Гравитационные волны раскрывают структуру галактик
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, показывает, что плотная, богатая звездами и темной материей среда вокруг двойных сверхмассивных черных дыр вмещает порядка миллиона солнечных масс в каждом кубическом парсеке. Команда использовала данные о гравитационных волнах, полученные с помощью временных массивов пульсаров, для исследования центров галактик, которые в противном случае невозможно было бы наблюдать непосредственно.
Временные матрицы пульсаров (PTA) используют точные измерения временных остатков миллисекундных пульсаров для обнаружения гравитационных волн на наногерцовых частотах. Эти массивы выявили стохастический фон гравитационных волн, некогерентный шум от бесчисленных двойных сверхмассивных черных дыр, вращающихся по спирали по всей Вселенной.
Однако сигнал имеет искажение. На самых низких частотах спектр, по-видимому, переворачивается, что отличается от предсказаний для двойных систем, эволюционирующих исключительно под действием гравитационно-волнового излучения. Этот изгиб предполагает, что что-то в окружающей среде или на сильно эксцентричных орбитах изменяет то, как эти массивные двойные системы теряют энергию и сжимаются с течением времени.
Phys.org мы поговорили с первым автором исследования, доктором Ифанем Ченом, доцентом Шанхайского университета Цзяо Тонг, чтобы понять выводы команды и их более широкие последствия.
"После того, как несколько коллабораций PTA опубликовали результаты измерений гравитационно-волнового фона в наночастицах, возник естественный вопрос: можем ли мы уже использовать эти данные для изучения окружающей среды в центрах галактик?" Сказал Чен. "Этот вопрос непосредственно побудил нас к исследованию".
Гравитационно-волновой фон и космические часы
Гравитационно-волновой фон - это слабый, постоянный сигнал, создаваемый наложением гравитационных волн из многочисленных источников по всему космосу.
Фон гравитационных волн, обнаруженный PTAs, исходит от совокупности двойных сверхмассивных черных дыр, которые представляют собой пары черных дыр с массами, в миллионы-миллиарды раз превышающими массы Солнца, образовавшихся при слиянии галактик. По мере того как эти двойные системы в течение миллионов лет закручиваются по спирали внутрь, они испускают гравитационные волны, которые накапливаются в виде обнаруживаемого сигнала по всей Вселенной.
В PTA используются сети быстро вращающихся нейтронных звезд, называемых миллисекундными пульсарами, которые излучают радиоимпульсы с необычайной регулярностью, служа космическими часами, разбросанными по всей галактике. Отслеживая отклонения во времени прихода этих импульсов, исследователи могут обнаружить растяжение и сжатие пространства-времени, вызванные прохождением гравитационных волн.
В отличие от наземных детекторов, таких как LIGO, которые наблюдают слияние черных дыр звездной массы за доли секунды, временные матрицы пульсаров чувствительны к гораздо более низким частотам.
"Для наземных детекторов, таких как LIGO, это сложно, потому что они наблюдают черные дыры на очень поздних стадиях, когда гравитационные волны полностью доминируют в эволюции", - пояснил Чен.
"Напротив, PTA наблюдают двойные сверхмассивные черные дыры на гораздо более ранних стадиях, когда воздействие окружающей среды в центрах галактик все еще может играть важную роль".
Команда NANOGrav, стоящая за этим исследованием, обнаружила эти низкочастотные гравитационные волны, но с неожиданным изгибом на самых низких частотах, что говорит о том, что эти воздействия на окружающую среду уже поддаются измерению.
"Рогатки" из трех тел и спектральный изгиб
Команда смоделировала "главного подозреваемого" - гравитационные "рогатки" из трех тел".
В этом процессе звезды или частицы темной материи, окружающие двойную черную дыру, выбрасываются в результате многократных гравитационных столкновений, извлекая при этом орбитальную энергию.
Чен дал доступное объяснение физики. "Чтобы понять это, полезно начать с более простой ситуации. Представьте себе одиночную черную дыру, движущуюся сквозь облако гораздо более легких частиц, таких как газ, звезды или темная материя. В системе отсчета черной дыры эти частицы имеют тенденцию проходить мимо нее в направлении, противоположном ее движению. Благодаря гравитации черная дыра может отбрасывать эти частицы немного быстрее, и при этом она теряет немного своей собственной энергии и замедляется", - пояснил он.
Когда две черные дыры вращаются вокруг друг друга, процесс становится намного эффективнее. Частица может многократно проскочить между двумя черными дырами, прежде чем ее выбросит, извлекая из орбиты двойной системы значительно больше энергии, чем при обычном динамическом трении двух тел.
В реальных центрах галактик материя накапливается вокруг каждой сверхмассивной черной дыры до образования двойной системы. Как только черные дыры оказываются достаточно близко, эти трехчастичные взаимодействия эффективно выбрасывают окружающий материал наружу. Этот процесс приводит к ускоренному сближению черных дыр по спирали и постепенному сглаживанию плотности вещества вблизи центра.
Эта фаза изменения окружающей среды оставляет характерный след в виде низкочастотного изменения в спектре гравитационных волн с частотой, которая зависит от начальной плотности вещества, окружающего двойную систему.
Понимание этого процесса также позволяет решить "проблему последнего парсека" — постоянную загадку о том, как сверхмассивные черные дыры преодолевают последний парсек до слияния.
Исследование ядер галактик
Сравнив свои модельные прогнозы с наборами данных NANOGrav за 15 лет, команда определила плотность в масштабе парсека в центрах галактик. Анализ показывает, что плотность составляет около 106 масс Солнца на кубический парсек, при этом предпочтение отдается относительно плоским профилям плотности, "похожим на ядро", а не крутым концентрациям.
"Диапазон плотностей, выбранный нашим анализом, в целом соответствует тому, что мы уже знаем из электромагнитных наблюдений двух ближайших галактических центров, которые мы можем детально изучить: Млечного Пути и соседней галактики M87", - сказал Чен.
"Это соглашение обнадеживает, поскольку оно предполагает, что воздействие гравитационных волн на окружающую среду является реалистичным, а не экзотическим".
В частности, распределение звезд в ядерном скоплении Млечного Пути и звездном ядре M87 естественным образом попадает в наиболее подходящую область. Интересно, что полученные данные свидетельствуют о резких "всплесках" темной материи — гипотетических концентрациях, образованных черными дырами, растущими внутри ранее существовавших ореолов темной материи. Анализ показывает некоторую зависимость между первоначальным эксцентриситетом орбиты и плотностью окружающей среды.
"Мы обнаружили, что эксцентриситет может частично имитировать эффект плотной среды, создавая вырождение между этими двумя факторами в сигнале гравитационной волны", - объяснил Чен.
"Однако для объяснения наблюдаемой низкочастотной особенности только с помощью эксцентриситета потребовались бы чрезвычайно высокие начальные эксцентриситеты, которые маловероятны для большинства систем".
Помимо ограничения структуры галактики, полученные результаты решают давнюю "проблему последнего парсека", когда излучение гравитационных волн само по себе оказывается слишком медленным, чтобы стимулировать слияния. Эффективный выброс звезд двойными черными дырами также объясняет, почему некоторые галактики имеют плоские центральные ядра, в то время как другие сохраняют крутые, плотные центры.
Будущая работа
Заглядывая вперед, Чен подчеркнул важность более точных наблюдений.
"Приоритетной задачей является подтверждение и более точное измерение низкочастотной характеристики гравитационно-волнового фона с использованием более точных данных. Это станет возможным по мере того, как наблюдения за временными массивами пульсаров продолжат накапливать более объемные наборы данных, особенно благодаря новым данным, полученным от мощных радиотелескопов, таких как китайский FAST, после более чем десятилетнего периода наблюдений".
Будущие установки, такие как Square Kilometer Array и астрометрические миссии следующего поколения, обещают более точные спектральные измерения, позволяющие преодолеть зависимость эксцентриситета от плотности. В сочетании с электромагнитными наблюдениями отдельных двойных систем гравитационные волны могли бы отличить звезды от доминирующей темной материи и протестировать экзотические модели, такие как волнообразная или самовзаимодействующая темная материя.
Этот метод показывает, что космический гул от слияния сверхмассивных черных дыр несет информацию не только о слияниях, но и о скрытой галактической среде, формирующей их.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Белый дом формирует научную группу по изучению НЛО

Добыча кислорода из лунной почвы

Заявления Спилберга о присутствии инопланетян

Как рассмотреть нашу Вселенную

Лаборатория естественной химии у протозвезд

Медицинские системы для Луны и Марса

Министерство обороны скрывает детали об НЛО

Мощный НЛО обнаружен в далекой черной дыре

Наблюдение НЛО в форме гигантской картофелины

Наше представление о календаре майя

Неразгаданные тайны Стоунхенджа

От морского дна до Марса

Сверхмассивные чёрные дыры - крупнейшие колыбели планет

Способ оценки масс новорожденных планет

Стремиться ли к Луне

Суперконтинент сделал из Земли снежный ком

Ученые обновляют план первого контакта

Фильм Спилберга об НЛО основан на достоверных данных

Хронология древних океанов Марса

Черная дыра образовалась раньше своей галактики

Артефакты на фотографии марсохода Кьюриосити

Белый дом опубликовал новые файлы с НЛО

Брифинг НАСА о инопланетной звездной базе

В архивах Ватикана нет записей об НЛО

В куклу вселился призрак собаки

Внутри особняка с привидениями в Денвере

Военные отслеживали антигравитационные технологии

Все cвидетельства путешествий во времени

Инопланетяне уже посещали Землю

НЛО над главным аэропортом Зимбабве

НЛО отслеживается самолетом ВВС США

НЛО пролетел по небу над Индией

Оранжевая сфера повергла рыбака в шок

Пентагон опубликовал 72 новых файла об НЛО

Путешественник во времени времен Второй мировой войны

Режиссер Стивен Спилберг заявляет, что мы не одиноки

Светящийся шар запустил рой загадочных объектов

Существование путешествий во времени

Убедитесь в реальности путешествий во времени

Черный шар засеивает облака дронами

Брифинг НАСА о инопланетной звездной базе на Луне

Где же все черные дыры промежуточной массы

Давно скрытые секреты выходят на свет

Диски, светящиеся шары и картофелина

Древние изменения климата Марса

Замечен всплеск наблюдений красных шаров

Исключение темной энергии из уравнения

Китай и Россия обладают сбитыми НЛО

Конференция по НЛО пройдет в Канаде

Красные карлики пожирают планеты, похожие на Землю

Лунные базы сталкиваются с невидимой угрозой

Новый телескоп может обнаружить 100 000 миров

Окончательная перепись близких звёздных систем

Почему первые галактики прекратили звездообразование

Размытые видеозаписи и никаких фактов

Странное квантовое свойство изолятора будущего

Триллер Стивена Спилберга об НЛО всех покорил

Туристы запечатлели яркий треугольный НЛО

Файлы об НЛО разжигают панику на Земле

Фильм Стивена Спилберга об НЛО бьёт рекорды

Эволюция городской мобильности. Все об электросамокатах

Встреча с инопланетянами в Розуэлле

За кулисами печально известного интервью Груша

Загадочная картофелина над Колорадо

Инопланетный корабль был всего лишь светом

Инопланетян по-прежнему нет

Наблюдения таинственных шаров

Недавно опубликованное досье Пентагона об НЛО

Новое внимание к исчезновению генерал-майора

Новые файлы НЛО могут содержать угрозу безопасности

Последние мгновения перед исчезновением генерала

Правительства скрывают правду об инопланетянах

Прозрачный НЛО искривил пространство

Разоблачитель НЛО заявляет о секретных расходах

Рецензия на фильм Стивена Спилберга

Сообщения о светящихся красных шарах

Странные огни, но мало неопровержимых фактов

США публикуют третью порцию файлов об НЛО

Трамп обнародовал третью порцию файлов об НЛО

Угрожает ли Вере раскрытие НЛО

Шкала сообщений об НЛО, заслуживающих изучения

Большинство американцев верят в НЛО

Вращающиеся диски и светящиеся шары

Время существует не везде

Инопланетяне могут существовать

Инопланетяне на чемпионате мира

Опубликованы новые файлы об НЛО

Официальные лица США приблизились к тайне НЛО

Пентагон опубликовал третью партию файлов об НЛО

Плазменные шары в центре внимания

Появление НЛО над Зимбабве летом 2008 года

Публичное раскрытие администрации Трампа

Пять сообщений правоохранительных органов о НЛО

Светящиеся шары на северо-востоке США

Создали ядерные шаровые молнии в лаборатории

США публикуют третью партию файлов об НЛО

Третья партия файлов об НЛО

Уфологические файлы Пентагона содержат видеозаписи

Фильм, который стоит посмотреть перед Днем раскрытия

Христианство совместимо с концепцией НЛО

Шаровые НЛО над северо-востоком США

Реальные истории, которые легли в основу фильмов ужасов

Артефакт обнаружен на фото марсохода

База инопланетян в районе северного полюса Луны

Восемь инопланетных существ, описанных властями

Грибы на Марсе сделают реголит плодородным

Загадочный водяной лед Меркурия

Замаскированный НЛО направляется к району ранчо Скинуокер

Инвестор ищет возможности, связанные с НЛО

Инопланетяне как никогда близки

Кладезь данных о гравитационных волнах

Марс может помочь нам понять маргинальные экзопланеты

Невероятный научно-фантастический мини-сериал

Новый опрос проливает свет на убеждения американцев

Обнаружена трижды затменная система звёзд

Одержимость Стивена Спилберга инопланетянами

Пилот видел НЛО размером больше авианосца

Правительственные секреты об инопланетянах

Привел ли инцидент в Варгинье к обнаружению инопланетян

Реальные доказательства или мистификация

Светящийся шар завис над городом

Умирающая звезда создала Хрустальный Шар

Величайшее сокрытие информации в истории США

День раскрытия информации хочет, чтобы вы поверили

Доказательство реальности путешествий во времени

Как использовать лунные ресурсы

Миллиарды секретных расходов, скрытых от Конгресса

Многие фильмы Спилберга об инопланетянах глубокие

Многомиллиардный секрет американских военных

Не верьте ажиотажу вокруг искусственного интеллекта

НЛО увеличивает число подписчиков блогеров

Определили физические признаки нашего Сознания

Отвечать на сигналы инопланетян запрещено

План на день, когда инопланетяне вступят в контакт

Почему размер популяции не спасает ее от вымирания

Связи ЦРУ с инопланетными технологиями

Скрытый порядок в многомерной случайности

Странные огни, бесшумные корабли и близкие встречи

США изучали комаров как биологическое оружие

ЦРУ собирает инопланетные технологии

Черные дыры делают экзопланеты непригодными для жизни

Эмили Блант изучала реальные истории о похищениях

Берегитесь Малдеров и Скалли

В файлах об НЛО христиане видят демонов

Внеземная жизнь может ускользать от зондов

Законодатели хотят, чтобы уфо-инсайдеры имели иммунитет

Как Великая пирамида пережила землетрясения

Конгрессмен осуждает препятствия на пути к правде

На острове Пасхи появилась новая статуя

Недалеко от Юпитера наши рой метеоритов

Нужно принять меры по обеспечению прозрачности

Обнаружили сверхземлю у близлежащего красного карлика

Писать письма инопланетянам нестоит

Правительство США вербовало детей-экстрасенсов

Правительству США известно об инопланетянах

Сильно покрасневшие загадочные квазары

Скептик посетил ранчо Скинуокер

Стивен Спилберг вызвал возмущение из-за НЛО

Стремление к раскрытию тайн НЛО

Уфо-инсайдеры штурмуют Капитолийский холм

Участники сообщества конспирологов на Reddit

Экзопланета размером с Сатурн и земной температурой

Адские планеты более распространены, чем экзоземли

Вот 15 лучших фильмов об НЛО

Встречи с инопланетянами. Факт или вымысел

Жанна д’Арк - девушка, которая определила будущее мира

Жуткий НЛО замечен в Бразилии

Инопланетяне - самозванцы

Испытали управляемый снаряд для рельсотрона

Как инопланетянам достичь Земли

Картина доказывает, что путешествия во времени реальны

Кристаллы пространства и времени

Людей отправляют в Ад чаще, чем в Рай

Обреченные экспедиции - почва для теорий заговора

Они прилетели из чужих миров

Откуда Земля получила фосфор и азот

Под водами озера Шамплейн скрывается чудовище

Правительству США известно о расах инопланетян

Решение проблемы Кардашева

Секретные программы обратного инжиниринга НЛО

Сотрудник ЦРУ рассекретил сеть инопланетных хабов

Что бы почитать про НЛО

Грузовики с КМУ от «Грузовик-ДВ»

Администрация Байдена стреляла ракетами по шарам

Архиепархия Вашингтона разошлась во мнениях о НЛО

Все предсказания Ванги на 2026 год

Наверх
Яндекс.Метрика