|
Научились предсказывать массы сверхмассивных черных дыр
|
|
|
|
Рядом с центром Галактики Млечный Путь находится огромный объект, который астрономы называют Стрелец А*. Эта «сверхмассивная» черная дыра, возможно, выросла вместе с нашей галактикой, и не одна. Ученые подозревают, что подобные гиганты скрываются в сердце почти всех крупных галактик в космосе. Некоторые из них могут стать действительно большими, сказал Джозеф Саймон, научный сотрудник отдела астрофизических и планетарных наук Университета Колорадо в Боулдере. «Черная дыра в центре нашей галактики в миллионы раз больше массы Солнца, но мы также видим и другие, которые, как мы думаем, в миллиарды раз больше массы Солнца», — сказал он. Астрофизик посвятил свою карьеру изучению поведения этих трудно наблюдаемых объектов. В недавнем исследовании он использовал компьютерное моделирование, или «модели», для предсказания массы самых больших сверхмассивных черных дыр во Вселенной — математическое понятие, известное как функция массы черной дыры.
|
|
|
|
Другими словами, Саймон стремился определить, что можно обнаружить, если поставить каждую из этих черных дыр одну за другой на огромной шкале. Его расчеты показывают, что миллиарды лет назад черные дыры могли быть в среднем намного больше, чем когда-то подозревали ученые. Полученные данные могут помочь исследователям разгадать еще большую загадку, выяснив силы, которые сформировали такие объекты, как Стрелец А*, когда они вырастали из маленьких черных дыр в гигантов, которыми они являются сегодня. «Мы начинаем видеть из множества различных источников, что с довольно раннего времени во Вселенной были довольно массивные объекты», — сказал Саймон. Он опубликовал свои выводы 30 мая в The Astrophysical Journal Letters. Для Саймона эти «довольно массивные вещи» — его хлеб с маслом. Астрофизик является частью второй исследовательской работы под названием Североамериканская наногерцовая обсерватория гравитационных волн (NANOGrav). В рамках проекта Саймон и сотни других ученых в США и Канаде потратили 15 лет на поиски явления, известного как «фон гравитационных волн». Эта концепция относится к устойчивому потоку гравитационных волн или гигантской ряби в пространстве и времени, которые почти постоянно колеблются во Вселенной.
|
|
|
Этот космический водоворот также обязан своим происхождением сверхмассивным черным дырам. Саймон объяснил, что если две галактики столкнутся в космосе, их центральные черные дыры также могут столкнуться и даже слиться. Они вращаются вокруг и вокруг друг друга, прежде чем удариться друг о друга, как две тарелки в оркестре — только этот удар тарелок порождает гравитационные волны, буквально искажающие ткань вселенной. Однако, чтобы понять фон гравитационных волн, ученым сначала нужно узнать, насколько на самом деле массивны сверхмассивные черные дыры во Вселенной. По словам Саймона, более крупные тарелки производят более сильный удар и создают гораздо более сильные гравитационные волны. Есть только одна проблема. «У нас есть действительно хорошие измерения масс сверхмассивных черных дыр для нашей собственной галактики и для ближайших галактик», — сказал он. «У нас нет таких же измерений для более далеких галактик. Нам остается только догадываться».
|
|
|
|
В своем новом исследовании Саймон решил угадать совершенно по-новому. Во-первых, он собрал информацию о сотнях тысяч галактик, которым несколько миллиардов лет. (Свет может двигаться только с такой скоростью, поэтому, когда люди наблюдают за галактиками, которые находятся дальше, они оглядываются назад во времени). Саймон использовал эту информацию для расчета приблизительных масс черных дыр для крупнейших галактик во Вселенной. Затем он использовал компьютерные модели для имитации фона гравитационных волн, которые могут создавать эти галактики и которые в настоящее время омывают Землю. Результаты Саймона показывают полный шведский стол масс сверхмассивных черных дыр во Вселенной, возраст которых составляет примерно 4 миллиарда лет. Он также заметил кое-что странное: казалось, что миллиарды лет назад по Вселенной было разбросано гораздо больше крупных галактик, чем предсказывали некоторые предыдущие исследования. Это не имело особого смысла.
|
|
|
|
«Было ожидание, что вы увидите эти действительно массивные системы только в соседней вселенной», — сказал Саймон. «Для роста черных дыр требуется время». Его исследования, однако, дополняют растущее количество доказательств того, что им может потребоваться не так много времени, как когда-то считали астрофизики. Команда НАНОграв, например, видела подобные намеки на гигантские черные дыры, скрывавшиеся во Вселенной миллиарды лет назад. На данный момент Саймон надеется исследовать весь спектр черных дыр, простирающихся еще дальше во времени, раскрывая подсказки о том, как возникла Галактика Млечный Путь и, в конечном итоге, наша собственная Солнечная система. «Понимание массы черных дыр имеет решающее значение для некоторых из этих фундаментальных вопросов, таких как фон гравитационных волн, а также то, как растут галактики и как развивалась наша Вселенная», — сказал Саймон.
|
|
|
|
Источник
|
