новости космоса
13989 23
16 июня 2020 20:57:31

Определена скорость собственного вращения черной дыры 4U1543-47

Черная дыра, во всяком случае на современном уровне понимания этого загадочного объекта, «не имеет волос», то есть является настолько простой, что полностью описывается при помощи всего лишь трех параметров: массы, скорости собственного вращения и электрического заряда. Все остальные свойства тех фрагментов материи, из которых была сформирована черная дыра, стираются в процессе ее формирования. Мощное гравитационное поле образовавшейся черной дыры создает окружающую центральный объект поверхность, называемую «горизонтом», и все, что пересекает эту границу (даже свет), уже не может вернуться обратно. Поэтому данная сингулярность кажется черной, и вся информация об упавшем в нее материале теряется, трансформируясь в изменения значений трех известных параметров черной дыры.

Измерить массу черной дыры довольно просто: для этого следует наблюдать, как гравитационное поле черной дыры влияет на движение материи в ее окрестностях. Электрические заряды черных дыр не имеют большого значения, поскольку обычно число положительно заряженных частиц, попадающих в черную дыру, примерно равно числу отрицательно заряженных частиц, и заряды взаимно компенсируются. Определить скорость собственного вращения черной дыры значительно сложнее, и оба известных метода определения этой скорости основаны на интерпретации параметров рентгеновского излучения, идущего со стороны горячего внутреннего края аккреционного диска, окружающего черную дыру. В первом методе моделируется форма сплошного рентгеновского спектра, и он основан на надежных оценках массы, расстояния и угла наблюдения. Второй метод моделирует рентгеновский спектр целиком, включая эмиссионные линии атомов, наблюдаемые при отражении света от раскаленного газа. Этот метод не зависит от такого большого количества других параметров. В целом оба метода дают сопоставимые результаты.

Астроном из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США, Джеймс Штейнер (James Steiner) и его коллеги провели новый анализ семи наборов спектров, полученных при помощи инструмента Rossi X-ray Timing Explorer для источника, который представляет собой черную дыру звездной массы под названием 4U1543-47, расположенную в нашей Галактике. Предыдущие попытки оценить скорость собственного вращения этого объекта при помощи сплошных рентгеновских спектров привели к расхождению между различными научными работами, которые значительно превышали формальную неопределенность (в этих исследованиях масса черной дыры принималась равной 9,4 массы Солнца, а расстояние до нее – 24,7 тысячи световых лет). Тщательно сравнив спектры и использовав для анализа усовершенствованные алгоритмы, ученые в новой работе смогли получить значение скорости собственного вращения черной дыры, промежуточное между величинами, полученными в предыдущих двух работах, с доверительной вероятностью 90 процентов. Поскольку на настоящее время известно лишь несколько десятков подтвержденных определений скорости собственного вращения черной дыры, эти новые результаты стали ценным вкладом в копилку астрономических знаний человечества.

Составлено по материалам, предоставленным Гарвард-Смитсоновским астрофизическим центром.


(Добавил: Hot Temp)

комментарии
1
3756 · 16-06-2020

Я от думаю, что собственно Черную Дыру мы не видим. Мы видим горизонт событий. А где кончается вакуум и начинается твердая поверхность - тайна покрытая мраком. А от чисто теоретисский: Имея достаточно мощную ракету, - Монно нырнуть за горизонт событий Ч.Д. и вернуться назад? Нет, я вовсе не предлагаю превысить первую космическую - там она больше скорости света. Но, скажем, улететь в космос с Земли, в принципе, можно на любой скорости, достаточно преодолеть силу тяжести.

2
misli_iz_fut77 · 17-06-2020

Многие ученые, описывая прохождение космического корабля через горизонт событий (ГС) говорят, что удаленный наблюдатель будет видеть, как часы установленные на том корабле будут тикать все медленнее и медленнее при приближении к ГС, и в какой то момент и вовсе почти остановятся. Вопрос: каким образом можно говорить о вращении черной дыры, если время у нас и собственное время ЧД течет по разному. То же самое касается размера ЧД и ее массы.

3
viktorchibis92 · 17-06-2020

По-моему, они находят скорость вращения материи в АД на границе с ГС, а не скорость вращения ЧД. Надо вообще ещё уточнить, что теорема отсутствия волос понимает под вращением ЧД. Впрочем, как и то – что такое заряд ЧД?

4
Leonid3190 · 17-06-2020

misli_iz_fut, если сбросить на ЧД по радиусу часики (радиостанцию, или просто булыжник), то они пересекут горизонт событий на скорости ~0.82 световой, что очень далеко от остановки времени, каковая будет (?) происходить уже ПОД горизонтом, откуда информация не доступна :-)
.
viktorchibis, есть, вернее "должен быть" по ОТО эффект передачи вращающего момента телу, падающему с ускорением, на вращающееся тело -- падение отклоняется от вертикали. Есть и формула. В обычных условиях эффект не большой, трудно измерить, но в условиях около ЧД может и проявиться. (Именно поэтому и появилась святая троица "масса, заряд, момент вращения" Другое дело выделение этого эффекта на фоне скорости 212 тысяч км/сек у внутреннего края АД :-)

5
Гришин_С_Г158 · 17-06-2020

"Тщательно сравнив спектры и использовав для анализа усовершенствованные алгоритмы, ученые в новой работе смогли получить значение скорости собственного вращения черной дыры, промежуточное между величинами, полученными в предыдущих двух работах, с доверительной вероятностью 90 процентов".
.
А чему равна объявленная в заголовке скорость вращения чёрной дыры так и не написали...

6
dengess1-6 · 17-06-2020

37, ракете придётся разгоняться, чтобы выйти из области гравитации.
Хотя с другой стороны мы имеем вертолёт, который зависает в воздухе преодолевая "силу тяжести", но его ск. = нуль. При этом он не перемещается, завис на одном месте. Не покидает "орбиту", так сказать.
В любом случаи, чтобы выйти из чего нибудь нужна скорость. И далее, чем выше скорость, тем быстрее выйдешь. А так как внутри ЧД Время хрен знает как "выглядит", то простое казалось бы перемещение по принципу t/l будет иметь ещё какой-то важный параметр. Очень важный, меняющий конечный результат!
ps/
l - расстояние
t - время
Так что нырнуть за ГС это одно, но вынырнуть совсем другое дело.

7
dengess1-6 · 17-06-2020

Пардон, конeчно же l/t: м/с, км/ч и т. д.

8
JamesWebb92 · 17-06-2020

Современный уровень понимания черной дыры звучит как: "мы ничего не знаем о том, что там внутри горизонта событий".
А я уже говорил и повторю: более чем уверен, что чёрная дыра мало чем отличается от нейтронной звезды. Просто её радиус Шварцшильда больше, чем её собственный радиус. Вот она и чёрная. Но не дыра..

9
AlfKorol60 · 17-06-2020

Всё-таки мне сложно принять, что радиус Шварцшильда имеет линейную зависимость от массы объекта, в то время как масса обычных однородных объектов пропорциональна радиусу в третьей степени...
Кто-то может пояснить, почему с радиусом Шварцшильда не так?

10
Гришин_С_Г158 · 17-06-2020

В своё время я про это спрашивал на форуме Astronomy.ru,
когда там доктора Вибэ и Сергей Попов подвизались
как модэраторы. Ответа не дождался.

11
Leonid3190 · 17-06-2020

AlfKorol, так это всё сэр Ньютон со своими законами:
1. Aцс = G*M/R^2 --- центростремительное ускорение от притяжения
2. Aцб = V^2/R --- центробежное ускорение от вращения.
Чтобы тело вращалось по орбите и не падало, эти ускорения должны быть равны:
3. Aцс = Aцб
а чтобы тело не могло убежать, надо чтобы вторая космическая скорость была не меньше скорости света (C), тогда первая космическая, т. е. скорость на круговой орбите должна быть в корень квадратный из 2 меньше скорости света:
V = C / КОРЕНЬ( 2 ), а тогда
4. V^2 = C^2/2.
Подставив в №3 значения №1, №2 и №4 и решив относительно радиуса R получим:
5. G*M/R^2 = C^2/2*R
6. R = 2*G*M/C^2 --- радиус горизонта событий прямо пропорционален массе
Приблизительно 3 км на каждую солнечную массу.
Не следует принимать это значение за радиус ЧД, это ГОРИЗОНТ СОБЫТИЙ, а что там под ним, исключительно догадки и предположения.

12
viktorchibis92 · 17-06-2020

Leonid, а что необходимо для того, чтобы какая-то догадка («а что там под ГС») была признана научным сообществом?

13
AlfKorol60 · 17-06-2020

Leonid3, спасибо. Примерно такая мысль меня сегодня посещала (после просмотра последних статей о ЧД и беседы об их плотности).
То есть не исключен вариант, что СМЧД глубоко под горизонтом событий есть ядро, ПО ПЛОТНОСТИ НЕ УСТУПАЮЩЕЕ НЕЙТРОННОЙ ЗВЕЗДЕ, а может и не отличающееся от НЗ, только большая масса, поглощающая все излучения, не позволяет это рассмотреть.

14
Leonid3190 · 17-06-2020

viktorchibis, лучше всего -- свидетель, вернувшийся оттуда с видео-материалами и справкой с печатью от тамошних обитателей :-))
Ну а то, что под горизонтом есть гравитирующая МАССА и она никуда не делась за 13 млрд лет уже практически доказано наблюдениями объектов "S" в нашей собственной СМЧД. А это означает, что никакой сингулярности, в которую всё проваливается неизвестно куда, нет.
Зарядить ЧД электрозарядом возможности нет, а сама она нейтральна и проверить действие заряда мы не сможем.
Для проверки момента нужно пробное тело, падающее в ЧД по радиусу, лучше с радиопередатчиком. Вполне по силам запустить такой аппарат со скоростью ~220 км/сек против движения Солнечной системы и аппарат начнёт падать к центру галактики, а мы будем следить по передатчику. Не пройдёт и 40 млн лет, как аппарат достигнет густозаселённого звёздами балджа на скорости 260 км/сек и, если повезёт не встретиться с одной из них, ещё через десяток миллионов лет достигнет зоны действия СМЧД. Здесь его скорость начнёт увеличиваться и набрав ~0.8 световой он нырнёт под горизонт. Вот тут-то и проверим отклонился он от вертикали или нет. Если отклонился, а тем более на орбиту лёг, значит ЧД вращается и можно посчитать и скорость и число оборотов в минуту. А если не отклонился, то значит ЧД НЕ ВРАЩАЕТСЯ или ОТО ошибается, ЧД не имеет свойства момента вращения :-)))

15
Гришин_С_Г158 · 18-06-2020

Leonid3132 · 17-06-2020
... скорость на круговой орбите должна быть в корень квадратный из 2 меньше скорости света:
V = C / КОРЕНЬ( 2 ), а тогда
4. V^2 = C^2/2.
.
Это почему же? По Гуку-Ньютону, для плоской круговой орбиты, вокруг точечной массы
(этим вы пользуетесь выше) - VVR=GM.
Неужели у вас вся масса СМЧД в нуле (там вообще, может быть, ничего нет)?
Далее, если на круге R скорость световая, то то внутри него она всяко больше на круговой орбите.
А вам такое запрещено. Да и по Гуку-Ньютону, которым вы пользуетесь, если второго тела нет,
то и сила тяготения первого тела "повисает в воздухе". Неужели это так в натуре?

16
Leonid3190 · 18-06-2020

Гришин_С_Г, по диагонали читаете?
Речь-то идёт не о любой орбите, но о радиусе горизонта событий!
Плохо знаете и законы сэра Ньютона, ещё 350 лет назад доказавшего, что его формула тяготения будет справедлива для тела шарообразной формы если заменить шар математической точкой в его центре с массой шара.

17
viktorchibis92 · 18-06-2020

Leonid, ком. 14 – «Зарядить ЧД электрозарядом возможности нет, а сама она нейтральна и проверить действие заряда мы не сможем».
Зачем же тогда заряд включили в число параметров ЧД?
А проверить наличие заряда у ЧД можно было ничуть не сложнее, чем массы. В АД ЧД вся материя ионизирована. При наличии заряда у ЧД (положительного или отрицательного) это безусловно сказалось бы на поведении (асимметрии траекторий) заряженных частиц (разнице джетов, пузырей Ферми, и др.).
ИМХО.

18
Leonid3190 · 19-06-2020

viktorchibis, заряд никто специально не "включал", он сам выполз из теории :-(
Наличие заряда можно бы проверить (чуть, на пару порядков, увеличив разрешение инструментов), но они (ЧД) образуются из нейтральной материи и сколь-либо значимый заряд не предвидится. Так же как с моментом вращения возникнет дилемма: не то заряда нет, не то заряд есть, но не проходит через горизонт :-)))

19
Awrora52 · 19-06-2020

Комментарий заблокирован

20
Гришин_С_Г158 · 19-06-2020

Leonid3133 · 18-06-2020
Речь-то идёт не о любой орбите, но о радиусе горизонта событий!
Плохо знаете и законы сэра Ньютона, ещё 350 лет назад доказавшего, что его формула тяготения будет справедлива для тела шарообразной формы если заменить шар математической точкой в его центре с массой шара.
.
То-есть, по-вашему, на радиусах меньших радиуса горизонта событий скорость движения
вокруг центральной точки меньше, чем на его радиусе? Не поучится ли так, что середина
будет видна, а края нет? И где тогда дыра? Кроме того, как вы замените свой шар
точкой, если вне шара зависимость одна, а внутри шара - другая?
И вообще, при чём здесь шар? Разве кто-нибудь ЧД 4U1543-47 шаром объявлял?
Да и вряд ли Ньютон доказал, то о чём вы пишите. Скорее всего он это просто пастулироал...

21
Leonid3190 · 19-06-2020

"..Скорее всего он это просто пастулироал.." (с)Гришин_С_Г
Вы-то, конечно гораздо длиннее сэра Ньютона, да и знаете гораздо более :-)))
Вам и флаг в руки!

22
AlfKorol60 · 25-06-2020

Эх, никто не купился на провокацию (к.13) по плотности НЗ и ЧД (что за горизонтом событий может быть ядро с плотностью НЗ, только большей массы - достаточной для формирования ГС).
Сам то я помню, что плотности далеко не сходные. НЗ солнечной массы - 30км в диаметре, а ГС ЧД солнечной массы - 3 км радиус...

23
viktorchibis92 · 26-06-2020

AlfKorol, вот-вот. Осталось докопаться до структуры и плотности материи в ЧД. А для этого нужна новая физическая сущность (выйти за рамки бритвы Оккамы). Я попытался это сделать – симплы.

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2024. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!