Гравитационные волны раскрывают структуру галактик
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, показывает, что плотная, богатая звездами и темной материей среда вокруг двойных сверхмассивных черных дыр вмещает порядка миллиона солнечных масс в каждом кубическом парсеке. Команда использовала данные о гравитационных волнах, полученные с помощью временных массивов пульсаров, для исследования центров галактик, которые в противном случае невозможно было бы наблюдать непосредственно.
Временные матрицы пульсаров (PTA) используют точные измерения временных остатков миллисекундных пульсаров для обнаружения гравитационных волн на наногерцовых частотах. Эти массивы выявили стохастический фон гравитационных волн, некогерентный шум от бесчисленных двойных сверхмассивных черных дыр, вращающихся по спирали по всей Вселенной.
Однако сигнал имеет искажение. На самых низких частотах спектр, по-видимому, переворачивается, что отличается от предсказаний для двойных систем, эволюционирующих исключительно под действием гравитационно-волнового излучения. Этот изгиб предполагает, что что-то в окружающей среде или на сильно эксцентричных орбитах изменяет то, как эти массивные двойные системы теряют энергию и сжимаются с течением времени.
Phys.org мы поговорили с первым автором исследования, доктором Ифанем Ченом, доцентом Шанхайского университета Цзяо Тонг, чтобы понять выводы команды и их более широкие последствия.
"После того, как несколько коллабораций PTA опубликовали результаты измерений гравитационно-волнового фона в наночастицах, возник естественный вопрос: можем ли мы уже использовать эти данные для изучения окружающей среды в центрах галактик?" Сказал Чен. "Этот вопрос непосредственно побудил нас к исследованию".
Гравитационно-волновой фон и космические часы
Гравитационно-волновой фон - это слабый, постоянный сигнал, создаваемый наложением гравитационных волн из многочисленных источников по всему космосу.
Фон гравитационных волн, обнаруженный PTAs, исходит от совокупности двойных сверхмассивных черных дыр, которые представляют собой пары черных дыр с массами, в миллионы-миллиарды раз превышающими массы Солнца, образовавшихся при слиянии галактик. По мере того как эти двойные системы в течение миллионов лет закручиваются по спирали внутрь, они испускают гравитационные волны, которые накапливаются в виде обнаруживаемого сигнала по всей Вселенной.
В PTA используются сети быстро вращающихся нейтронных звезд, называемых миллисекундными пульсарами, которые излучают радиоимпульсы с необычайной регулярностью, служа космическими часами, разбросанными по всей галактике. Отслеживая отклонения во времени прихода этих импульсов, исследователи могут обнаружить растяжение и сжатие пространства-времени, вызванные прохождением гравитационных волн.
В отличие от наземных детекторов, таких как LIGO, которые наблюдают слияние черных дыр звездной массы за доли секунды, временные матрицы пульсаров чувствительны к гораздо более низким частотам.
"Для наземных детекторов, таких как LIGO, это сложно, потому что они наблюдают черные дыры на очень поздних стадиях, когда гравитационные волны полностью доминируют в эволюции", - пояснил Чен.
"Напротив, PTA наблюдают двойные сверхмассивные черные дыры на гораздо более ранних стадиях, когда воздействие окружающей среды в центрах галактик все еще может играть важную роль".
Команда NANOGrav, стоящая за этим исследованием, обнаружила эти низкочастотные гравитационные волны, но с неожиданным изгибом на самых низких частотах, что говорит о том, что эти воздействия на окружающую среду уже поддаются измерению.
"Рогатки" из трех тел и спектральный изгиб
Команда смоделировала "главного подозреваемого" - гравитационные "рогатки" из трех тел".
В этом процессе звезды или частицы темной материи, окружающие двойную черную дыру, выбрасываются в результате многократных гравитационных столкновений, извлекая при этом орбитальную энергию.
Чен дал доступное объяснение физики. "Чтобы понять это, полезно начать с более простой ситуации. Представьте себе одиночную черную дыру, движущуюся сквозь облако гораздо более легких частиц, таких как газ, звезды или темная материя. В системе отсчета черной дыры эти частицы имеют тенденцию проходить мимо нее в направлении, противоположном ее движению. Благодаря гравитации черная дыра может отбрасывать эти частицы немного быстрее, и при этом она теряет немного своей собственной энергии и замедляется", - пояснил он.
Когда две черные дыры вращаются вокруг друг друга, процесс становится намного эффективнее. Частица может многократно проскочить между двумя черными дырами, прежде чем ее выбросит, извлекая из орбиты двойной системы значительно больше энергии, чем при обычном динамическом трении двух тел.
В реальных центрах галактик материя накапливается вокруг каждой сверхмассивной черной дыры до образования двойной системы. Как только черные дыры оказываются достаточно близко, эти трехчастичные взаимодействия эффективно выбрасывают окружающий материал наружу. Этот процесс приводит к ускоренному сближению черных дыр по спирали и постепенному сглаживанию плотности вещества вблизи центра.
Эта фаза изменения окружающей среды оставляет характерный след в виде низкочастотного изменения в спектре гравитационных волн с частотой, которая зависит от начальной плотности вещества, окружающего двойную систему.
Понимание этого процесса также позволяет решить "проблему последнего парсека" — постоянную загадку о том, как сверхмассивные черные дыры преодолевают последний парсек до слияния.
Исследование ядер галактик
Сравнив свои модельные прогнозы с наборами данных NANOGrav за 15 лет, команда определила плотность в масштабе парсека в центрах галактик. Анализ показывает, что плотность составляет около 106 масс Солнца на кубический парсек, при этом предпочтение отдается относительно плоским профилям плотности, "похожим на ядро", а не крутым концентрациям.
"Диапазон плотностей, выбранный нашим анализом, в целом соответствует тому, что мы уже знаем из электромагнитных наблюдений двух ближайших галактических центров, которые мы можем детально изучить: Млечного Пути и соседней галактики M87", - сказал Чен.
"Это соглашение обнадеживает, поскольку оно предполагает, что воздействие гравитационных волн на окружающую среду является реалистичным, а не экзотическим".
В частности, распределение звезд в ядерном скоплении Млечного Пути и звездном ядре M87 естественным образом попадает в наиболее подходящую область. Интересно, что полученные данные свидетельствуют о резких "всплесках" темной материи — гипотетических концентрациях, образованных черными дырами, растущими внутри ранее существовавших ореолов темной материи. Анализ показывает некоторую зависимость между первоначальным эксцентриситетом орбиты и плотностью окружающей среды.
"Мы обнаружили, что эксцентриситет может частично имитировать эффект плотной среды, создавая вырождение между этими двумя факторами в сигнале гравитационной волны", - объяснил Чен.
"Однако для объяснения наблюдаемой низкочастотной особенности только с помощью эксцентриситета потребовались бы чрезвычайно высокие начальные эксцентриситеты, которые маловероятны для большинства систем".
Помимо ограничения структуры галактики, полученные результаты решают давнюю "проблему последнего парсека", когда излучение гравитационных волн само по себе оказывается слишком медленным, чтобы стимулировать слияния. Эффективный выброс звезд двойными черными дырами также объясняет, почему некоторые галактики имеют плоские центральные ядра, в то время как другие сохраняют крутые, плотные центры.
Будущая работа
Заглядывая вперед, Чен подчеркнул важность более точных наблюдений.
"Приоритетной задачей является подтверждение и более точное измерение низкочастотной характеристики гравитационно-волнового фона с использованием более точных данных. Это станет возможным по мере того, как наблюдения за временными массивами пульсаров продолжат накапливать более объемные наборы данных, особенно благодаря новым данным, полученным от мощных радиотелескопов, таких как китайский FAST, после более чем десятилетнего периода наблюдений".
Будущие установки, такие как Square Kilometer Array и астрометрические миссии следующего поколения, обещают более точные спектральные измерения, позволяющие преодолеть зависимость эксцентриситета от плотности. В сочетании с электромагнитными наблюдениями отдельных двойных систем гравитационные волны могли бы отличить звезды от доминирующей темной материи и протестировать экзотические модели, такие как волнообразная или самовзаимодействующая темная материя.
Этот метод показывает, что космический гул от слияния сверхмассивных черных дыр несет информацию не только о слияниях, но и о скрытой галактической среде, формирующей их.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Аборигены Австралии рисовали инопланетян

Белый дом дал добро на программу по поиску НЛО

Британский Розуэлл посетили инопланетные шары

Была ли жизнь на Землю занесена пришельцами

Варп-двигатели, червоточины и гало-двигатели

Взглянуть на Марс с высоты птичьего полета

Выход за рамки простых моделей нейронных сетей

Загадка небесных колесниц

Запечатанные тайны Сфинкса

Кровавая легенда о вампире из иного мира

Леденящий душу тип личности опаснее психопата

Нечеловеческая фигура, похожая на бигфута

НЛО в Паскагуле в 1973 году

Новые кандидаты в сферы Дайсона

Ноев ковчег, возможно, наконец-то найден

Сотни человек в ожидании бессмертия

Сохранить Землю пригодной для жизни на миллиард лет

Таинственные облака Венеры

Чарли Хиксон на конференции по НЛО

Является ли технология НЛО биологической

Участие в тендерах по 44-ФЗ. Как выстроить работу на результат

Как правильно подобрать комплект СИЗ для строительства и производства

Где применяется подшипник 104 и для каких механизмов он подходит

Белковые последовательности не встречающиеся в природе

Белый дом санкционировал программу поиска НЛО

Влияет ли ИИ на принятие решений

Внутри призрачного отеля Кресент

Гравитация имитирует признаки присутствия тёмной материи

Движения океана и тигровые полосы на Энцеладе

ИИ решил задачу над которой бились несколько десятилетий

Инопланетная медуза или сбой камеры

Кризис в космологии продолжается

Лавовые экзопланеты сохраняют атмосферу миллиарды лет

Начинается охота за легкой темной материей

Отслеживание эволюции черных дыр и галактик

Пути образования ароматических молекул в космосе

Радиостанция Судного дня передала новые сообщения

Роботы обучают учителей решению острых вопросов

Сужение круга поиска пар бозонов Хиггса

Телескоп для получения прямых изображений экзопланет

Тепловая аномалия под южным полюсом Марса

Течения внутри быстро вращающихся звезд и планет

Уфологи съехались на фестиваль НЛО

Всего лишь маленький челнок инопланетян

Гигантских тараканов-киборгов вооружили

Древние боги или пришельцы, создавшие человечество

Жуткая медуза из отрицательного пространства

Загадочное сияние над Минским районом

Инопланетяне - это мы

Инопланетяне или ангелы

Наследие древней расы и тайна белых богов

Необычная деталь на пляжной фотографии 1940-х годов

Первый лунный аэропорт

Пирамиды Гизы - свидетели древней катастрофы

Показали прототип квантового аккумулятора

Правительство США что-то скрывает

Причины, мешающие визитам НЛО на Землю

Роботы оказались бесполезны на заводах

СМИ могут влиять на целое поколение

Существовали ли на Земле забытые цивилизации

Так рождаются нездоровые сенсации

Уцуро-бунэ - загадочная гостья из ниоткуда

Что сыпалось с неба на головы наших предков

Американцы скептически относятся к НЛО

Деконструкция центральной догмы христианства

Долгожданное доказательство существования вимпов

Единственная в мире фотография НЛО, сделанная НАСА

Инопланетянам было бы все равно, кто президент

Красные точки могут скрывать нечто грандиозное

Лицо инопланетянина на склоне марсианского холма

Лунный грунт - космическая капсула времени

Между жизнью и смертью существует третье состояние

Метеоритный дождь в Тайбэе

Мы не можем просто так лгать о половых различиях

НЛО посещали Землю со времён Римской империи

Открывается первый лунопорт

Планеты формируются наперегонки со временем

Появление древних спиралевидных отверстий в Наска

Просьба к президенту Тайваня обнародовать файлы об НЛО

Реинкарнация, что говорит наука и чего она не говорит

Связь между ядерными испытаниями и НЛО

Таинственный объект, замеченный на фото Луны

Чёрные НЛО меняют форму над Иллинойсом

Как выбрать выгодные условия депозита. Ключевые факторы

Что делать при заложенности ушей во время синусита

Беспилотные автомобили и человеческий фактор

Всемирный потоп - древний миф или забытая история

Заседание отделения MUFON в Лас-Крусесе

Зловещая рыба судного дня выбросилась на берег

Инопланетянам все равно, кто президент

Инопланетяне могут определить наследие Трампа

Магнат Бигелоу потратил кучу денег на НЛО

Моральные аргументы в пользу применения атомных бомб

Мясо, выращенное в лабораторных условиях

Обнаружены подсказки о затерянном городе Атлантида

Отрицательный резус-фактор - наследие иных миров

Патологизация мужчин

Поиски сознания

Смартфон пережил падение с высоты 30 км

Странные объекты на орбите Земли

Таинственное состояние сознания вызывает экстаз

Тайна НЛО в Роскоммоне станет новой темой на ТВ

Тепловую аномалию обнаружили на Марсе

Хиропрактику начали оценивать с научной точки зрения

Этноэпистемологические вызовы универсальности науки

Взгляды американцев на НЛО

Группы уфологов, пытающиеся связаться с НЛО

Древний Шумер пал от ядерного удара

Древняя шумерская астрономия в графстве Уилтшир

Загадка четвёртой пирамиды Гизы

Имеют ли НЛО земные объяснения

Инопланетные технологии и политика в отношении НЛО

Инопланетянам было бы всё равно, кто президент

Контактеры являются современными шаманами

Куда исчезли пирамиды посреди египетского озера

Мы не знаем истинных размеров египетских пирамид

Наука пока не готова к детям на Луне и Марсе

НЛО и круги на полях. Верить или нет

Опрос показал скептическое отношение к НЛО

Опыт службы в спецназе подготовил к НЛО

Первый официальный отчёт о НЛО

Правительство США скрывает информацию об НЛО

Разрешили один из самых странных споров

Создали практически неразрушимый алмаз

Таинственный метаморф у водопада Деттифосс

Мобильные стенды и рекламные конструкции. Как организовать пространство мероприятия

Верите ли вы в НЛО. Ответ теолога

Грибы заложили основу человеческой цивилизации

Живые клетки можно перепрограммировать

Загадки, метеоры и фу-файтеры

Зеркало как портал

Инопланетяне живут в океанах Земли

Кем были гиганты, правившие до ацтеков

Кто такой Чёрный человек и зачем он приходит к людям

Куда исчез Колосс Родосский

Огромный комплекс курганов скрывался на виду

Одежда, которая сбивает с толку системы видеонаблюдения

Одержимость Трампа НЛО принимает унизительный оборот

Путешествие маори в Антарктиду

Самая опасная часть раскрытия информации об НЛО

Таинственная дорога Бимини - путь в Атлантиду

Тайна гигантского Зуба Будды

Тёмные времена Кали-юги

Убедительные признаки существования тёмной материи

Уфолог рассказал о близких контактах

Хроники необычных явлений XVI–XVII веков

Древние легенды о посланцах с небес

Древний бог, враг и хранитель мироздания

Жена астронавта раскрыла лунные тайны

Жизнь, смерть и жизнь подавленных воспоминаний

За что на самом деле истребили кентавров

Загадочный затерянный континент инопланетян

Инженер НАСА увидел НЛО, осветившее небо

Как космические камни превращаются в метеориты

Как получать изображения каменистых экзопланет

Как путешествие Солнца сформировало климат Земли

Как разум возник из бессознательной материи

Метеоритная пыль хранит следы магнетизма

Неопознанные биологические объекты

Огромный дискообразный корабль заметили над США

Открытие гигантских скелетов в Огайо

Первое НЛО в США оказалось посланцем мира духов

Самая опасная часть раскрытия НЛО - не инопланетяне

Сверхпроводимость, усиленная вакуумными флуктуациями

Христиане расходятся во мнениях о науке о разуме

Четырехзвездная система, затмевающая саму себя

Воздушный корабль иезуита

Вспышки чёрных дыр становятся всё тусклее

Гидрид железа переходит в экзотическое состояние

Древняя раса крылатых существ

Изменение ядерной геометрии кислорода и неона

Инопланетяне живут в океанах Земли

Исследование верований в НЛО

Каллисто привлекает меньше всего внимания

Капли РНК способствовали зарождению жизни на Земле

Китай запускает лунную миссию по поиску водяного льда

Кто возвел мегалитическую стену в селе Чусовое

Куда инопланетяне увезли целую деревню

Луна - космический корабль пришельцев

Марсоход обнаружил огромное поле многоугольников

Миф незаметно превратился в фольклор

НЛО - это, по сути, американские технологии

Новые модели показывают, что Земля - не случайность

Темная энергия и квантовая гравитация взаимосвязаны

Ученые считают, что обнаружили остатки Ноева ковчега

Я поговорила с призраком одной из жертв

Наверх
Яндекс.Метрика