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

Выяснили происхождение странной пары планет

Жизнь на Земле зависела от редкого металла

Жуткая аудиозапись экипажа Аполлона-12

Инопланетяне - правда или вымысел

Катастрофическое раскрытие информации

Моя встреча с призраком Брюса Форсайта

Мы должны относиться к Земле как к звездолету

НЛО над Мичиганом скрыт в досье Трампа

Новые файлы со взрывоопасными данными

От светящихся зеленых шаров до летающих дисков

Ошеломляющие сообщения о зеленых шарах

Парк Юрского периода в реальной жизни

Понимание расширения Вселенной и темной энергии

Пугающая встреча офицера разведки США с НЛО

Разумные инопланетяне где-то там

Столкновение НЛО с группой истребителей

Температурные карты Марса в высоком разрешении

Файлы об НЛО могут иметь неприятные последствия

Шары и таинственные объекты

Эпоха контроля разума и секретных экспериментов

Карго-доставка из Китая для новичков. Пошаговый алгоритм от закупки до получения

Бесчисленные оранжевые шары роятся над США

Видеоролики с НЛО, опубликованные в новой базе данных

Власти США опубликовали десятки роликов с НЛО

Загадочные круги на полях в 2026 году

Истребитель сбивает НЛО в недавнем видео Пентагона

Маленький городок стал точкой притяжения НЛО

Марсоход обнаружил странную пирамиду

Мета голосует за тотальную слежку

НЛО над Казахстаном

НЛО, сбитый американским истребителем

О чем говорит нам вторая партия файлов об НЛО

Пентагон публикует новую партию файлов об НЛО

Почему гора Таганай начала качаться

Пять фактов из новых файлов Трампа об НЛО

Сообщения о наблюдениях НЛО по всему Мэриленду

Столкновение истребителя с НЛО над озером Гурон

Тайны архивов АНБ

Уточнили места для поиска внеземных цивилизаций

Ученые верят в инопланетян, но смеются над НЛО

Ярмарка НЛО в Пайн-Буше

Американский истребитель сбивает НЛО над Мичиганом

Видеозаписи и документы военных США об НЛО

Военное министерство США опубликовало файлы об НЛО

Вторая серия материалов об НЛО

Как создавать экзотическую квантовую материю

Как создаются миры-изгои

Компания Пантекс упоминается в документах об НЛО

Крошечный мир с атмосферой, которой не должно быть

Материалы об НЛО рассекреченные Пентагоном

Министерство войны обнародавало партию файлов об НЛО

Мы больше не являемся главными хищниками планеты

Мы не были одни в течение 77 лет

Необъяснимые зеленые шары и летающие диски

НЛО заметили с круизного лайнера у берегов Канкуна

Новая партия файлов об НЛО

Пентагон опубликовал вторую серию документов об НЛО

Последняя партия файлов и видеозаписей об НЛО

Рассекреченные файлы Пентагона об НЛО

Самые популярные теории об инопланетянах

Следующая порция файлов об НЛО

Состав поверхности близлежащей суперземли

Столкновение F-16 над озером Гурон в Мичигане

Стоунхендж был первым спортивным стадионом Британии

США публикуют вторую партию рассекреченных файлов

Таинственный сигнал преследовал астрономов

Ури Геллер о своем туре по бункеру пришельцев

Ученые раскрывают тайну египетских пирамид

Файлы и видеоматериалы об НЛО, опубликованные Пентагоном

Формирование Луны до сих пор остается загадкой

Я потерял дар речи после этих наблюдений

Внутри Млечного Пути скрывается другая галактика

Вторжение инопланетян спровоцирует кризис и хаос

Жуткая тайна окружает зону тишины США

Загадка Стоунхенджа, возможно, разгадана

Загадочное круглое сооружение недалеко от Зоны 51

Загадочные кувшины веками пылились в поле

Задача планирования маршрута к астероидам

Звездообразный аппарат инопланетян

Инопланетный материал обнаружен внутри кратера

Искусственный интеллект может имитировать умерших

Как образуются тесные двойные звёзды

Миссия по поиску землеподобных планет

Мы ищем внеземную жизнь не в том направлении

Национальные парки - охотничьи угодья инопланетян

НЛО существуют на самом деле

Новые документы об НЛО вызывают споры

Новый литий-плазменный двигатель для Марса

Новый способ планирования траекторий к астероидам

Обломки НЛО и тела инопланетян скрываются

Океанами правят высшие разумные существа

Правительство США готовит вторую партию файлов

Рой аппаратов может получить изображение Проксимы Б

Скандал с вскрытием инопланетянина

Скрытые структуры обнаружили в Великой пирамиде

Случайно доказали теорию струн

Старая гиперскоростная звезда

Фактор, определяющий продолжительность вашей жизни

Физики измерили отрицательное время

Фонд опубликовал документы АНБ об НЛО

ЦРУ знает о четырех типах инопланетян

Готовятся к публикации более масштабные секреты

Документы об НЛО вызывают вопросы о предвзятости

Дональд Трамп опубликовал странное изображение

Загадочная смерть специального агента

Настоящий Индиана Джонс подвергся нападению

Настоящий 'Парк Юрского периода' в реальной жизни

НЛО длиной 100 миль замечен над Луной

НЛО замечен на орбите Земли

Обнаружены четыре типа инопланетной жизни

Пастор предупреждает о демонических НЛО

Пентагон рассекретил 162 файла об НЛО

Поразительный случай встречи НЛО с истребителями

Почему ваши молекулы являются правосторонними

Правительство США знает о четырёх видах инопланетян

Свиньи-мутанты обрели тревожные способности

Скандал вокруг НЛО разгорелся вновь

Странное фото Трампа вызывает споры

Тайна корабля-призрака Мэри Селест разгадана

Физический варп-двигатель считался невозможным

Что если инопланетяне вторгнутся на Землю

Экскурсии по России и миру с местными гидами

Аномальные воздушные феномены в Аргентине

Астронавт МКС заснял неопознанный объект

В обломках НЛО нашли четыре вида инопланетян

Возможность миграции жизни с Марса на Землю

Воспроизвели механизм гибели нашей Вселенной

Вторая сфера обнаружена в джунглях Колумбии

Древние каменные горшки Лаоса оказались склепами

Из обломков НЛО извлекли четыре вида инопланетян

Конгресс переключают свое внимание на подрядчиков

Конспирология встречается с реальными новостями

Людьми манипулируют инопланетяне

Мегалитическая гробница переписывает историю

НЛО превосходят американский арсенал

Пост Трампа в социальных сетях стал вирусным

Рассекретили материалы об аномальных объектах

Рассекреченные правительственные документы об НЛО

Создают искусственный мозг из живых клеток

Сообщения о наблюдениях НЛО в регионе Лоукантри

Учёный ЦРУ раскрывает конкретные виды инопланетян

Что мы узнали из первой НЛО-публикации Пентагона

Вера в НЛО не является религией в традиционном смысле

Демоны мучили меня невообразимыми способами

Зомби, призраки и НЛО захватили Западную Вирджинию

Как будет выглядеть первый контакт

Картина того, чего на самом деле хотят инопланетяне

Моё пребывание в самом демоническом доме США

Мужчина арестован за звонок по поводу зомби

О полупрозрачных существах расскажут в июне

Они помнят каждый миг своей жизни

Пирамиды были гравитационными передатчиками

Раскрыт главный инопланетный секрет США

Рептилоиды, серые и нордики

Сайт Пентагона зафиксировал более 1 млрд посещений

Самые мрачные демонические видения

Старый снимок вновь взбудоражил мир уфологии

Тайна корабля-призрака Мэри Селест разгадана

Трамп вызвал хаос, опубликовав фото инопланетянина

Уфолог Климов рассказал о фото инсектоида

Феномен НЛО - дело рук дьявола

Фото с Аполлона не должны были публиковать

Британская Зона 51 хранит секреты инопланетян

Восьмиконечный НЛО был ангелом с крыльями

ИИ-помощник устроил настоящий кошмар

История Вселенной может быть переписана

Кракены эпохи динозавров

Мифы о полой Земле и нацистских НЛО

НЛО на Луне поддаются объяснению

НЛО нацелены на ядерные объекты

НЛО призваны раскрыть наши скрытые силы

Обнаружены минимум четыре инопланетных вида

От богомолов до рептилоидов

Пришельцы на крыше школы в Анлаби

Психоз, вызванный ИИ

Раскрыты секретные файлы Базза Олдрина об НЛО

Сын президента Байдена высказался о НЛО

Тайна скрытого храма под Сфинксом

Трамп публикует загадочные изображения

Тысячи подводных НЛО роятся вдоль побережья США

Ужасающие послания из космоса

Файлы об НЛО являются спусковым механизмом

Австрийский космонавт хотел бы увидеть инопланетян

Военным известно о четырех видах инопланетян

Документы об НЛО опубликованы в сети

Загадочный НЛО замечен над Ормузским проливом

Наверх
Яндекс.Метрика