. Они исследовали 100 ближайших галактик с помощью радиотелескопа Very Large Array (New Mexico). По крайней мере в 30% из всех галактик был обнаружен в центральной области компактный радиоисточник. По спектру он напоминал квазар. Это «умирающий квазар» или «реликтовый квазар» как Wilson назвал их. Они заполняют отсутствующую связь между галактиками с активными ядрами и обычными галактиками.
