О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина | Свидетели Иеговы
Читайте нас:
Доступное в России зеркало Граней: https://grani-ru-org.appspot.com/Society/Science/m.59195.html

статья Черные дыры играют сами c собой в смертельный футбол

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 05.02.2004
Реклама

Новое исследование показывает, как черные дыры получают "пинки"

Ядро галактики NGC 6240 представляет собой систему из двух сверхмассивных черных дыр, и в будущем ей грозят серьезные потрясения. Слева - изображение галактики NGC 6240 в видимых лучах, полученное с космического телескопа "Хаббл", справа - рентгеновское - с "Чандры". Фото NASA с сайта www1.msfc.nasa.gov

Когда сталкиваются сверхмассивные черные дыры, представляющие собой ядра соседних галактик, пространство вокруг них буквально трещит по швам, только держись! Мощнейший всплеск гравитационного излучения сообщает всему миру о том, что эти монстры яростно сливаются в одну еще более массивную черную дыру, и к тому же он "уносит" орбитальный момент. "Пинок" (kick), который эта система получает в момент столкновения, может даже вышвырнуть получившуюся в результате черную дыру вон из родной галактики. Новое исследование описывает последствия такого межгалактического столкновения с точки зрения современной теоретической физики.

Астрофизик Дэвид Мерритт (David Merritt), профессор Рочестерского технологического института (Rochester Institute of Technology), и его соавторы - Милош Милошавлевич из Калифорнийского технологического (Milos Milosavljevic, Caltech), Марк Фавата из Корнельского университета (Marc Favata, Cornell University), Скотт Хьюс из Массачусетского технологического (Scott Hughes, Massachusetts Institute of Technology) и Дэниел Холз из Чикагского университета (Daniel Holz, University of Chicago) - исследуют последствия "пинков", вызванных гравитационными волнами, в своей статье "Последствия гравитационной радиационной отдачи" ("Consequences of Gravitational Radiation Recoil"), которая недавно была представлена в "Астрофизический журнал" (Astrophysical Journal) и доступна по адресу arXiv.org/abs/astro-ph/0402057.

Почти все галактики, как теперь считается, содержат в своих центрах сверхмассивные черные дыры (не избежала этой участи и наша галактика Млечный путь, однако наша "родная" сверхмассивная черная дыра - это не "настоящий" монстр, а так, "мелкий монстрик", в тысячи раз легче "настоящих"). Согласно современным теориям, галактики растут в основном путем слияния со своими соседями, другими галактиками. Причем когда две такие галактики сливаются, то их центральные черные дыры на некоторое время формируют бинарную систему и вращаются друг вокруг друга, но в конечном счете все-таки тоже срастаются в одну-единственную черную дыру (релятивистские эффекты приводят к тому, что такие сверхмассивные небесные тела уже не подчиняются уравнениям Ньютона и падают друг на друга по спирали). Подобное сращение, как предсказывает Общая теория относительности Эйнштейна, приводит к испусканию гравитационных волн.

"Пинок" описывается уравнениями теории относительности и происходит в том случае, если гравитационные волны, испускаемые в момент заключительного "погружения", анизотропны, не симметричны - тогда они создают мощную отдачу. Эффект максимален, если одна черная дыра имеет заметно большие размеры по сравнению с другой. Несмотря на то, что механизм этого явления был описан еще в 1961 году, до сих пор никто не имел аналитических инструментов для вычисления мощности эффекта.

Мерритт и его коллеги рассчитали, насколько быстро такая черная дыра способна перемещаться и сможет ли она покинуть гравитационное поле своей галактики. Они выяснили, что более крупные и более яркие галактики имеют более мощное поле тяготения, и для того, чтобы изгнать из них черную дыру, потребуется, соответственно, более мощный, чем в случае меньшей системы, "пинок" (кто бы в этом сомневался...). Аналогично, не слишком сильный толчок порой способен "вытряхнуть" черную дыру из ее логова в центре галактики, однако позже она может снова возвратиться назад на свою прежнюю позицию благодаря совместному действию гравитационных полей многочисленных объектов в галактике.

Надо сказать, что такие "пинки", кроме всего прочего, подвергают сомнению теории, согласно которым сверхмассивные черные дыры вырастают путем последовательных слияний черных дыр меньшего размера, - процесса, начавшегося еще со времен ранней Вселенной. "Дело в том, что когда-то в давние времена галактики были столь малы, что подобные "пинки" могли запросто "выносить" прочь все их сливающиеся черные дыры", - поясняет Мерритт.

Согласно Мерритту и его соавторам, в таком случае более вероятно, что сверхмассивные черные дыры издавна наращивали свою массу не за счет слияний друг с другом, а путем аккреции на них окружающего межзвездного газа. Слияния же с другими черными дырами стали играть важную роль только после того, как галактики достигли размеров, сравнимых с нынешними. "Мы знаем, что сверхмассивные черные дыры содержатся в центрах гигантских галактик, подобной нашему собственному Млечному пути, - говорит Мерритт. - Но насколько мы знаем, меньшие звездные системы не имеют никаких черных дыр. Возможно, когда-то там черные дыры тоже водились, но были изгнаны".

Мерритт обращает внимание но то обстоятельство, что в настоящее время отсутствуют какие-либо ясные наблюдательные свидетельства наличия таких "пинков". Он утверждает, что наилучший шанс обнаружить такое прямое свидетельство - это как-нибудь определить местонахождение черной дыры, оказавшейся вне галактического центра вскоре после того, как "пинок" имел место, - возможно, нужно поискать что-то такое в какой-либо галактике, которая недавно подверглась слиянию с другой галактикой. Заметим также, что гравитационные волны - это явление, которое до сих пор никому не удавалось зарегистрировать в экспериментах. Поэтому поиски в этом направлении могут дать новое важное, пусть и косвенное свидетельство в пользу истинности ОТО.

Источник:
New Study Shows How Black Holes Get Their "Kicks" - Rochester Institute of Technology - News Services

Ссылка:
Как черные дыры получают тычки (How black holes get their kicks: Gravitational radiation recoil revisited) - Обзоры препринтов astro-ph

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 05.02.2004


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама



Выбор читателей