15:32
Астрономы используют Эхо черных дыр, чтобы помочь составить карту Вселенной

С нашей единственной точки зрения в космосе очень трудно понять трехмерное пространство.

Мы можем легко сопоставить звезды в созвездиях по отношению друг к другу, но зная, какие из них ближе, а какие дальше, гораздо труднее измерить.

Одним из способов определения расстояния до объектов в пространстве является использование стандартных свечей-объектов с известной собственной яркостью. Астрономы измеряют разницу между тем, насколько ярким на самом деле является объект, и тем, насколько ярким он кажется нам на расстоянии световых лет, и используют эту разницу, чтобы вычислить, как далеко прошел свет.

Эти свечи включают в себя пульсирующие звезды, внутренняя яркость которых связана со временем их импульсов, и сверхновые с ограниченным диапазоном пиковой яркости.

Теперь астрономы продемонстрировали жизнеспособность того, что кажется самым маловероятным инструментом во Вселенной для этого набора - сверхмассивных черных дыр. Или, по крайней мере, их отголоски.

"Измерение космических расстояний-это фундаментальная задача в астрономии, поэтому возможность иметь дополнительный трюк в рукаве очень волнительна",-сказал астроном Юэ Шэнь из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне.

Возможно, вы чувствуете некоторое замешательство. Хотя мы действительно знаем (более или менее), насколько ярки черные дыры, это не имеет никакого значения - потому что они, ну, противоположны ярким.

Они вообще не испускают видимого излучения; они фактически невидимы.

В Млечном Пути насчитывается до миллиарда черных дыр звездной массы; мы обнаружили лишь несколько пригоршней.

Однако сверхмассивные черные дыры, которые находятся в сердцах галактик, - это совсем другой котел рыбы.

Нет, мы все еще не видим их; но если они активны, то материал вокруг них действительно очень ярко светится. И именно то, как свет ведет себя в этой непосредственной среде, может быть использовано для определения его внутренней яркости.

Активная сверхмассивная черная дыра-это та, которая питается материалом, и этот материал структурирован вокруг черной дыры в известной архитектуре. В центре находится сама сверхмассивная черная дыра, чудовище, масса которого может быть в миллионы-десятки миллиардов раз больше массы Солнца.

Вокруг этого кружится диск из материала, гравитационно просачивающийся в черную дыру, немного похожий на воду, кружащуюся и падающую в Сток. Это аккреционный диск, и интенсивные гравитационные и фрикционные силы в нем нагревают материал и заставляют его ярко светиться. Но это не то, что измерили астрономы.

За пределами аккреционного диска находится более крупное облако, кольцо пыли в форме пончика, называемое Тором. Вся структура собрана вместе, как показано на рисунке выше. Именно этот внешний Тор является ключом к технике, известной как эхо-картирование, или реверберационное картирование.

Время от времени область аккреционного диска, ближайшая к активной сверхмассивной черной дыре, ярко вспыхивает в основном оптической и ультрафиолетовой длинах волн - и когда она достигает Тора, она "эхом отдается".

Оптический и ультрафиолетовый свет поглощается пылевым облаком, которое нагревает и излучает эту тепловую энергию в виде среднего инфракрасного света.

Аккреционные диски могут быть огромными; могут потребоваться годы, чтобы свет достиг Тора и был повторно испущен. Но поскольку мы знаем скорость света, астрономы могут использовать время между вспышкой и эхом, чтобы вычислить расстояние между внутренним краем аккреционного диска и Тором.

Вот тут-то он и становится по-настоящему умным. Мы знаем, что внутренний край аккреционного диска безумно горяч. И мы знаем, что диск становится холоднее по мере того, как мы удаляемся от черной дыры.

Когда температура падает примерно до 1200 градусов по Цельсию (2200 градусов по Фаренгейту), именно тогда могут образовываться пылевые облака.

Таким образом, расстояние между Тором и внутренним краем аккреционного диска прямо пропорционально этой безумно горячей температуре.

Если мы знаем расстояние, мы можем вычислить температуру - и как только мы знаем температуру, мы можем вычислить, сколько света излучает эта область. Бум. Внутренняя яркость. Эта связь называется отношением R-L (для радиуса и светимости).

Ну, очевидно, это не так просто, как "бум". Вам нужно очень внимательно наблюдать за черной дырой в течение длительного периода времени, чтобы обнаружить оптическую / ультрафиолетовую вспышку и средне-инфракрасное Эхо.

Группа астрономов под руководством Цянь Яна из Иллинойского университета в Урбана-Шампейне изучила почти двадцатилетний объем данных, собранных наземными оптическими телескопами,чтобы найти оптическую вспышку.

Затем они изучили данные, собранные в период с 2010 по 2019 год околоземным объектом NASA Wide Field Infrared Survey Explorer в поисках соответствующих инфракрасных вспышек.

Они идентифицировали 587 сверхмассивных черных дыр с оптической вспышкой и средним инфракрасным эхом - самое крупное исследование такого рода.

И хотя все еще есть возможность уточнить данные - инфракрасные съемки не охватывали весь инфракрасный диапазон, что означает, что в расчетах расстояний существует изрядная неопределенность, - они подтвердили, что соотношение R-L масштабируется и что Эхо ведет себя одинаково для сверхмассивных черных дыр всех размеров в их выборке.

Работа по уточнению результатов измерений будет продолжена.

Команда работает над улучшением своих моделей, чтобы лучше ограничить поведение пыли и то, как она излучает инфракрасный свет. И, конечно же, текущие обследования с использованием более совершенных технологий будут продолжать обеспечивать более высокое качество наблюдений.

- Прелесть метода Эхо-картирования заключается в том, что эти сверхмассивные черные дыры не исчезнут в ближайшее время, - сказал Ян. - Таким образом, мы можем измерять Эхо пыли снова и снова для одной и той же системы, чтобы улучшить измерение расстояния."

Похожие материалы:

Так же рекомендуем посмотреть:

Тысячи окаменелостей лежат забытыми в музейных ящиках. Как один палеонтолог меняет это


Как наши древние мозги справляются в век цифровых отвлечений


В древнем городе майя существовала удивительно эффективная система фильтрации воды

Категория: Космос / Планеты / Технологии | Просмотров: 101 | Добавил: admin | Теги: внутренняя яркость, оптическая вспышка, внутренний край, nasa, инфракрасный свет, диск, R-L, Черная дыра, черный, дыра | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar