Опрос
|
реклама
Быстрый переход
«Джеймс Уэбб» запечатлел во всех деталях джет чёрной дыры M87* — «световой меч», длиною в тысячи световых лет
03.10.2025 [11:18],
Геннадий Детинич
«Вселенная — это ускоритель для бедных», — когда-то сказал академик Яков Борисович Зельдович. Отчасти это так — естественным образом в небесах происходят вещи, для лабораторного воспроизведения которых требуются колоссальные затраты, но даже деньги не решают всего. Зато решают передовые инструменты наблюдения за космосом, что снова доказала обсерватория им. Джеймса Уэбба, создав самое детальное в истории изображение джета чёрной дыры.  Источник изображений: Astronomy and Astrophysics 2025 Галактика M87, расположенная на расстоянии около 55 млн световых лет от Земли и впервые открытая Шарлем Мессье в XVIII веке, давно привлекает внимание астрономов своей яркой струёй вещества, вырывающейся из её центра. Более ста лет этот джет, исходящий от сверхмассивной чёрной дыры M87*, служит объектом исследований, а в 2019 году сама чёрная дыра стала первой, которую Телескоп горизонта событий смог «сфотографировать» напрямую. Теперь космический телескоп «Джеймс Уэбб» предоставил самое чёткое на сегодняшний день инфракрасное изображение этого джета, раскрыв новые детали его структуры и динамики. На снимке, полученном с помощью прибора Near Infrared Camera (NIRCam), джет предстаёт в виде светящейся розовой ленты на фоне туманного фиолетового неба, протянувшейся на несколько тысяч световых лет от чёрной дыры. Яркие узлы вдоль потока указывают на зоны, где заряженные частицы ускоряются почти до скорости света, создавая впечатляющие изгибы и спиралевидные формы. Впервые в инфракрасном диапазоне удалось запечатлеть слабый контр-джет — противоположный поток, расположенный примерно в 6000 световых лет от ядра (на снимке ниже он расположен с противоположной стороны от струи).  Контр-джет выглядит как две нити слабой S-образной формы, соединённые горячей точкой. Это согласуется с предыдущими радиоастрономическими наблюдениями, делая изображение по-настоящему революционным. Ближе к центру галактики джет приобретает геликоидальную (спиралевидную) форму, с заметными элементами, такими как медленно движущаяся структура «узел L» и яркая область HST-1 с частицами с запредельной энергией. На чётком изображении «Уэбба» HST-1 разделяется на две субструктуры с различными свойствами излучения, что свидетельствует о наличии ударных волн и сложной динамики частиц вблизи чёрной дыры. Контр-джет, напротив, очень тусклый из-за релятивистского эффекта: он удаляется от нас со скоростью, близкой к скорости света, что ослабляет его видимый свет. Эти детали подчёркивают, как магнитные поля направляют и ускоряют частицы вдоль всего потока. Команда учёных из Института астрофизики Андалусии (Institute of Astrophysics of Andalusia) в Испании использовала четыре инфракрасных диапазона NIRCam для получения изображения, тщательно удалив влияние звёздного света, пыли и фоновых галактик. Это позволило изолировать джет и получить наиболее детальное представление о его свойствах. Анализ показал, что излучение джета — синхротронное, возникающее от заряженных частиц, спиралевидно движущихся в магнитных полях. Изучая различия в цветах по диапазонам, исследователи проследили процессы ускорения, охлаждения и изгиба траектории частиц, подтвердив сложную физику, происходящую вблизи сверхмассивной чёрной дыры.  Джеты вроде того, что наблюдается в M87, представляют собой естественные лаборатории экстремальной физики, где сверхмассивные чёрные дыры ускоряют частицы до энергий, недостижимых на Земле. Изучение таких структур помогает понять, как чёрные дыры регулируют эволюцию галактик, подавляя звездообразование и распространяя материю и энергию в межгалактическое пространство. Новые данные от «Уэбба» не только углубляют знания о M87*, но и открывают пути для будущих наблюдений, потенциально раскрывая универсальные механизмы аккреции и выброса вещества в активных галактических ядрах, что подчёркивает, как инфракрасная астрономия меняет наше понимание Вселенной. А оно — понимание — далеко от полного. На краю Солнечной системы засекли вероятный взрыв первичной чёрной дыры — это приблизит учёных к пониманию тёмной материи
24.09.2025 [13:05],
Геннадий Детинич
На днях в журнале Physical Review Letters вышла статья, в которой регистрация рекордного по энергии нейтрино 13 февраля 2023 года объясняет ключевые тайны современной физики: сути тёмной материи, существования первичных чёрных дыр и процесса их испарения. Физики доказывают, что событие KM3-230213A с энергией нейтрино 220 ПэВ (петаэлектронвольт) стало первой в истории регистрацией взрыва гипотетической первичной чёрной дыры. 
Источник изображения: Toby Gleason-Kaiser Самое забавное, что за несколько дней до этой публикации вышла другая статья, в которой обосновывалась 90-процентная вероятность открытия первичной чёрной дыры в течение следующих десяти лет. Одни учёные предвосхитили открытие других. Первичные чёрные дыры, как предполагает гипотеза, возникли в первую секунду после Большого взрыва. Также, согласно теории, они не могли существовать достаточно долго — в частности, чтобы дожить до наших времён. Предложенное Стивеном Хокингом испарение чёрных дыр должно было привести к их исчезновению из Вселенной — тем быстрее, чем меньше масса таких объектов. Ещё одна гипотеза предполагает, что значительная часть (если не вся) тёмной материи представлена первичными чёрными дырами. В новой работе учёные показали, что если хотя бы часть тёмной материи — это первичные чёрные дыры, то они могли дожить до нашего времени. Последний вскрик первичной чёрной дыры перед гибелью — её взрыв и финальное испускание излучения Хокинга — это очень энергичное событие, которое способно породить поток нейтрино с очень высокими энергиями. В частности, с такой, которая была зафиксирована европейской подводной нейтринной обсерваторией KM3NeT в Средиземном море 13 февраля 2023 года (событие KM3-230213A). Его энергия на несколько порядков превзошла всё зарегистрированное ранее, и это бросило вызов науке.  Физики Александра Клипфель (Alexandra Klipfel) и Дэвид Кайзер (David Kaiser) из Массачусетского технологического института (MIT) показали, что нейтрино с подобной энергией мог возникнуть в результате взрыва первичной чёрной дыры размерами с астероид на расстоянии 2000 астрономических единиц от нас. Иными словами, это произошло в облаке Оорта — условно в пределах Солнечной системы, на удалении примерно 3 % от одного светового года от Солнца. Учёные обосновали свой вывод и оценили вероятность подобного события на уровне 8 % — достаточно, чтобы присмотреться к другим таким же сигналам для новой оценки существования первичных чёрных дыр, излучения Хокинга и свойств тёмной материи. «Оказывается, существует сценарий, в котором всё складывается как нельзя лучше, и мы можем не только показать, что большая часть тёмной материи [в этом сценарии] состоит из первичных чёрных дыр, но и получить эти высокоэнергетические нейтрино в результате случайного взрыва первичной чёрной дыры поблизости, — говорит Клипфель. — Теперь мы можем попытаться найти и подтвердить это с помощью различных экспериментов». Учёные впервые засекли сигнал из другой Вселенной, но это не точно
23.09.2025 [15:44],
Геннадий Детинич
На сайте препринтов arXiv вышла статья, в которой учёные рассматривают вопрос первого обнаружения сигнала из другой Вселенной. Они не настаивают на своём открытии, но до конца не исключают его, приглашая коллег исследовать похожие случаи. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews Речь идёт о случае регистрации гравитационно-волнового сигнала GW190521 в 2019 году. Этот сигнал был получен обеими гравитационно-волновыми обсерваториями — американской LIGO и европейской Virgo. Длительность события составила менее одной секунды, тогда как обычно подобные сигналы намного длиннее и имеют характерные особенности — сокращающиеся колебания. Гравитационно-волновые обсерватории в современном исполнении фиксируют слияния компактных объектов большой массы — чёрных дыр или нейтронных звёзд. Два объекта сближаются и с ускорением вращаются вокруг общего центра масс по спирали, пока не сольются в один. Это даёт характерный сигнал в виде волн с растущей частотой колебаний — до тех пор, пока объекты не сольются и процесс волнения (ряби) пространства-времени не прекратится (см. анимацию процесса ниже на видео). Событие GW190521 представляло собой нечто вроде хлопка. Что-то слилось, но процесса сближения массивных объектов зафиксировано не было, хотя результирующий всплеск соответствовал образованию объекта массой в 142 солнечных. Иначе говоря, пропустить гравитационные волны, предшествующие слиянию, было никак нельзя. Наиболее правдоподобный вариант заключается в том, что где-то в пространстве случайно встретились две чёрные дыры, никак ранее гравитационно не связанные. Каждая летела по своим делам, и встреча была непреднамеренной, а оттого краткой. Однако коллектив учёных из Китая предложил смелую гипотезу и, что важно, с цифрами в руках её обосновал. По мнению исследователей, событие GW190521 — это эхо от столкновения двух чёрных дыр в параллельной Вселенной, а зафиксированный нашими обсерваториями гравитационный сигнал — это «звук» схлопнувшейся червоточины, или кротовой норы, как её ещё называют, — дыры в пространстве-времени, соединяющей две Вселенные. Предложенная китайскими учёными модель даёт две вероятности, в которых возможность случайного столкновения двух чёрных дыр в нашей Вселенной выглядит немного предпочтительнее. Однако это всё ещё не исключает просчитанную возможность схлопывания червоточины. Похожее по характеру событие было зафиксировано ещё один раз — GW231123. Оно было не таким коротким, как GW190521, но всё же короче обычного, что характерно для нормального слияния двух чёрных дыр или двух нейтронных звёзд. Тем самым учёные предложили искать в сигналах гравитационно-волновых обсерваторий возможные признаки сигналов из другой Вселенной. Вдруг они на самом деле не от мира сего? Свежие снимки чёрной дыры в центре галактики M87 поставили учёных в тупик — там развернулась поляризация
17.09.2025 [10:51],
Геннадий Детинич
В августовском номере Astronomy & Astrophysics коллаборация «Телескоп горизонта событий» (Event Horizon Telescope, EHT) поделилась свежими снимками сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики M87. Учёные поражены — новые изображения выдают совершенно неожиданное поведение чёрной дыры. Поляризация магнитных полей плазменного диска вокруг объекта всего за четыре года изменилась на строго противоположную, о чём не сказано ни в одном учебнике. 
Источник изображения: EHT «Тот факт, что направление поляризации изменилось с 2017 по 2021 год, был совершенно неожиданным, — заявил член команды EHT Джонхо Пак (Jongho Park), исследователь из Университета Кёнхи в Южной Корее. — Это ставит под сомнение наши модели и показывает, что мы ещё многого не понимаем [о процессах] вблизи горизонта событий». Определение поляризации магнитных полей плазмы даёт возможность понять её динамику и, следовательно, открывает путь к изучению физики вблизи горизонта событий чёрной дыры и её самой. Движение раскалённой плазмы (ионизированных атомов вещества, разогреваемых трением и гравитацией) вокруг чёрной дыры создаёт излучение, в том числе, в радиодиапазоне. Этому сопутствует распространение магнитных полей. О направлении магнитных полей можно судить по поляризации сигналов. Теория предполагает, что магнитное поле вокруг чёрной дыры относительно стабильное или, по крайней мере, ведёт себя хорошо предсказуемым образом. Наблюдение за сверхмассивной чёрной дырой в центре M87 показало обратное: движение плазмы быстро замерло и обратилось вспять, что повлекло изменение поведения магнитного поля объекта всего за четыре года. В то же время следует напомнить, что Телескоп горизонта событий не делает прямых изображений чёрной дыры. Более того, сам телескоп — это 25 разбросанных по всей Земле радиотелескопов. Постепенно к ним добавляются новые инструменты (для получения финального снимка в 2021 году были добавлены ещё две установки: телескоп Kitt Peak в Аризоне и NOEMA (Northern Extended Millimeter Array) во Франции). Новые телескопы в сети и модернизация старых позволяют получать всё лучшие изображения чёрных дыр, повышая их чёткость и детализацию. Каждый из радиотелескопов в сети EHT может вести самостоятельные наблюдения, данные которых потом относительно просто синхронизируются с остальными. Сведённые вместе, они представляют результат работы виртуального телескопа размером с Землю. Жаль, что для оптики это пока не работает. С этим могут помочь, похоже, только квантовые компьютеры. Но это будет уже другая история. Самое громкое в истории столкновение черных дыр подтвердило теорию Стивена Хокинга
11.09.2025 [11:56],
Павел Котов
Учёные совместного проекта LIGO-Virgo-KAGRA сообщили, что обнаружили самый сильный сигнал за всю историю своих наблюдений. Событие получило номер GW250114, и оно подтвердило гипотезы Роя Керра (Roy Kerr) и Стивена Хокинга (Stephen Hawking). 
Источник изображений: ligo.caltech.edu Сигнал GW250114 был вызван слиянием двух чёрных дыр массами примерно 34 и 32 массы Солнца, на расстоянии около 1,3 млрд световых лет. После слияния образовалась новая чёрная дыра массой около 63 масс Солнца, вращающаяся с частотой порядка 100 оборотов в секунду «GW250114 — самое „громкое“ событие в области гравитационных волн, которое мы зарегистрировали на сегодняшний день; оно было похоже на то, как шёпот превращается в крик. Это дало нам беспрецедентную возможность подвергнуть теории Эйнштейна (Albert Einstein) самым строгим из возможных испытаний, подтвердив одно из предсказаний Стивена Хокинга, что при слиянии чёрных дыр общая площадь их горизонтов событий может лишь расти, а не уменьшаться», — прокомментировал событие участник исследовательской группы Герайнт Праттен (Geraint Pratten). Уникальность GW250114 в исключительной чистоте сигнала, которая позволила провести проверку двух классических теорий. Во-первых, предсказание Хокинга относительно горизонта событий — внешней границы чёрной дыры. Это точка, в которой гравитационное воздействие чёрной дыры становится настолько сильным, что даже свет лишается возможности двигаться настолько быстро, чтобы вырваться из её хватки. Поскольку гравитация связана с массой, размер горизонта событий или радиус Шварцшильда зависит от массы чёрной дыры: чем выше масса, тем шире горизонт событий.  В 1971 году Хокинг и израильский физик Яакоб Бекенштейн (Jacob Bekenstein) предсказали, что площадь горизонта событий новой чёрной дыры больше, чем площадь исходных чёрных дыр вместе взятых. Учёные предположили, что площадь нового горизонта событий пропорциональна энтропии чёрной дыры или мере её хаотичности. Изучение сигнала GW250114 показало, что суммарная площадь поверхности чёрных дыр — прародительниц составляет 240 000 км²; площадь поверхности образовавшейся в результате их слияния дочерней чёрной дыры выросла до 400 000 км². Во-вторых, событие GW250114 также подтвердило гипотезу новозеландского математика Роя Керра — он предложил решение уравнений общей теории относительности для вращающейся чёрной дыры или «геометрию Керра». «Чёрная дыра Керра» описывается сложнее, чем в варианте Шварцшильда для неподвижной чёрной дыры, потому что вращающаяся чёрная дыра «растягивает» пространство и время несколько иначе — у Керра описывается не только масса объекта, но и его угловой момент или спин. Новизна гипотезы Керра в том, что она является исчерпывающей: если для описания звезды требуется большой набор характеристик, то чёрная дыра описывается всего двумя — массой и вращением. После слияния двух чёрных дыр система входит в фазу затухания, при которой новая чёрная дыра производит вибрации и испускает гравитационные волны на определённых частотах, как будто у неё меняется «голос». Керр предсказал, что «голос» дочерней чёрной дыры определяют её масса и вращение. «Учитывая чёткость сигнала GW250114, мы впервые смогли выделить два „тона“ в „голосах“ чёрных дыр, подтвердить, что они ведут себя в соответствии с предсказанием Керра, и получить беспрецедентно убедительное доказательство керровской природы существующих чёрных дыр», — пояснил участник исследовательской группы Грегорио Карулло (Gregorio Carullo). Такого никто не предвидел: учёные впервые обнаружили систему из трёх чёрных дыр
19.08.2025 [13:41],
Геннадий Детинич
Китайские астрономы сделали открытие, которое способно внести коррективы в представления об эволюции чёрных дыр. Они впервые получили наиболее убедительные доказательства обнаружения тройной системы из этих самых загадочных объектов во Вселенной. 
Художественное представление тройной системы чёрных дыр. Источник изображения:SHAO Три связанных гравитацией объекта в пространстве — это почти всегда нестабильность орбит, что заканчивается либо столкновением, либо выбрасыванием «третьего лишнего» из системы. Три объекта могут оставаться стабильными только в том случае, когда тесная пара из них отдалена от третьего участника системы. Уже обнаружено множество примеров тройных систем для звёзд, но для чёрных дыр такие системы пока в диковинку, что неудивительно — они не видны, что затрудняет идентификацию в принципе. Намного проще стало получать сигналы от слияний чёрных дыр с появлением гравитационно-волновых обсерваторий. Это сразу дало целый спектр обнаружений двойных систем из этих объектов, закончивших существование слиянием или подошедших вплотную к этому рубежу. Обнаружено примерно 300 таких событий, и одно из них — GW190814 — особенно заинтересовало учёных из Китая. Точнее, они разглядели в нём нечто необычное и досконально покопались в физике явления, что привело к удивительному открытию. «Это открытие показывает, что двойные чёрные дыры в GW190814, возможно, сформировались не изолированно, а были частью более сложной гравитационной системы, что позволяет лучше понять пути формирования двойных чёрных дыр, — поясняет астроном Вэнь-Бяо Хань (Wen-Biao Han) из Китайской академии наук. — Это первое международное открытие, подтверждающее существование третьего компактного объекта в событии слияния двойных чёрных дыр». В процессе самостоятельного анализа данных по GW190814, собранных коллаборацией LIGO-Virgo-KAGRA, китайские исследователи обнаружили признаки аномального ускорения, что указало на возможное присутствие третьей чёрной дыры. Следует сказать, что само по себе событие GW190814 — слияние пары чёрных дыр — было неординарным. Обычно сливаются две чёрные дыры примерно одинакового размера. Но не в этом случае. Одна из ЧД была очень маленькой — на грани превращения звезды в нейтронную, а масса второй превышала солнечную в 23 раза. Учёные заподозрили, что столь разные по калибру объекты могли оказаться рядом только в исключительном случае, например, если были захвачены третьей чёрной дырой значительно большей массы. В таком случае тесная пара должна была демонстрировать признаки ускорения, что и должно было найти отражение в данных гравитационно-волнового наблюдения. Китайцы создали модель такого поведения тройной системы и сравнили её с наблюдениями по GW190814. Согласно модели, данные указывают на то, что ускорение в направлении прямой видимости составляет 0,0015 от скорости света в вакууме с уровнем достоверности около 90 %, что свидетельствует о наличии третьей чёрной дыры, которая до этого не учитывалась. Этот результат может означать, что слияние чёрных дыр может происходить, по крайней мере в некоторых случаях, при гораздо более сложных обстоятельствах, чем мы предполагали. Возможно, в данных есть и другие намёки на подобные сложные взаимодействия, которые ждут, когда кто-нибудь разработает инструменты для их выявления. Кроме того, это открытие предоставляет дополнительные доказательства о сериях слияний, в результате которых чёрные дыры эволюционируют от объектов звёздной массы до сверхмассивных. Новые наблюдения принесут ещё больше данных о подобных процессах, ожидающих своих открытий. Астрономы подтвердили открытие самой древней сверхмассивной чёрной дыры во Вселенной
14.08.2025 [22:06],
Геннадий Детинич
Свежая публикация в журнале Astrophysical Journal Letters посвящена подтверждению открытия самой древней сверхмассивной чёрной дыры в истории наблюдений. Она расположена в галактике CAPERS-LRD-z9, обнаруженной всего через 500 млн лет после Большого взрыва. Масса чёрной дыры достигает 300 млн солнечных масс, что необъяснимо много для столь раннего времени. С этой загадкой разбирался телескоп «Джеймс Уэбб». 
Источник изображения: Erik Zumalt/The University of Texas at Austin Открытие настолько большой чёрной дыры на столь раннем этапе развития Вселенной может помочь разгадать тайны эволюции этих одних из самых загадочных космических объектов. Кроме того, в ранней Вселенной благодаря высочайшей инфракрасной чувствительности «Джеймса Уэбба» удалось обнаружить новый класс объектов, которые за свой внешний вид на снимках этого телескопа назвали «маленькими красными точками» (Little Red Dots, LRDs). «Маленькие красные точки» возникают примерно через 500 млн лет после Большого взрыва и совершенно пропадают из вида ещё через миллиард лет. На изображениях «Уэбба» область сверхмассивной чёрной дыры выглядит красной. Это связано с мощным диском аккреции объекта. В общем случае СЧД в центре CAPERS-LRD-z9 относится к так называемым активным ядрам галактик. В данном случае это ядро (чёрная дыра с диском аккреции) имеет массу примерно половины массы галактики-хозяйки. Это невообразимо много, но именно так могут зарождаться галактики, которые со временем эволюционируют в такие объекты, как наш Млечный Путь. Таким образом, CAPERS-LRD-z9 может подсказать пути эволюции галактик на ранних этапах их развития. Именно диск аккреции в центре галактики CAPERS-LRD-z9 стал последней деталью головоломки, приведшей к открытию сверхмассивной чёрной дыры. Сама галактика CAPERS-LRD-z9 даже не видна на снимках — она настолько мала, что её оценочный поперечник составляет всего 1140 световых лет, что соответствует размерам карликовых галактик, вращающихся вокруг Млечного Пути. Диск аккреции в центре CAPERS-LRD-z9 был обнаружен в процессе спектрального анализа. Газ и вещество вокруг сверхмассивной чёрной дыры вращаются со скоростью около 1 % от скорости света, что можно зафиксировать по эффекту Доплера: излучение части диска, движущейся в нашу сторону, смещается в синюю область спектра, а отдаляющейся — в красную. Это стало надёжным доказательством того, что обнаружен именно этот объект, а красное смещение z9, подтверждённое спектральным анализом, указывает на его возраст. Теперь учёным предстоит понять, как всего через 500 млн лет после Большого взрыва чёрная дыра смогла достичь массы, в 300 млн раз превышающей массу Солнца. Но это уже другая история. 36 млрд Солнц сжатые в точку — обнаружена потенциально самая массивная чёрная дыра в истории
08.08.2025 [15:29],
Геннадий Детинич
Команда астрономов обнаружила сверхмассивную чёрную дыру, которая вошла в десятку самых массивных чёрных дыр в истории. С учётом погрешностей измерений она может быть кандидатом на звание самой массивной чёрной дыры. Её масса составляет 36 миллиардов солнечных масс, что в 10 000 раз больше массы чёрной дыры в центре нашей галактики. 
Источник изображений: NASA/ESA «Это одна из 10 самых массивных чёрных дыр, когда-либо обнаруженных, и, вполне возможно, самая массивная из них», — делятся впечатлениями учёные. Обычно сверхмассивные чёрные дыры выдают себя в процессе активного поглощения окружающего вещества. При этом они излучают во всех диапазонах длин волн, что позволяет достаточно точно рассчитать их массу. Также о массе этих объектов можно судить по скорости движения звёзд, расположенных вблизи чёрных дыр, на которые воздействует их гравитация. В случае с новым рекордсменом всё было иначе. Эта сверхмассивная чёрная дыра является спящей — у неё нет активного аккреционного диска, а также она находится достаточно далеко, чтобы можно было наблюдать динамику звёзд, приближенных к ней. Однако учёные нашли способ «взвесить» этот объект. Важным фактором стало то, что сверхмассивная чёрная дыра расположена в массивной галактике, находящейся на удалении около 5 миллиардов световых лет от Солнца. Их совокупная масса настолько сильно искажает пространство-время вокруг, что возникает эффект гравитационного линзирования для далёких фоновых объектов. На снимках вокруг галактики и чёрной дыры в её центре появляется незавершённое кольцо Эйнштейна — своего рода «подкова Эйнштейна», если так можно выразиться. Это растянутое в кольцо изображение далёкой галактики. Также учёные смогли разглядеть слабые формирующиеся структуры у самой чёрной дыры, в которых различили звёзды. Данные о динамике их движения, скорость которых достигала невообразимых 400 км/с, и оценка силы гравитационного линзирования позволили более точно оценить массу чёрной дыры.  «Мы обнаружили влияние чёрной дыры двумя способами: она изменяет траекторию света, проходящего мимо неё, и заставляет звёзды во внутренних областях галактики, в которой она находится, двигаться чрезвычайно быстро (почти 400 км/с), — поясняют исследователи. — Объединив эти два измерения, мы можем быть абсолютно уверены в том, что чёрная дыра реальна». Открытие поможет лучше понять соответствие масс галактик и масс сверхмассивных чёрных дыр в их центрах. Также, возможно, галактика с «подковой Эйнштейна» окажется одной из так называемых ископаемых галактик — таких, где все чёрные дыры в итоге слились в одну сверхмассивную чёрную дыру. Нечто подобное может случиться и с нашей галактикой, особенно если она столкнётся с галактикой Андромеда, что предсказывают сценарии. Не исключено, что на примере этого открытия учёные смогут найти другие спящие сверхмассивные чёрные дыры, и список рекордсменов продолжит расти. Учёные впервые обнаружили рождение сверхмассивной чёрной дыры из «ничего»
25.07.2025 [21:46],
Геннадий Детинич
Сверхмассивные чёрные дыры представляют собой одну из самых загадочных тайн Вселенной. Эти гиганты, масса которых составляет от миллионов до десятков миллиардов солнечных масс, находятся в центре практически каждой галактики. Наука с трудом объясняет эволюцию подобных объектов и лишь предполагает, как они появились. Новое открытие, похоже, проливает свет на один из возможных механизмов рождения сверхмассивных чёрных дыр. 
Источник изображения: Yale University Открытие было сделано в ходе крупнейшего обзора неба COSMOS-Web с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб». Работу для публикации в журнале The Astrophysical Journal Letters подготовили учёные из Йельского университета в США (Yale University). В данных «Уэбба» на расстоянии 8,3 млрд световых лет от Земли исследователи обнаружили две сталкивающиеся дисковые галактики, которые по прихоти случая образовали фигуру, напоминающую восьмёрку или знак бесконечности. Собственно, сливающийся объект так и назвали — галактика «Бесконечность» (Infinity). В центре каждого кольца символа ∞ видно по яркому пятну — это сверхмассивные чёрные дыры в каждой из галактик. Однако на стыке галактик также наблюдается яркое пятно. В этом месте не должно быть сверхмассивной чёрной дыры, но она там, похоже, есть. Учёные исследовали галактику «Бесконечность» в разных диапазонах длин волн и пришли к выводу, что, по-видимому, наблюдают рождение сверхмассивной чёрной дыры из коллапсирующего облака межзвёздного газа. Подобное могло происходить вскоре после Большого взрыва — так предполагает одна из гипотез появления сверхмассивных чёрных дыр. В первые тысячи лет после Большого взрыва молекулярные газовые облака были настолько массивными и обширными, что под действием гравитации вполне могли схлопнуться и образовать сверхмассивные чёрные дыры. Однако для эпохи, в которую мы наблюдаем галактику «Бесконечность», такой процесс кажется маловероятным. Его могли спровоцировать особые обстоятельства — ударные волны, распространявшиеся в межзвёздном газе при слиянии галактик.  «В этом случае столкнулись две дисковые галактики, образовав кольцевые структуры из звёзд, которые мы и видим. Во время столкновения газ в этих галактиках подвергается ударам и сжатию. Этого сжатия могло быть достаточно, чтобы образовался плотный узел, который затем коллапсировал в чёрную дыру, — объясняют увиденное учёные. — Это настолько неопровержимое доказательство [механизма рождения СЧД из облаков газа], насколько мы вообще можем рассчитывать». Дальнейшие наблюдения за галактикой «Бесконечность» помогут собрать больше данных о происходящих в ней процессах. Если факт рождения сверхмассивной чёрной дыры «из ничего» подтвердится, это станет доказательством одного из возможных механизмов появления таких объектов во Вселенной. Гравитационно-волновые детекторы засекли самое масштабное столкновение чёрных дыр в истории наблюдений
16.07.2025 [13:15],
Геннадий Детинич
Астрономы сообщили о гравитационно-волновом событии GW 231123, которое буквально разрушает классическую теорию образования чёрных дыр. Детекторы обсерваторий LIGO, Virgo и KAGRA обнаружили эхо этого явления 23 ноября 2023 года. В результате слияния двух чёрных дыр гипотетической промежуточной массы возникла чёрная дыра массой свыше 225 масс Солнца — это стало рекордным по масштабам слиянием, открытым наземными детекторами. 
Художественное представление слияния двух чёрных дыр. Источник изображения: LIGO/Caltech Теория легко объясняет рождение чёрных дыр звёздной массы — они образуются в результате взрывов сверхновых в строго определённом диапазоне масс умирающих таким образом звёзд. Согласно моделям, предел у подобных явлений составляет 40–60 масс Солнца. Всё звёзды тяжелее этого потолка взрываются без остатка. Тем самым, условно говоря, звезда не может произвести чёрную дыру массой свыше 50 масс Солнца. Событие GW 231123, ошеломившее учёных, возникло в процессе слияния «невозможных» по массе чёрных дыр, каждая из которых в 100 или около того раз превышала массу Солнца. Гравитационно-волновые обсерватории — американская LIGO и европейская Virgo — впервые засекли гравитационные волны в 2015 году. Позже к ним добавился японский детектор KAGRA. С момента начала исследований удалось зафиксировать около 300 событий, часть из которых возникла в процессе слияния чёрных дыр определённой массы. Предыдущий рекорд составил рождение чёрной дыры массой 142 солнечные, что произошло после слияния двух чёрных дыр массой 66 и 85 солнечных масс. Новое событие примерно в полтора раза превзошло предыдущий рекорд, что ещё сильнее озадачило учёных. Впрочем, эта загадка может прояснить механизм роста чёрных дыр, который заключается в поглощении ими друг друга, а не только межзвёздного вещества. Этот механизм до конца не изучен, но на примере нового и последующих открытий со временем может обрести чёткие контуры. Например, при слиянии чёрные дыры образуют объект с ещё большей скоростью вращения. Анализируя скорость вращения одиночных чёрных дыр, можно восстановить шаги по слияниям, которые позволили объекту вырасти до определённых размеров. Но всё это будет позже по мере набора материала для исследований. Эхо Большого взрыва помогло вскрыть детали джетов чёрных дыр
10.06.2025 [13:23],
Геннадий Детинич
Джеты чёрных дыр хорошо характеризуют эти необычные объекты во Вселенной — это мощнейшие выбросы энергии и частиц, которые косвенно свидетельствуют об интенсивности аккреции вещества на чёрные дыры. Однако в расчётах, связанных с джетами, всегда присутствовала значительная доля погрешности, поскольку угол выброса струи определялся с большой неточностью. Слабый, но направленный на Землю выброс выглядел ярче, чем более мощный, устремлённый в сторону. Решение этой проблемы нашли учёные из NASA. 
Художественное представление джета из чёрной дыры и изображение реального объекта во врезке. Источник изображения: NASA Космическая рентгеновская обсерватория NASA «Чандра» (Chandra) обнаружила две чёрных дыры (формально — это квазары) на расстоянии примерно 11 млрд световых лет от Земли. Это время так называемого космического полдня — периода, когда галактики и чёрные дыры развивались наиболее стремительно. Учёные давно изучают влияние чёрных дыр на формирование галактик. Мощные выбросы вещества из центров чёрных дыр, с одной стороны, вызывают отток газа из галактических ядер, с другой — способствуют звездообразованию на окраинах галактик (в их рукавах). Погрешности в определении угла наклона джетов мешали выстраиванию единой теории — и с этим, в конечном счёте, пришлось разобраться. Один из джетов у обнаруженной пары сверхмассивных чёрных дыр оказался особенно ярким в непосредственной близости от объекта (джет J1610+1811). Более того, он был вдвое ярче, чем следовало бы исходя из зафиксированной интенсивности аккреционного диска. Расчёты показали, что причина — в остаточном микроволновом излучении после Большого взрыва, или реликтовом излучении. Высокая плотность микроволновых фотонов в ту эпоху «разгоняла» энергию джета и переводила вылетающие из чёрной дыры частицы в рентгеновский диапазон энергий. Детальный анализ влияния реликтового излучения на релятивистские струи, разгоняющие частицы до 92–99 % скорости света, позволил применить статистический метод и с высокой точностью определить угол наклона джетов по отношению к Земле. Для обнаруженной пары чёрных дыр эти углы, с большой вероятностью, составляют 9 и 11 градусов. Предложенная методика поможет устранить систематическую ошибку в каталогах, где преобладают джеты, направленные в сторону нашей планеты. Обнаружена первая в истории одиночная чёрная дыра звёздной массы — она незаметно блуждает по нашей галактике
27.04.2025 [00:22],
Геннадий Детинич
По оценкам астрофизиков, в нашей галактике может существовать до одного миллиарда чёрных дыр, большинство из которых образуют двойные системы — с другой звездой или с ещё одной чёрной дырой. Такие пары обычно можно обнаружить по поведению видимого компаньона или по гравитационным волнам. Но одиночные чёрные дыры, не имеющие спутников, крайне сложно выявить. И вот впервые учёным удалось это сделать. 
Художественное представление одинокой чёрной дыры. Источник изображения: FECYT/IAC От момента первого наблюдения объекта в 2011 году до публикации финальных результатов в журнале The Astrophysical Journal прошло 14 лет. Для подтверждения открытия исследователи подняли архивные данные 16 телескопов и на протяжении шести лет наблюдали за объектом с помощью космического телескопа «Хаббл». На ранних этапах существовала вероятность, что объект может быть нейтронной звездой — столь же невидимой в оптическом диапазоне, как и чёрная дыра. Однако после длительных исследований было установлено: это действительно первая в истории зафиксированная одиночная чёрная дыра звёздной массы. Согласно итоговым данным, чёрная дыра движется по Млечному Пути со скоростью около 51 км/с, её масса составляет около 7,15 масс Солнца, а расстояние до неё — примерно 4958 световых лет. И самое важное — она абсолютно одинока, что, по мнению учёных, крайне редкое явление. Открытие стало возможным благодаря эффекту микролинзирования. Сильная гравитация чёрной дыры искажала свет далёкой фоновой звезды, вызывая постепенное усиление её яркости, а затем ослабление. Кроме того, гравитационное поле изменяло видимое положение звезды на небе. Однако наблюдения осложнялись — рядом находился яркий источник света, создававший значительный шум в данных. Проверка и анализ спектрограмм заняли многие годы и потребовали привлечения архивных наблюдений 16 наземных обсерваторий. Решающими стали данные, полученные с космических телескопов «Хаббл» и «Гайя». Объект микролинзирования OGLE-2011-BLG-0462 был расположен на расстоянии 5153 световых лет, а невидимый объект, усиливший его свет в течение 270 дней, был окончательно классифицирован как чёрная дыра звёздной массы (на представленных изображениях сама дыра, разумеется, не видна). 
Данные наблюдений (источник — фоновая звезда и её яркий сосед). Красным отмечены звёзды по наблюдениям 2022 года, зелёным — 2011. Источник изображения: The Astrophysical Journal 2025 «Наш пересмотренный анализ с учётом дополнительных наблюдений “Хаббла” и обновлённой фотометрии приводит к более точным результатам, полностью согласующимся с нашими предыдущими выводами о природе объекта», — отмечают авторы исследования. Дополнительный поиск в окрестностях объекта на расстоянии до 2000 а.е. не выявил никаких компаньонов массой выше 0,2 массы Солнца, что позволило окончательно подтвердить одиночный характер чёрной дыры. Она одиноко движется сквозь галактику и теоретически способна в будущем стать неожиданной угрозой для объектов, которые могут встретиться на её пути. Учёные построили симулятор чёрной и белой дыры — он поможет создать электронику будущего и не только
22.04.2025 [22:56],
Геннадий Детинич
Далёкие и непостижимые чёрные дыры сложно рассматривать как объекты для активных экспериментов. Поэтому для лабораторных опытов учёные создали оптический аналог чёрной и даже гипотетической белой дыры. Разработанное устройство ведёт себя как чёрная или белая дыра — поглощая или отражая свет в зависимости от поляризации. Оно может помочь в изучении космических явлений и создании технологий будущего. 
Источник изображения: University of Southampton В общей теории относительности Эйнштейна чёрные дыры известны своей способностью поглощать свет и материю, искривляя пространство-время и создавая границу, за которой даже свет не может покинуть чёрную дыру. Строго говоря, чёрные дыры всё ещё считаются гипотетическими объектами, хотя в их существовании почти не осталось сомнений. Белые дыры, которые, согласно гипотезам, не позволяют свету и материи проникнуть внутрь, известны исключительно как теоретические конструкции, «существующие» в решениях уравнений Эйнштейна. Группа исследователей из Саутгемптонского университета (University of Southampton) разработала революционное оптическое устройство, которое одновременно имитирует физику чёрных дыр и их загадочных двойников — белых дыр, но только в оптическом диапазоне. Настоящая гравитация чёрных дыр по-прежнему остаётся недоступной для воспроизведения в лабораторных условиях. Эти «оптические аналоги» используют принцип когерентного идеального поглощения, чтобы в зависимости от поляризации либо поглощать, либо отражать свет — подобно тому, как чёрные дыры поглощают материю, а гипотетические белые дыры её испускают. Это открывает новые возможности для изучения далёких космических явлений в лабораторных условиях и для разработки передовых технологий, таких как системы преобразования энергии и стелс-материалы. Формируя стоячую волну и направляя её на сверхтонкий поглощающий материал, устройство может либо поглощать почти весь свет, либо пропускать его — имитируя поведение чёрных дыр или предполагаемое отражающее поведение белых. По сути, это лабораторная система, способная улавливать или отталкивать свет в зависимости от его поляризации. Внешне устройство представляет собой двойную призму с тонкой плёнкой посередине. Плёнка имитирует оптическое поведение чёрной и белой дыры, причём делает это математически точно. Это означает, что теперь можно проводить эксперименты, которые воспроизводят поведение реальных астрофизических объектов. Эксперименты, проведённые командой исследователей, подтвердили работоспособность концепции: устройство управляет электромагнитными волнами таким образом, что это действительно отражает поведение гравитационных чёрных и белых дыр. Моделирование показало отсутствие отражения от устройства — как в случае с аналогом чёрной дыры, — и образование стоячей волны из-за интерференции падающего и отражённого света — как в случае с белой дырой. Учёные отмечают: «Наше оптическое устройство можно использовать как аналог для изучения физики этих далёких небесных явлений, а также как практическую основу для целого ряда потенциальных применений, связанных с адаптацией электромагнитных волн и усилением взаимодействия света и материи — таких как обнаружение, преобразование энергии, мультиспектральная маскировка, стелс-технологии и многое другое». Недавно проснувшаяся чёрная дыра показала «дикий» аппетит, ошеломивший учёных
12.04.2025 [19:58],
Геннадий Детинич
Сверхмассивная чёрная дыра в галактике SDSS1335+0728, расположенной в 300 миллионах световых лет от Земли, с недавних пор находится под непрерывным наблюдением учёных. Этот объект стал первой чёрной дырой, которая «проснулась» на глазах исследователей, что дало возможность следить за её активностью в реальном времени. Неожиданностью стала демонстрация «дикого» аппетита чёрной дыры — высочайшей скорости поглощения окружающего её вещества. 
Чёрная дыра в процессе питания посторонними объектами (художественное представление). Источник изображения: ESA Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики SDSS1335+0728 — она же квазар или активное галактическое ядро — проявила первую активность в декабре 2019 года. Тогда она начала постепенно поглощать окружающее вещество и испускать вспышки в мягком рентгеновском диапазоне. Всё укладывалось в рамки существующих моделей, пока в феврале 2024 года объект не начал испускать вспышки в десять раз ярче и в десять раз продолжительнее среднестатистических уровней. Иными словами, интенсивность излучения и, соответственно, темпы падения вещества на аккреционный диск чёрной дыры в совокупности выросли на два порядка. Это стало беспрецедентным событием в истории наблюдений активных ядер галактик. Причём эта «дискотека» продолжается до сих пор, ставя учёных в тупик. Как признаются исследователи, активность объекта в центре SDSS1335+0728 находится на грани допустимого в рамках теоретических моделей. Интенсивность «питания» чёрной дыры и механизмы, порождающие столь мощное и регулярное излучение в широком диапазоне волн — от инфракрасного до рентгеновского — выходят за рамки объяснимого. Подобный режим аккреции нельзя объяснить ни окружающим газом или пылью, ни приливным разрушением звезды, попавшей в гравитационное поле чёрной дыры. За событиями в SDSS1335+0728, вероятно, скрываются иные, пока не установленные процессы. Учёные предполагают, что наблюдаемые явления могут быть в какой-то степени вызваны гравитационными волнами. Однако существующие наземные гравитационно-волновые обсерватории не способны фиксировать волны столь низкой частоты. Для этого в будущем потребуется создание космических гравитационно-волновых детекторов с базой длиной в сотни километров. Возможно, именно они помогут раскрыть тайны столь необычной активности сверхмассивных чёрных дыр. Центр нашей галактики — это настоящая «мясорубка звёзд» и учёные объяснили почему
26.03.2025 [22:21],
Геннадий Детинич
Центр нашей галактики, Млечного Пути, — интересное во всех смыслах место. Во-первых, там находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A* (Sgr A*). Во-вторых, там сосредоточено столько всевозможных объектов — от пыли и газа до звёзд и чёрных дыр, — что учёные порой теряются в этом многообразии. И хотя всё это скрыто от нас пеленой межзвёздного вещества, сквозь которую непросто пробраться, модели и статистика помогают делать удивительные открытия. 
Источник изображения: Mark Garlick/Science Photo Library Исследование центра Млечного Пути в инфракрасном и радиодиапазоне позволяет находить там звёзды даже за плотными облаками пыли. Гораздо сложнее искать в этом «саване» чёрные дыры звёздной массы. Согласно моделям формирования звёзд, в ближайшей к сверхмассивной чёрной дыре Стрелец A* области может находиться около 300 чёрных дыр звёздной массы. Как известно, при гибели достаточно крупных звёзд их ядра коллапсируют и превращают останки звезды в чёрную дыру. Это поддаётся учёту и статистике, что позволяет примерно оценить количество чёрных дыр вблизи центра галактики. Новая работа идёт дальше и утверждает, что чёрных дыр звёздной массы вблизи центра Млечного Пути гораздо больше — не сотни, а сотни миллионов и даже миллиарды. Учёные называют центр нашей галактики настоящей «мясорубкой звёзд» и «роем чёрных дыр звёздной массы». Основная идея этой новой модели заключается в том, что центральная область вблизи Стрельца A* по сравнению с остальной частью галактики чрезвычайно богата газом и пылью. Это означает, что там легко могут формироваться массивные звёзды O- и B-типа. Такие звёзды живут очень недолго и умирают как сверхновые. Их ядра коллапсируют в чёрные дыры, а оставшееся вещество рассеивается и может быть использовано для рождения новых звёзд. Со временем, по мере появления и гибели звёзд в этом регионе, чёрные дыры будут неизбежно накапливаться. В конце концов, в этой области скопится столько чёрных дыр, что столкновения между ними и звёздами станут обычным явлением. Чёрные дыры будут постепенно разрывать звёзды на части, перемешивая вещество в этой области и ускоряя формирование новых звёзд и чёрных дыр. Авторы исследования назвали эту модель «звездодробилкой». Если эта гипотеза верна, то в центре нашей галактики могут находиться миллионы или даже миллиарды чёрных дыр звёздной массы на один кубический парсек (парсек равен 3,26 светового года). Любая звезда, попавшая в эту область, окажется в зоне риска. Чтобы подтвердить свою концепцию, учёные обратились к статистическому анализу. При заданной плотности чёрных дыр в регионе можно вычислить среднее время, по истечении которого произойдёт столкновение звезды с чёрной дырой. Время столкновения зависит от количества чёрных дыр и размера звезды: чем больше чёрных дыр, тем короче этот срок, и чем массивнее звезда, тем выше вероятность столкновения. Проведя расчёты и сравнив их с наблюдениями, учёные выяснили, что в центральном регионе галактики меньше всего звёзд O-типа и больше B-типа. Оба этих типа представляют собой массивные, но короткоживущие звёзды. Они хорошо заметны благодаря своим горячим оболочкам, что делает возможным их статистический анализ. В итоге расчёты показали, что в указанной области на один кубический парсек приходится около 100 миллионов чёрных дыр звёздной массы. Это невероятно высокая плотность, которая радикально меняет наше представление о процессах в центре галактики. Косвенно эти расчёты подтверждаются наблюдениями более чем десятка звёзд-беглянок, которые вырываются из центра галактики со скоростями, превышающими обычные внутригалактические значения. Такие колоссальные скорости звёзды могли набрать только при близком взаимодействии с чёрными дырами, разогнавшись в их гравитационных колодцах до значений, позволяющих покинуть Млечный Путь. Число таких звёзд слишком велико, что указывает на высокую плотность чёрных дыр в этом регионе. |
© 1997—2025 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
