қара тесіктер

Астрофизиктердің халықаралық тобы қара құрдым массаларының таралуында теориялық тұрғыдан болжанған алшақтықтың бар екендігінің айқын дәлелдерін тапты.

Бұл туралы N+1 ғылыми басылымы Nature журналындағы жарияланымға сілтеме жасай отырып хабарлады

«Жұп тұрақсыздығының» механизмі

Жұлдыздар эволюциясының қазіргі теорияларына сәйкес, қара құрдымдардың массалық таралуындағы төмендеу 50-ден 130 күн массасына дейін болуы керек. Бұл құбылыс аса үлкен бастапқы жұлдыздардың (100-ден 260 күн массасына дейін) ядроларында жүретін процестермен түсіндіріледі. Өмірінің соңында гамма-сәулелердің бөлшектермен әрекеттесуі электрон-позитрон жұптарын тудырады, бұл радиациялық қысымды күрт төмендетеді және ядроның гравитациялық коллапсына әкеледі.

Бұл процесс екі кезеңнің бірін бастайды:

• Толық жойылу: Қуатты термоядролық жарылыс жұлдыздың затын толығымен ыдыратады, артында қара құрдым қалдырмайды.
• Циклдік масса жоғалту: Жұлдыз бірқатар жарылыстардан өтіп, қабықтарын жабады және ақырында «тыйым салынған» аймақтың төменгі шекарасына жақын жерде қара тесік пайда болады.

Деректерді талдауға жаңа тәсіл

Торонто университетінің Майя Фишбах бастаған топ LIGO, Virgo және KAGRA детекторлары анықтаған 153 қара құрдымның бірігу оқиғасын талдады. Бұл зерттеудің басты ерекшелігі - жұптардағы негізгі (ауыр) компоненттерге емес, екінші реттік (аз массивті) компоненттердің массаларына назар аудару. Ғалымдар жалған оң нәтижелердің ықтималдығын азайту үшін Байес иерархиялық модельдеуді қолданды.

Нәтижелер бастапқы қара құрдымдардың массалық таралуы үздіксіз болып көрінгенімен, екінші реттік нысандар үшін айқын үзіліс байқалатынын көрсетті. 90 пайыздық ықтималдықпен бұл алшақтықтың шекаралары 44 және 116 күн массаларында орналасқан. Бұл мәндер жұп-тұрақсыз аса жаңа жұлдыздардың математикалық модельдеріне өте жақсы сәйкес келеді.

Айналдыру белгі ретінде

Теорияны одан әрі растау қара құрдымдардың спиндерін (айналу жылдамдығын) талдаудан келді. Зерттеушілер «тыйым салынған» масса диапазонына кіретін нысандар серіктеріне қарағанда айтарлықтай жылдам айналатынын анықтады. Бұл мұндай ауыр қара құрдымдардың жеке жұлдыздардың эволюциясының тікелей өнімі емес, керісінше басқа қара құрдымдардың бұрынғы бірігуінен пайда болғанын көрсетеді.

NakedScience хабарлауынша , Gaia ғарыштық обсерваториясы Құс жолында ерекше құбылысты анықтады: Паломар 5 жұлдызды ағынының орталығында 100-ден астам жұлдыздық массадағы қара құрдымдардан тұратын топ жасырынып жатуы мүмкін.

Бұл туралы галактиканың 3D картаға түсіру деректерін талдаған зерттеушілер хабарлады. Паломар 5 - Жерден шамамен 80 000 жарық жылы қашықтықта орналасқан, диаметрі 30 000 жарық жылына созылып жатқан жұлдыздар ағыны.

Паломар 5 сияқты шар тәрізді шоғырланымдар алғашқы Әлемнің «қазбалары» болып саналады. Әдетте тығыз және сфералық, оларда 100 000-нан миллионға дейін ежелгі жұлдыздар бар және галактикалар мен қараңғы материяның тарихы туралы құнды түсініктер береді. Дегенмен, Паломар 5 ерекшеленеді: онда жұлдыздардың сирек таралуы және аспан сферасының 20 градустан астамына созылып жатқан ұзын толқын ағыны бар.

Түсінікті өзгерткен модель

Барселона университетінің астрофизигі Марк Джилес былай деп түсіндірді: «Біз бұл ағындардың қалай пайда болатынын білмейміз, бірақ бір ой - олар бұзылған жұлдыз шоғырлары». Ғалымдар әрбір жұлдыздың орбиталары мен эволюциясын есептеп, егжей-тегжейлі N-дене модельдеуін жүргізді. Модельдеулерге қара құрдымдар да енгізілді, себебі олармен гравитациялық өзара әрекеттесу жұлдыздарды шоғырдан «шығарып жіберуі» мүмкін. Нәтиже күтпеген болды. Бүгін Паломар 5-те байқалған құрылымды алу үшін бұрын ойлағаннан әлдеқайда көп қара құрдымдар қажет. Джилестің айтуынша, «шоғырдағы жұлдыздар санына негізделген қара құрдымдардың саны күтілгеннен шамамен үш есе көп, яғни шоғырдың жалпы массасының 20 пайыздан астамы қара құрдымдар». Бұл қара құрдымдардың әрқайсысының массасы шамамен 20 күн массасына тең және шоғыр тарихының басында супернова жарылыстарынан пайда болған.

Шоғырдың тағдыры және қара құрдымдарды іздеу

Модельдер шамамен бір миллиард жылдан кейін Паломар 5 толығымен ыдырайды деп болжайды. Ол толығымен жойылып кетпес бұрын, галактикалық орталықты айналып өтетін қара құрдымдардың іс жүзінде «таза» шоғыры қалады. Бұл басқа шар тәрізді шоғырларды да осындай тағдыр күтіп тұрғанын білдіреді. Кардифф университетінің астрофизигі Фабио Антонини: «Қара құрдымдардың бірігуінің көпшілігі жұлдыз шоғырларында болады деп есептеледі», - деп атап өтті. Негізгі мәселе - біз қара құрдымдардың өздерін тікелей көре алмаймыз. Жаңа әдіс олардың санын олар шығаратын жұлдыздарға негіздеп бағалауға мүмкіндік береді. Осылайша, Паломар 5 болашақ қара құрдымдардың соқтығысуын және сирек кездесетін орташа массалы нысандар класын қайдан іздеу керектігін түсінудің кілтіне айналады.

Бір шай қасық нейтрон жұлдызы затының салмағы миллиардтаған тоннаны құрайды. Осындай екі аса тығыз нысан соқтығысқан кезде, олар тек қуатты гравитациялық толқындарды ғана емес, сонымен қатар кеңістік-уақыт құрылымында мәңгілік тыртық қалдырады.

хабарлауынша , Physical Review Letters журналында жарияланған халықаралық ғалымдар тобының зерттеуі гравитациялық толқындарды есте сақтау эффектісін зерттейді. Нейтрондық жұлдыздар аса жаңа жұлдыз жарылысынан кейін пайда болады. Диаметрі шамамен 20 шақырым және массасы Күннің массасынан үлкен бұл ықшам нысандарда шегіне дейін сығылған зат бар: атомдар жойылады, ал материал толығымен дерлік нейтрондардан тұрады. Мұндай екі жұлдыз бір-біріне жақындағанда, жүйе LIGO және Virgo детекторларымен анықталған гравитациялық толқындарды шығара бастайды.

Есте сақтау әсері: ешқашан кетпейтін толқын

Әдетте, гравитациялық толқын кеңістікті созып, қысады, содан кейін бәрі бастапқы қалпына келеді. Дегенмен, Эйнштейннің теориясы басқа нәрсені болжайды: толқын өткеннен кейін кішкентай, бірақ тұрақты ығысу қалуы мүмкін. Детектордағы бөлшектер бастапқы орындарына дәл оралмайды. Бұл қалдық із жад эффектісі деп аталады.

Мұндай алғашқы есептеулерді Яков Зельдович пен Александр Полнарев 1974 жылы жүргізді. Кейінірек Деметриос Христодулу Эйнштейн теңдеулерінің сызықтық еместігі бұл әсерді күшейтетінін көрсетті. Қазіргі заманғы зерттеулер жаңа үлес көздерін – электромагниттік сәулеленуді және нейтрино ағынын қосты.

Магнит өрістері, нейтринолар және сигналдың 50 пайызы

Иллинойс университетінің, Афины академиясының, Валенсия университетінің және Монклер мемлекеттік университетінің ғалымдары массалары, күй теңдеулері және магнит өрісінің конфигурациялары әртүрлі нейтрондық жұлдыздардың бірігуін модельдеді. Олар әрбір фактордың үлесін түсіну үшін нейтринолар мен бариондық заттардың лақтырылуын бөлек ескерді.

Магнит өрістері, нейтринолар және лақтырылған заттар жалпы гравитациялық жадтың 15-тен 50 пайызына дейін құрайтыны белгілі болды. Сонымен қатар, күшті магнит өрісі әрқашан үлкен әсерді білдірмейді: кейбір жағдайларда магниттелген жүйелер таза жадтың кішірек екенін көрсетті. Қара құрдымдардан айырмашылығы, нейтрондық жұлдыздар негізгі соқтығысудан кейін жадты ұзағырақ жинай алады.

Бұл әсерді бақылау жалпы салыстырмалылық теориясының маңызды сынағы болар еді. Есте сақтауды анықтау нейтрондық жұлдыздың массасы, ішкі құрылымы және магнит өрісі туралы ақпарат береді. Гравитациялық толқын детекторлары зертханалық тәжірибелер үшін қолжетімді емес аса тығыз затты тиімді түрде зерттей алады. Бұл тек алғашқы қадам болғанымен, ғалымдар болашақ бақылаулар ғаламдағы бұл «тыртықты» ашады деп үміттенеді.

Жарияланған сәйкес , үнді астрономдары 53 жаңа алып радиоквазарды ашты.

Бұл нысандар біздің галактиканың диаметрінен 68 есе үлкен, ұзындығы 7,2 миллион жарық жылына дейінгі плазма ағындарын шығарады.

Құс жолының ондаған галактикасының көлеміндей ұшақтар

Квазарлар – орталықтарында қара құрдымдары бар белсенді галактикалық ядролар. Олар плазма ағындарын жарық жылдамдығымен шығарады. Олардың ашылуы аспанның шамамен 90%-ын қамтыған GMRT телескопы жүргізген TGSS зерттеуінің арқасында мүмкін болды.

«Бұл радио ағындарының өлшемі біздің галактикамен салыстыруға келмейді», - дейді Сувик Маник, ағындардың ұзындығы «Құс жолының диаметрінен 20-50 есе ұзын» екенін атап өтеді.

Астрономдар бұл ағындардың асимметриясын зерттеді. Сушанта К. Мондал былай деп түсіндірді: «Бір жағынан, ағын тығыз бұлттарға соғылуы мүмкін, ал екінші жағынан еркін кеңейеді». Алыс квазарлар ең күшті асимметрияны көрсетеді.

Әлемге әсері

Сабьясачи Палдың айтуынша, алып квазарлар бізге олардың эволюциясының соңғы сатыларын түсінуге көмектеседі. Олардың үлкен радиожелкендері бізге әлсіз галактикааралық газды алыс қашықтықта зерттеуге мүмкіндік береді.

Ғалымдардың пікірінше, мұндай бақылаулар аса үлкен қара құрдымдардың айналасындағы процестерді ашады және бізге Әлемнің құрылымын түсінуге көмектеседі. Жұмыста квазарлардың галактикалардың өсуі мен жойылуына қалай әсер ететіні көрсетілген.