Касмічныя даследаванні. Кіраўнік чорнай дзіркі

Сонца чорная дзірка | ад jurvetson

паводле Швэта Шрынівасан

Кіруюцца Тафхем Ахмад Масудзі і Сукант Хурана

Я Швэта Шрынівасан. У цяперашні час я на першым курсе IIT Madras, праводжу праграму B.Tech Engineering Physics. Вычварны, вясёлы, аматар фізікі і музыкі, які з'яўляецца гарачым дыскутантам і аратарам, музыкам і аматарам спорту і пісьма, люблю выпрабоўваць шмат рэчаў. Упартасць, сумленнасць і самаадданасць - гэта некаторыя якасці, якія я больш за ўсё цаню, і я імкнуся, каб так было.

Адным з самых займальных і загадкавых прадстаўнікоў сусвету з'яўляецца чорная дзірка. Гэта таямніца, якую дагэтуль ніхто не змог спасцігнуць цалкам. Чорныя дзіркі можна візуалізаваць як адтуліны без дна ў тканіны прасторы і часу ("У чорную дзірку" -SWHawking, 2008). Чорныя дзіркі прагназавала Тэорыя адноснасці Эйнштэйна, маса ўнутры ўласнага радыуса Шварцшыльда. Калі зорка памірае, яна пакідае пасля сябе масіўнае ядро, якое, калі больш чым у тры разы больш масіўнага, чым сонца, ператвараецца ў чорную дзірку.

Над гэтай тэмай працавалі шмат выдатных навукоўцаў. Было зроблена выснова, што любы працэс чорнай дзіркі рухаецца ў бок павелічэння плошчы, калі дзве чорныя дзіркі зліваюцца, іх сумесная плошча ніколі не можа быць меншай, чым сума іх асобных участкаў перад спалучэннем. Гэта аналагічна другому закону тэрмадынамікі, які абвяшчае, што ўсе працэсы суправаджаюцца павелічэннем энтрапіі. Такім чынам, вобласць можа быць візуалізавана як энтрапія энтрапіі для чорных дзірак (Bekenstein, 1973). Праца Якава Бекенштэйна ("Фізічны агляд", выпуск 7, нумар 8) дае выдатнае ўяўленне аб вывучэнні фізікі чорных дзюр праз прызму тэрмадынамікі. Тэрмадынаміка чорнай дзіркі ... цудоўная тэма.

Галаграфічны прынцып ('t Hooft; Susskind; Bousso, 2002), інфармацыйны парадокс (Хокінг, Пэры, Стромінгер, 2016) ... Ёсць шмат схаваных таямніц, якія трэба будзе раскрыць пра чорныя дзіркі. Рэчы былі б нашмат прасцей, калі б мы маглі іх проста ўбачыць.

Нішто не можа пазбегнуць чорнай дзіркі, нават святла, а значыць, назіраць яе немагчыма. Аднак можна назіраць яго ўплыў на навакольнае рэчыва. Будучы вельмі масіўным рэчывам невялікага аб'ёму, яго гравітацыйнае поле велізарнае. Такім чынам, калі ён пройдзе праз навала міжзоркавай матэрыі, рэчыва будзе ўсмоктвацца ў яго праз працэс, які называецца нарошчваннем. Гэта выпраменьвае рэнтген, які можа быць захоплены прыборамі. Спробы паспрабаваць расшыфраваць чорную дзірку робяцца такім чынам.

У звычайных тэлескопах святло адлюстроўваецца ад металічнага люстэрка і пераламляецца ад лінзаў. Аднак рэнтген праходзіць прама праз іх, не засяроджваючыся. Такім чынам, дазвол дрэнны. Місія NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) запусціла першы арбітальны тэлескоп, каб засяродзіць святло ў вобласці высокай энергіі рэнтгенаўскага выпраменьвання і вырашыць гэтае пытанне.

NuSTAR мае два "вочы" на адным канцы тэлескопа, кожны з якіх утрымлівае 135 канцэнтрычных абалонак, якія называюцца люстранымі люстэркамі, якія забяспечваюць канцэнтрацыю рэнтгенаўскіх прамянёў у другі канец тэлескопа, дзе прысутнічаюць рэнтгенаўскія дэтэктары. Гэтыя дзве структуры падзелены доўгім пучком (Space.com).

Гэты тэлескоп мае вялікую дапамогу ў вывучэнні чорных дзірак у іншых галактыках, чорнай дзірцы ў цэнтры Млечнага шляху, звышновых і іншых цікавых астрафізічных з'яў і структур. Шмат цікавых фактаў і тлумачэнняў ужо выяўлена.

Суперновы ўтвараюцца, калі ў зоркі няма паліва, каб згарэць, абвальваецца на сябе і адскоквае назад. Не існуе канкрэтных мадэляў, якія б цалкам растлумачылі гэта, нават камп'ютэрныя мадэлі спыніліся пасля адскоку. Ёсць дзве магчымыя тэорыі: альбо дадатковы крыніца энергіі разбурае стойла, альбо кручэнне зоркі стварае бруі, якія парушаюць стойла.

NuSTAR абсталяваны для выяўлення тытану, які выкідваецца пры фарміраванні звышновых. Калі першая тэорыя правільная, то пры назіранні за звышновай павінна быць выканана кольца з тытана, інакш павінна выконвацца лінія тытана. Назіранні Касіяпеі А, звышновай у Млечным Шляху, які выбухнуў 500 гадоў таму, выявіў крапіны тытана. З гэтага сведчання, разам з новымі тэарэтычнымі мадэлямі, распрацаванымі іншымі навуковымі групамі, навукоўцы NuSTAR змаглі зрабіць выснову, што матэрыял унутры зоркі "выбіваецца" вакол яе, ствараючы дастаткова энергіі, каб разбурыць стойла і выбухнуць (Дэніэл Стэрн, інтэрв'ю, зваротны .com).

NuSTAR таксама засяродзіўся на вывучэнні звышновай 2014J ў галактыцы M82, дзе ў галактычным дыску быў знойдзены ярка выпраменьвальны крыніца рэнтгенаўскага выпраменьвання. Сабраныя дадзеныя паказалі, што ён пульсаваў. Акт патрабуе вялізнага магнітнага поля; значыць, гэта не магла быць чорнай дзіркай. Аднак гэта можа быць нейтронная зорка. Таксама было выяўлена, што ў сотні разоў мяжа Эдынгтана. Мяжа Эдынгтана - гэта максімальна магчымая свяцільнасць зоркі, каб яе электроны не выкідваліся са сферы. Даследчыкі толькі што выявілі першы светлавы пульсар (Daniel Stern, інтэрв'ю, inverse.com).

NuSTAR спрабуе разабрацца ў тым, што тычыцца формы кароны чорнай дзіры і чаму яна ўспыхвае. Астраномы лічаць, што побач з дыскам з чорнай дзіркай называецца карона. Кароны выраблены з высокаэнергетычных часціц; яны генеруюць рэнтгенаўскае святло. Але падрабязнасці корон - пра тое, як яны ўтвараюцца, як яны выглядаюць, нават дзе яны знаходзяцца менавіта ў рэгіёне, навакольным дзірку - незразумелыя.

Прапанавана дзве мадэлі структуры кароны. Мадэль "стоўпчыка" кажа, што яны кампактныя крыніцы святла, якія сядзяць над і пад чорнай дзіркай, уздоўж восі кручэння. Другая мадэль мяркуе, што кароны распаўсюджваюцца больш дыфузна, альбо як большае воблака вакол чорнай дзіркі, альбо як "сэндвіч", які ахінае навакольны дыск матэрыялу (цытуецца ў nasa.gov).

Назіранні актыўнай чорнай дзіркі ў цэнтры галактыкі Маркарыян 335, якая знаходзіцца каля 350 мільёнаў светлавых гадоў у сузор'і Пегас Дэна Уілкінса (Універсітэт Сэнт-Мэры, Канада), і іх калегі прымусілі іх падумаць, што карона распаўсюджваецца над акрэацыяй Спачатку дыск збірае сябе, сціскаецца ў вертыкальную, струйную структуру і запускае дыск прыблізна на 20% ад хуткасці святла. Хоць карона відавочна раздавала рэнтгенаўскія прамяні, яны амаль не адлюстроўваліся з дыска. Гэта можна растлумачыць прынцыпам рэлятывісцкага выпраменьвання (Ubachukwu & Chukwude). Калі крыніца радыёвыпраменьвання рухаецца паблізу хуткасці святла па кірунку, які знаходзіцца побач з лініяй гледжання, то крыніца амаль даганяе ўласнае выпраменьванне. Па меры павелічэння хуткасці кароны, усё больш яе выпраменьванне рэлятывістычна прамяняецца, а меншае выпраменьванне адлюстроўваецца дыскам экскрэцыі. Ўспышка заканчваецца, калі карона зноў абвальваецца ў дыск. Такім чынам, было прадугледжана дакладнае ўяўленне пра тое, як адбываюцца ўспышкі.

Чорная дзірка больш не таямнічая, як раней. Мы пачынаем атрымліваць падказкі, як ён паводзіць сябе. Ёсць яшчэ шмат, што можна растлумачыць, і ў нас добры пачатак. Далейшыя назіранні ў будучыні дадуць больш адкрыццяў адносна розных аспектаў чорнай дзіры, больш сучасныя тэхналогіі і місіі будуць спрыяць гэтаму. Можа, у нас можа з'явіцца яшчэ адзін шанец, хто ведае? Касмічныя даследаванні ўносяць вялікі ўклад у розныя сферы - фізіку, сувязь, ваенную службу і многае іншае. Дасведчанасць у космасе - адно з самых вялікіх дасягненняў чалавека ў цэлым, яно адкрыла шлях да большага навуковага разумення і шматлікіх тэхналагічных дасягненняў на працягу многіх гадоў, і гэта зробіць гэта таксама ў будучыні.

Бібліяграфія

· Http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/how-black-holes-flare-0511201523/

· Http://www.mathpages.com/home/kmath339/kmath339.htm

· Http://www.hawking.org.uk/into-a-black-hole.html

· Https://www.space.com/15109-nasa-nustar-mission-black-holes.html

· Https://www.inverse.com/article/31948-nustar-changed-know-about-universe

· Https://www.nasa.gov/feature/jpl/nustar/black-hole-has-major-flare

· Чорныя дзіркі і энтрапія, Якаў Бекенштэйн, 15 красавіка 1973 г. Фізікалагічны агляд D том 7 выпуск 8 С. 2333–2346 DOI: 10.1103 / PhysRevD.7.2333

· Галаграфічны прынцып, Інстытут тэарэтычнай фізікі імя Рафаэля Бусо, Каліфарнійскі універсітэт, Санта-Барбара, Каліфорнія 93106, ЗША ∗

· Мяккія валасы на чорных адтулінах - Стывен У. Хокінг †, Малькольм Дж. Пэры † і Эндру Стромiнгер; † DAMTP, Цэнтр матэматычных навук, Кембрыджскі універсітэт, Кембрыдж, CB3 0WA Вялікабрытанія ∗ Цэнтр асноўных законаў прыроды, Гарвардскі універсітэт, Кембрыдж, MA 02138, ЗША

· Аб рэлятывісцкім уздзеянні і арыентацыі эфектаў квазараў, дзе пераважаюць асноўныя дзеянні, А. А. Ubachukwu ∗ і А. Я. Чуквуд, кафедра фізікі і астраноміі, Універсітэт Нігерыі Нсукка, Нігерыя.

- -

Аб:

Facebook - https://www.facebook.com/swetha.srinivasan.14

Quora - https://www.quora.com/profile/Swetha-Srinivasan- 26

- - - - - - - - - - - -

Tafheem - гэта касмічны энтузіяст, які працуе ў галіне астрабіялогіі і займаецца самаабслугоўваннем навакольнага асяроддзя ў космасе. Разам з дынамічнай навукова-даследчай групай ён стварае платформу для касмічнага навучання. Акрамя таго, ён працуе над стварэннем першага падобнага прадмета, спецыяльнага інтэрактыўнага навучальнага гульнявога модуля ў розных школах Індыі.

https://www.linkedin.com/in/tafheemmasudi/

Доктар Сукант Хурана кіруе навукова-даследчай лабараторыяй і некалькімі тэхналагічнымі кампаніямі. Ён таксама вядомы мастак, аўтар і прамоўца. Вы можаце даведацца больш пра Sukant на www.brainnart.com ці www.dataisnotjustdata.com, і калі вы хочаце працаваць на blockchain, біямедыцынскія даследаванні, нейронанавукі, устойлівае развіццё, штучны інтэлект або праекты навуковых дадзеных для грамадскага дабра, вы можаце звязацца з ім па адрасе [email protected] альбо звяртаючыся да яго на linkedin https://www.linkedin.com/in/sukant-khurana-755a2343/.

Вось два невялікія дакументальныя фільмы пра Суканта і відэа TEDx пра навуковыя намаганні яго грамадзяніна.