Черные дыры прячутся у нас "на заднем дворе"

Загадочные черные дыры иногда прячутся за завесой из газов и пыли, скрываясь от взоров большинства телескопов. Но они выдают себя, когда материя, которой они питаются, испускает высокоэнергетические рентгеновские лучи, которые может обнаружить миссия спектроскопического телескопа NuSTAR (NASA).

Вот так он недавно отыскал две сверхмассивные черные дыры, окутанные газом и расположенные в центрах близлежащих галактик.

"Эти черные дыры находятся сравнительно близко от Млечного Пути, но оставались до последнего времени от нас скрытыми. Они похожи на монстров, прячущихся под кроватью".
Ади Аннуар (Ady Annuar,), аспирант Университета Дарема в Великобритании

Аннуар представил результаты исследования на заседании американского астрономического общества в городе Грейпвайн, штат Техас.

Обе эти гигантские черные дыры являются центральными двигателями - "активными ядрами галактик". Это класс объектов, к которым относятся квазары и блазары. При исследовании с помощью телескопов они выглядят по-разному. Это зависит от ориентации этих ядер галактик и окружающего их материала.

Активные ядра галактик такие яркие, потому что частицы вокруг черной дыры очень сильно нагреваются и испускают излучение по всему электромагнитному спектру: от низкоэнергетичных радиоволн до высокоэнергетичных рентгеновских лучей. Тем не менее, большинство активных ядер окружены областью густых газов и пыли, по форме похожей на пончик, которая закрывает центральные районы от некоторых линий просмотра.

Оба активных галактических ядра, которые недавно изучал NuSTAR, по всей видимости, ориентированы так, что предстают перед астрономами ребром: вместо ярких центральных областей наши телескопы в первую очередь видят рентгеновские лучи, отраженные от затемняющего материала в форме пончика.

"Подобно тому, как мы не в силах увидеть солнце в облачный день, нам не дано из-за газа и пыли непосредственно рассмотреть, насколько действительно яркие эти активные ядра галактик вокруг центрального двигателя".
Питер Бурман (Peter Boorman), аспирант университета Саутгемптона в Соединенном Королевстве.

Галактика IC 3639 содержит скрытую сверхмассивную черную дыру
Фото: ESO/NASA/JPL-Caltech/STScI

Бурман возглавлял исследование активной галактики IC 3639, до которой от нас 170 млн световых лет. Исследователи проанализировали данные этого объекта, полученные с NuStar, и сравнили их с предыдущими, собранными рентгеновской обсерваторией Chandra (НАСА) и спутника Suzaku (Япония). Результаты от NuStar, который чувствителенее к более высокоэнергетичным рентгеновским лучам, чем эти обсерватории, подтверждают характер IC 3639 как активного ядра галактики. NuSTAR также представила первое точное измерение, сколько материала заслоняет центральный двигатель IC 3639, что позволяет исследователям определить реальную светимость этого скрытого монстра.

Еще более удивительна спиральная галактика NGC 1448, которой занимался Аннуар: черная дыра в галактическом центре была обнаружен только в 2009 году, хотя находится в самой середине одной из крупных галактик, ближайших к Млечному Пути (всего 38 млн световых лет - 1 световой год равен приблизительно 6 триллионам миль).

Галактика NGC 1448 с активным ядром, скрытым за завесой газа и пыли
Фото: Carnegie-Irvine Galaxy Survey/NASA/JPL-Caltech

Исследование Аннуара обнаружило, что эта галактика также имеет плотный столб газа, возможно, часть области пончика, прячущий центральную черную дыру.

Рентгеновское излучение от NGC 1448, как впервые показали NuStar и Chandra, предполагает, что, как и у IC 3639, там должен быть толстый слой газа и пыли, скрывающий активную черную дыру от нашей прямой видимости.

Исследователи также обнаружили, что NGC 1448 имеет большую популяцию молодых звезд, которым всего 5 млн лет. Отсюда следует, что галактика рождает новые звезды, когда ее черная дыра питается газом и пылью. Для определения, где именно находится черная дыра, использован телескоп NTT Европейской южной обсерватории, получивший изображения NGC 1448 в оптическом диапазоне длин волн. Расположение черной дыры трудно точно определить, поскольку центры галактик переполнены звездами. Большие оптические и радиотелескопы могут помочь обнаружить свет вокруг черных дыр, чтобы астрономы могли найти их место и воссоздать историю их роста.

"Интересно использовать силу NuStar, чтобы получить важную, уникальную информацию об этих монстрах, обитающих даже в нашем космическом дворе, где их можно изучить в деталях"
Дэниел Стерн (Daniel Stern), NuSTAR (НАСА), Лаборатория реактивного движения, Пасадена, Калифорния.

Источник: nasa.gov

Черная дыра рождает объекты размером с планету

Каждые несколько тысячелетий какая-то бедная звезда слишком приближается к черной дыре, удачно занявшей центр Млечного Пути. Сильная гравитация последней разрывает звезду на части, выбрасывая наружу длинный шлейф газа. Казалось бы, на этом история должна заканчиваться, но не тут-то было. Новое исследование продемонстрировало, что газ может не только собирать объекты, величиной с планету, но и разбрасывать их затем по всей Галактике, как в игре летит "жеванный бумажный шарик" (Spitball). Получается своеобразная космическая "плевалка".

"Одна раздробленная звезда способна сформировать сотни этих объектов с массами планет. У нас возникли вопросы: куда они пропадают и насколько близко подходят к нам? Чтобы прояснить эти вопросы, мы разработали компьютерный код".
Иден Гирма (Eden Girma), студентка бакалавриата Гарвардского университета, член Института Баннекер /Ацтлана, ведущий автор работы

Гырма представит свои выводы в среду на стендовой сессии, а также на пресс-конференции заседания Американского астрономического общества в пятницу.

Художественное изображение скопления объектов, которые со скоростью 20 млн км/час (10000 км/с) были выброшены из центра Галактики. Эти космические "жеванные шарики", образованы из фрагментов звезды, которая была разорвана сверхмассивной черной дырой Млечного Пути
Фото: Mark A. Garlick/CfA

Расчеты показывают, что ближайший из этих объектов, созданных черной дырой в нашей Галактике, может иметь вес в промежутке между Нептуном и несколькими Юпитерами и находиться от Земли в пределах сотен световых лет. При возникновении он сильно нагревается и затем светится, хотя и недостаточно ярко, чтобы его заметили в ходе предыдущих исследований. В будущем такие курьезные объекты сможет обнаруживать, например, Большой обзорный телескоп (LSST) или космический телескоп "Джеймс Уэбб" (JWST).

Гырма также считает, что подавляющее большинство (95 %) аналогичных объектов полностью покинет Галактику из-за высокй скорости: около 20 млн км/час (10000 км/с). Поскольку у большей части других галактик в ядрах тоже присутствуют гигантские черные дыры, вполне вероятно, что в них протекает этот же процесс.

"Другие галактики, например, Андромеда, все время стреляют в нас этими жеванными шариками".
Джеймс Гиллокон (James Guillochon) из CFA, соавтор работы

Хотя эти объекты могут быть размером с планету, они будут очень отличаться от типичной планеты, поскольку состоят из звездного материала и развиваются из разных частей бывшей звезды. В результате этого состав объектов может варьироваться.

Образуются они тоже гораздо быстрее, чем обычная планета. Черной дыре понадобится на разрушение (приливный распад) звезды всего день и около года, чтобы получившиеся фрагменты соединились (в отличие от миллионов лет, необходимых для создания с нуля такой планеты, как Юпитер).

Чтобы один из таких объектов, выброшенных черной дырой в центре Млечного Пути, мог достигнуть окрестности Земли, потребуется около миллиона лет. Задача будет только в том, чтобы отличить его от планет-странников, созданных более обычным способом рождения звезд и планет.

"Лишь приблизительно одна из тысячи свободно плавающих планет окажется одним из этих чудаков второго поколения".
Иден Гырма

Источник: cfa.harvard.edu

Строения инопланетян, или Как нам всем выжить

Инопланетная мегаструктура в Космосе может быть в будущем единственным средством выживания человечества.

Астрономы считают, что причиной необъяснимого мерцания звезды Табби в созвездии Лебедя, до которой от нас 1200 световых лет, является гигантское суперсооружение, воздвигнутое инопланетянами в Пространстве. Замечено, что загадочная эвезда удивительно быстро бледнеет. Некоторые ученые предполагают, что виновниками этого являются внеземные цивилизации, присутствующие на экзопланетах Табби и пытающиеся укрыть ее гигантской инопланетной мегаструктурой.

Фантазии британским да и американским ученым не занимать, тем более что гипотеза вовсе не нова. Как пишет NBC News, еще в 1959 году экспертом-физиком Фрименом Дайсоном (Freeman Dyson) высказано предположение о существовании подобной инопланетной мегаструктуры в Космосе. Дайсон говорил, что в конце концов у всех планет, где есть жизнь, рано или поздно закончится энергия.

Вот ее-то и собираются ловить для нашей старушки Земли, опутав все Солнце чем-то гигантским и для нашей родной энергии непроницаемым. Даже репортаж на канале NBC News показали, стараясь втолковать зрителям, что передовые цивилизации, такие, как человечество - эх, когда мы еще ими станем! - будут пытаться использовать энергию близлежащих звезд, создавая в Пространстве инопланетные мегаструктуры.

Астрономы готовятся к изучению подозрительной инопланетной мегаструктуры в Пространстве вблизи звезды Табби Фото: Beyond Science / Скриншот YouTube

Эти инопланетные суперсооружения, которые часто называют сферами Дайсона, в сущности, должны представлять собой ряд панелей солнечных батарей, окружающих звезду, чтобы отловить излучаемую энергию. Но такие структуры будут крайне нестабильны, и делать их нецелесообразно. Вместо этого можно создать рой или огромное кольцо орбитальных зеркал, похожих на кольца Сатурна, полагают противники теории мегаструктр.

"Для этого не требуется каких-либо серьезных технологических прорывов".
Стюарт Армстронг (Stuart Armstrong), научный сотрудник оксфордского Института будущего человечества

В 2012 году Армстронг предложил создать сферу Дайсона для Земли из гематита, добытого на планете Меркурий. Гематит может быть использован для зеркал, предназначенных для сбора энергии.

Конечно же, далеко не все астрономы загорелись идей огородить Солнце, да и не верят многие в существование таких инопланетных сооружений.

"Это действительно сумасшедшая идея. Нет никаких оснований ожидать, что разумный вид укроет каждую звезду или даже 99 % звезд в галактике. Однако, если бы они это сделали, это была бы весьма заметная вещь".
Джеймс Эннис (James Annis), астроном Национальной лаборатории им. э. Ферми

Но скептики фантазерам не указ: те по-прежнему собираются искать доказательства, чтобы подтвердить свою гипотезу, а их противники с неменьшим энтузиазмом мечтают опровергнуть наличие в Космосе такой инопланетной мегаструктуры.

Источник scienceworldreport.com

Обнаружен мощный космический двойной удар

Сочетание черной дыры и столкновения галактических скоплений создает самые высокоэнергетичные потоки частиц.

В двух далеких скоплениях галактик астрономы обнаружили уникальную двойную катастрофу. Сочетание сверхмассивной черной дыры, очень активной, и столкновения двух массивных галактических скоплений создали кометообразный хвост из лучей, длина которого составляет миллионы световых лет. Вихри с вдвое возросшей скоростью относятся к самым высокоэнергетичным явлениям Космоса.

Скопления галактик являются одними из крупнейших структур в нашей Вселенной, состоящим из бесчисленных галактик, имеющих триллионы солнечных масс. Если два или даже больше таких гигантов космоса сталкиваются, то высвобождаются огромные энергии. Еще более удивительное явление, когда сверхмассивная черная дыра пожирает материю и становится мощным ускорителем частиц.

Необычное сочетание

"По отдельности мы чаще наблюдали во Вселенной каждое из этих сенсационных явлений".
Райнаут ван Виирен (Reinout van Weeren), CfA

Но астрономы никогда раньше не видели вместе оба явления и их последствия.

Составное изображение Abell 3411 и Abell 3412. Невидимая черная дыра формирует луч из частиц, который дополнительно ускоряется сияющими красноватыми ударными волнами от столкновения галактических скоплений. В результате появляется кометоподобные линии Фото: рентгеновское изображение: NASA/CXC/SAO/ R.Van Weeren и др; оптическое: NAOJ/Subaru; радиоизображение: NCR /TIFR/GMRT

Исследователи обнаружили этот космический двойной удар в двух скоплениях галактик: Abell 3411 и Abell 3412, находящихся от нас приблизительно в двух млрд световых лет. Оба гиганта имеют триллионы солнечных масс. Наблюдения рентгеновской обсерватории Чандра (НАСА), радиотелескопов Very Large Array (США) и GMRT (Индия) показали драматические процессы этих гигантов.

Двойное ускорение джета

Изображения показывают, что в одном галактическом скоплении находится чрезвычайно активная, быстро вращающаяся сверхмассивная черная дыра, создающая огромный, высокоэнергетичный магнитный вихрь, ускоряющий горячий газ и превращающий его в высокоскоростной высокоэнергетичный джет.

Этот поток частиц проникает так далеко во Вселенную, что встречает ударные волны от столкновений скоплений галактик и их массивных газовых облаков. Если джет натыкается на эти ударные волны, он вторично ускоряется.

"Это как если бы отправили ракету на низкую околоземную орбиту, а та затем благодаря столкновению катапультировалась из Солнечной системы".
Фелипе Андраде Сантос (Felipe Andrade-Santos) из CfA, соавтор работы

Рекордный "ускоритель элементарных частиц"

Результатом этого двойного ускорения является поток частиц, который устремляется в Пространство на огромные расстояния, составляющие миллионы световых лет.

"Эти частицы относятся к наиболее высокоэнергетичным частицам, когда-либо наблюдавшимся во Вселенной. Это происходит благодаря сочетанию двух событий и двойной инжекции энергии"
Фелипе Андраде Сантос

Открытие этого "двойного удара" и высокоэнергетичного потока частиц объясняет, почему оба скопления галактик испускают столь обширное и интенсивное радиоизлучение..

"Наше открытие демонстрирует, что удивительное сочетание мощных событий может генерировать такой космический ускоритель элементарных частиц, сделав его самым большим и высокоэнергетичным явлением Космоса. Неудивительно, что только для его открытия необходимо сочетание самых мощных обсерваторий на Земле".
Уильям Доусон (William Dawson) из Ливерморской национальной лаборатории, соавтор работы

Источники: scinexx.de, chandra.harvard.edu

Тайна неустойчивых пульсаров

Новое открытие изменило широко распространенное мнение, что все пульсары - это аккуратно тикающие часы Вселенной. Исследование, проведенное в обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико, случайно обнаружило две чрезвычайно странных звезды - пульсары, которые внезапно исчезают. Иногда они есть, а затем очень долго не появляются.

Существование этого странного поведения было обнаружено случайно. Потребовалось большое терпение со стороны команды радиоастрономов британской обсерватории Jodrell Bank, возглавляемой профессором Эндрю Лайном (Andrew Lyne) из Университета Манчестера, чтобы вообще подтвердить существование этих невидимых пульсаров.

Пульсары - быстро вращающиеся и сильно намагниченные нейтронные звезды - приблизительно 20 миль в поперечнике с массами, составляющими около 500000 земных. Вращение выбрасывает заряженные частицы, устремляющиеся в Пространство из магнитных полюсов, в результате чего пучки радиоволн мечутся по небу, как лучи света от маяка. Это приводит к появлению импульсов, которые можно отследить с помощью наземных радиотелескопов.

Неустойчивые пульсары

Это редко наблюдаемая популяция пульсаров, у которых бывают два состояния:

1. ON-состояние, когда они ведут себя как нормальные пульсары.
2. OFF-состояние, когда они почему-то не работают и не создают радиоволны.

"Они переключаются между состояниями мгновенно. Они включены, а затем выключены и исчезают без какого-либо видимого предупреждения".
Эндрю Лайн

Два недавно открытых неустойчивых пульсара проводят большую часть своего времени в выключенном состоянии. Известны еще три подобных пульсара, но те в основном включены.

Этот пульсар, находящийся в галактике Messier 82, удаленной от Земли на 12 млн световых лет, посылает рентгеновские лучи, досттигающие Земли каждые 1,37 секунды. Астрономы, изучающие этот объект с NuStar, сначала считали его массивной черной дырой, но его рентгеновский импульс показал, что это пульсар Фото: NASA / JPL-Caltech

В сентябре 2012 года нашли один из этих новых объектов, испускающий очень яркие импульсы. Он был назван PSR J1929 + 1357 и утвержден в качестве пульсара в феврале 2013 года.

"В течение следующих 9 месяцев за ним наблюдали не менее 650 раз - 100 часов. Он был включен только в 5 случаях - лишь 0,8% времени".
Профессор Бенджамин Стапперс (Benjamin Stappers) из астрофизического центра Jodrell Bank, соавтор публикации

Наиболее важное значение открытия этого явления в том, что должно быть чрезвычайно большое количество этих исчезающих пульсаров. Вероятно, в поле зрения телескопа Arecibo было более 130 подобных пульсаров, но это был единственный, который попался во время наблюдения. Команда PALFA предполагает, что таких прерывистых пульсаров в области исследования насчитывается около 3000, намного больше, чем число нормальных пульсаров.

Почему такое странное поведение пульсара?

"Объяснение поведения ON-OFF остается загадкой. Это свидетельствует, что окружающая среда пульсара меняется, но как раз то, что вызывает споры по поводу этих изменений, остается открытым".
Д-р Эндрю Сеймур (Andrew Seymour), USRA-постдокторант в Arecibo

Недавние наблюдения этих пульсаров позволяют предположить, что их скорость при выключении составляет только 80 процентов от той, когда они включены. А "нормальные" пульсары замедляются постепенно. Команда PALFA предполагает, что поток заряженных частиц, исходящих из пульсара, тоже заставляет его вращаться быстрее. В позиции OFF этот поток частиц неизвестно по какой причине не может выбрасываться и скорость вращения пульсара уменьшается. Но, как отмечает Сеймур, в сообществе изучающих пульсары пока нет согласия по поводу механизма ON-OFF.

Изменяющаяся скорость вращения пульсара выводится путем расчета сколько ударов было пропущено во время его невидимых фаз.

Лайн надеется, что последующие измерения PSR J1929 + 1357 помогут понять физику механизма излучения пульсаров и изменения их вращения.

Источник: usra.edu

SpaceX: выявлена причина взрыва ракеты Falcon 9

Расследования причин аварии завершены, 8 января SpaceX снова планирует пуск ракеты Falcon 9.

8 января частная космическая компания Space X собирается вновь запустить ракету с несколькими спутниками на борту. Это должен быть первый космический полет компании после неудачи в начале сентября 2016 года, когда ракета типа Falcon 9 взорвалась при предстартовой подготовке на территории SpaceX мыса Канаверал.

В то время считалось, что к взрыву ракеты Falcon 9 привела аномалия при подготовке к запуску двигателя.

Сейчас SpaceX опубликовал более подробную информацию о произошедшем: причиной был отказ напорного резервуара бака с жидким кислородом (II-ой ступени ракеты). Контейнер, содержавший для охлаждения жидкий гелий, мог собирать сильно охлажденный жидкий кислород, который воспламенялся за счет трения.

Кроме того, гелий был настолько холодным, что мог образоваться твердый кислород, что еще больше увеличивало риск воспламенения за счет трения. Исходя из новых выводов, SpaceX хочет в ближайшее время сделать упор на новый монтаж напорного резервуара и загрузить теплый гелий. Эксперты, однако предупредили, что НАСА уже на протяжении десятилетий не устанавливает для охлаждения в резервуарах бак с гелием из-за слишком высоког риска. В будущем SpaceX намерена полностью пересмотреть конструкцию.

Пока от компетентного американского органа FAA (Федерального управления гражданской авиации) не получено разрешение на старт 8 января.

"Если он предоставляет лицензию, то это будет означать, что сообщение SpaceX об ошибке было убедительным и на основе этого были сделаны правильные выводы".
Джон Логдсон (John Logdson) из Университета Джорджа Вашингтона

Источник: spacex.com

Жизнь на планете Проксима Центавра b возможна

Подтвержденная орбита Проксимы Центавра повысила вероятность жизни на ее планете.

Недавно подтверждено, что звезда Проксима Центавра, ближе всего находящяся к нашему Солнцу и являющаяся красным карликом, действительно вращается по широкой орбите вокруг системы Альфа Центавра, образуя с этими звездами тройную систему. Тем самым увеличивается вероятность того, что открытая осенью 2016 планета Proxima (Centauri) b находится не только внутри благоприятной для жизни зоны, но и обладает большим количеством воды и, следовательно, там может существовать земная жизнь.

Подтверждение трех звезд, представляющих собой единую систему (о чем астрономы уже догадывались около 100 лет), важно для понимания особенностей системы Альфа Центавра, возникновения и развития ее планет, считают ученые Европейской южной обсерватории.

Художественное изображение трех звезд Центавра на небе недавно открытой скалистой планеты, обращающейся вокруг Проксима Центавра Фото: ESO / L. Calçada

"По-видимому, Проксима Центавра имеет со звездной парой Альфа Центавра одинаковый возраст (около шести млрд лет). Это облегчает, в свою очередь, возрастную оценку планеты Proxima b".

Исследователи под руководством Фредерика Тевинина (Frédéric Thévenin), Обсерватория Лазурного берега, Франция, и Пьера Кервеллы (Pierre Kervella), Парижский университет Дидро, предположили, что недавно открытая планета Proxima b" могла возникнуть на более далеком расстоянии от Проксима Центавра, а затем перемещена на ее сегодняшнее место вблизки своей звезды. Произошло это как результат тесного интервала между Проксима Центавра и его кузенами в паре Альфа Центавра.

Графическое представление орбиты Proxima Centauri показывает положение Проксимы по отношению к Альфа Центавра в ближайшие тысячелетия (промежутки составляют тысячи лет)
Фото: П. Кервелла, ЕКА, Д. Де Мартин / М. Замани

Но планета могла возникнуть и вокруг пары Альфа Центавра, а впоследствии захвачена гравитацией Проксима Центавра.

Если одна из выдвинутых гипотез верна, то вполне может оказаться, что Proxima b была когда-то планетой изо льда, который растаял и образовал на поверхности жидкую воду.

Источник: grenzwissenschaft-aktuell.de