Przejdź do głównej zawartości

Model supermasywnej czarnej dziury przewiduje charakterystyczne sygnały świetlne

Nowa symulacja supermasywnych czarnych dziur wykorzystuje realistyczny scenariusz do przewidywania sygnałów świetlnych emitowanych w otaczającym je gazie, zanim masy się zderzą – informują naukowcy z Rochester Institute of Technology.


Badanie prowadzone przez RIT stanowi pierwszy krok w kierunku przewidywania mającego nastąpić połączenia się supermasywnych czarnych dziur, do czego naukowcy wykorzystają dwa dostępne obecnie kanały informacyjne – elektromagnetyczne oraz grawitacyjne widma falowe. Wyniki pojawiły się w artykule opublikowanym w Astrophysical Journal Letters.

„Przeprowadziliśmy pierwszą symulację, w której dysk akrecyjny wokół układu podwójnego czarnych dziur zasila poszczególne dyski akrecyjne wokół każdej z nich w ogólnej teorii względności i magnetohydrodynamice” – powiedział Bowen, główny autor i dr hab. Center for Computational Relativity and Gravitation RIT.

W przeciwieństwie do ich mniej masywnych kuzynów, odkrytych po raz pierwszy w 2016 r. , supermasywne czarne dziury są zasilane przez dyski gazowe, które je otaczają. Silne przyciąganie grawitacyjne czarnych dziur ogrzewa i zakłóca przepływ gazu z dysku do czarnej dziury i emituje okresowe sygnały w widzialnych częściach rentgenowskiego widma elektromagnetycznego.

„Jeszcze nie widzieliśmy, aby dwie supermasywne czarne dziury były tak blisko siebie. Dostarcza to wskazówek na temat tego, jak ich połączenie będzie wyglądać w teleskopie. Napełnienie i uzupełnienie mini-dysków wpływa na sygnatury światła” – powiedział Bowen.

Symulacje modelują pary supermasywnych czarnych dziur, gdzie każda z dziur jest otoczona własnym dyskiem gazowym. Znacznie większy dysk gazowy otacza czarne dziury i nieproporcjonalnie zasila jeden mini-dysk nad drugim, doprowadzając do cyklu napełniania i uzupełniania opisanego w pracy.

Układy podwójne supermasywnych czarnych dziur emitują fale grawitacyjne na niższych częstotliwościach, niż czarne dziury o masie gwiazdowej. W 2016 r. naziemny interferometr LIGO z instrumentem dostrojonym do wyższych częstotliwości wykrył pierwsze fale grawitacyjne pochodzące ze zderzenie się czarnych dziur o masach gwiazdowych. Czułość LIGO nie jest w stanie zaobserwować sygnałów fal grawitacyjnych wytwarzanych przez kolizję supermasywnej czarnej dziury.

Uruchomienie kosmicznego interferometru LISA (Laser Interferometer Space Antenna), planowane na lata ‘30, pozwoli wykryć fale grawitacyjne przed zderzeniem się supermasywnych czarnych dziur. Planowane na lata ‘20 uruchomienie naziemnego teleskopu LSST (Large Synoptic Survey Telescope), który jest budowany w Chile, przyniesie najszersze i najgłębsze badanie emisji światła we Wszechświecie. Próbka sygnałów przewidywanych w badaniach RIT może skierować naukowców na orbitującą parę supermasywnych czarnych dziur.

Tego typu symulacje są niezbędne do bezpośredniego przewidywania sygnałów elektromagnetycznych, które będą towarzyszyć falom grawitacyjnym pochodzącym z połączenia się supermasywnych czarnych dziur, zanim do tego dojdzie.

Bowen i jego współpracownicy połączyli symulacje z grupy komputerów Black Hole Lab RIT oraz superkomputera Blue Waters w National Center for Supercomputing Applications Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign, jednym z największych superkomputerów w USA.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…