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

Блогер посетила аномальную деревню

Видео с 'Худым Бобом' вызвало панику

Встреча с металлическим треугольным НЛО

Вы бы узнали корабль инопланетян

Зелёный светящийся НЛО над Техасом

Как уничтожить астероид-убийцу

Лицо президента США нашли на Марсе

Лицо с человеческими глазами в кратере на Луне

НЛО выпускает дрон над Флоридой

НЛО замечен в аэропорту Кимхэ

НЛО пролетел в нескольких футах от самолета

Огромный замаскированный НЛО над Австралией

Порядок действий для осведомителей о НЛО

Связь между Израилем и феноменом НЛО

Скандально известный теоретик НЛО

Странное существо замечено на Марсе

Существуют ли инопланетяне на самом деле

Три инопланетных лица и один НЛО на карте Луны

Узнайте о многовековой японской легенде о НЛО

Физик перешёл от скептицизма к исследованию НЛО

Белая постройка на тёмной стороне Луны

Древняя голова короля с алмазом найдена на Марсе

Замаскированный НЛО пролетел в Австралии

Зелёный диск над Массачусетсом

Квантовая физика поможет найти Землю 2.0

Луна - космический корабль инопланетян

Лунные землетрясения могут обнажить лед

Марсианская постройка обнаружена марсоходом

Методы сельского хозяйства на Луне и Марсе

НЛО над Редондо-Бич

Оцениваем вероятность наличия воды на Марсе

Проект раскрывает спектры распадающихся экзопланет

Рой шаров над Исламабадом

Самый близкий в истории пролёт мимо астероида

Солнечный ветер перемешивает атмосферу Марса

Спутники Нептуна - обломки древних миров

Сфера Дайсона недалеко от Малой Медведицы

Три наблюдения НЛО над Огайо

Удивительное поведение жидкостей при кипении

Черный диск замечен на орбите

Какие вещи можно продать после длительного использования

Верность долгу. Боевой путь Героя Советского Союза Василия Прохорова

Австралийские озера рассказали о марсианской гидрологии

Безумное поглощение материи черной дырой

Взрыв черной дыры охватил 300 000 световых лет

Вулканические экзо-Ио вокруг супер-Юпитеров

Гигантские кольца в атмосфере Венеры

Доказательства того, что у Бетельгейзе есть компаньон

Зародыши самых ранних твердых тел в Солнечной системе

Маленькие красные точки могут быть фазой черных дыр

Марсианские скафандры должны быть на 40% легче

Марсоход обнаружил поле сотовых текстур

Мертвые звезды обладают удивительным аппетитом

Может ли ИИ помочь расшифровать древние языки

На Марсе когда-то была вода

НАСА планирует построить Обсерваторию обитаемых миров

Необычное облако появилось над Павловским Посадом

Новый поворот в решении проблемы Эйнштейна

Одно из самых редких событий с черными дырами

Падающие обломки Чиксулуба превратились в огненный шторм

Риски, связанные с космическим мусором

Толстая кора Луны может усиливать неуловимые сигналы

Величайшая угроза цивилизации наступит гораздо раньше

Венера остается тектонически активной

Возможный новый класс космических взрывов

Встряхивание атомов для создания квантового хаоса

Вулканическая активность на Ио

Гриб весом в 3 кг нашли в Калининградской области

До скрытого океана Европы будет сложно добраться

Загадки БАК обьяснили тёмной материей

Загадочные постройки на Луне

Золотой остров, которого никогда не существовало

Квантовое устройство в искривлённом пространстве-времени

Ключевой инструмент для поиска землеподобных миров

Марсианские полярные сияния

Миры Солнечной системы - захватывающие и нетронутые

Некоторые из самых больших загадок Вселенной

Неразорвавшаяся инопланетная ракета на Марсе

НЛО относятся к средневековой категории 'сверхъестественного'

Образцы горных пород с обратной стороны Луны

Сны оказались сложной пересборкой реальности

ЦРУ обнаружило станцию-призрак, полную секретов

Влияние Солнца на пылевые бури Марса

Доказательство апокалиптической войны на Марсе

Доктор Фаучи и происхождение CovID-19

Заговор, связанный с 'Филадельфийским экспериментом'

Звезда, вращающаяся вокруг сверхмассивной чёрной дыры

Изучение физики плазмы черных дыр

Исследователи SETI слушали не те частоты

Как Млечный Путь когда-то изменил ориентацию

Кандидаты в носители сфер Дайсона

Обнаружение НЛО на ранчо Скинволкер

Обнаружение обитаемых экзопланет в зоне Венеры

Огненный шар над Новой Зеландией

Одни и те же первые 60 секунд похищения

Орудия труда, противоречащие хронологии

Пентагон защищал секретные программы по НЛО

Повторяющееся извержение черной дыры

Самые мрачные предсказания Атоса Саломе

Секреты Ватикана и инопланетяне

Температура огненного спутника Юпитера Ио

Экзолуна бросает вызов космическим стереотипам

Профессиональная помощь аварийных комиссаров при дорожно-транспортных происшествиях

Танцы в женских стилях с нуля. Путь к уверенности и пластике

Динозавры всё ещё могут существовать

Доклад об НЛО выставлен на аукцион

Загадочный объект, найденный на Марсе

Звезда Табби и компаньон планетарной массы

Когда конспирологические убеждения влияют на поведение

Леб сменил охоту на инопланетян на математику в гольфе

Люди делят Землю с другим разумным видом

Мужчина с мозгом, растущим снаружи головы

На Марсе обнаружена инопланетная ракета

Настоящий шок от раскрытия информации об НЛО

НЛО перехитрил самолет и истребители

Передовые технологии при строительстве пирамид

Песня Леннона, вдохновлённая наблюдением НЛО

Почему галактики перестают формировать звезды

Ранчо Скинволкер является паранормальным объектом

Родился невероятно редкий двухголовый геккон

Таинственный объект над Средиземным морем

Туманность Медуза - место взрыва двух звёзд

Что на самом деле произошло 65 млн. лет назад

Элизондо опровергает слухи о своей новой должности

Атмосфера обнаружена на каменистой планете

Биологическая история Туринской плащаницы

Бюрократ препятствовал президенту в раскрытии НЛО

Вековая загадка звезды получила объяснение

Действительно ли существует тёмная энергия

Загадочные вспышки молний в глубинах океана

Загадочный обьект нашли у звезды Табби

Мероприятие по вызову НЛО в Аризоне

Новые горизонты гравитационно-волновой астрономии

Одна идея и две космические загадки

Планеты-гиганты в качестве детекторов темной материи

Ракету инопланетян нашли на Марсе

Рассмотрели компаньона Бетельгейзе

Редкое раннее сообщение о летающей тарелке

Робокоммунизм или цифровой фашизм

Секретная история программы наследия НЛО

Телескоп Уэбба обнаружил скрытую планету

Уфологический туризм в Японии

Экологический след ИИ не исчезнет на орбите

Эпигенетические часы старения сделали точными

Что изучают на онлайн-курсах испанского языка для начинающих

Вышедший из-под контроля ИИ может парализовать страну

Глубинное государство прячет данные об НЛО

Жители Кыштыма заметили НЛО

Загадочная близлежащая каменистая экзопланета

Используют ли инопланетяне энергию вращения звёзд

Компания Anthropic уничтожает редкие книг

Красные и зеленые волны над Францией

Масштабный пожар вспыхнул недалеко от Зоны 51

Металлические волны на древнем Марсе

Можем ли мы отправить звездолет к чёрной дыре

Наиболее распространенные случаи наблюдения НЛО

Неужели мы упускаем из виду инопланетные маяки

Обнаружена самая слабая экзопланета

Первый космонавт Казахстана видел НЛО

Противоречат ли НЛО и инопланетяне вере

США тайно извлекали обломки НЛО

Умер известный уфолог Пол Эндрюс

Фото НЛО, сделанные задолго до эры ИИ

Человек, вдохновивший Спилберга на увлечение НЛО

Я побывала на самом мистическом фестивале

Астероид оказался тёмной кометой

Белый дом поручил мне изучить документы об НЛО

Близлежащие планеты малы, странны и безжизненны

Геоинженерный метод охлаждения Земли

Доктор Фил ознакомился с файлами об НЛО

Загадочный белый объект, пролетевший сквозь облака

ИИ Claude ослушался руководителя Anthropic

Имплантат для восстановления зрения

Как измерить скорость вращения чёрной дыры

Наблюдение НЛО над Гавайями

НАСА тайно удалило признаки присутствия инопланетян

Обнаружена химия из инопланетного мира

Основы загадочных сил Эйнштейна

Правда ли, что США публикуют материалы об НЛО

Распад астероида объясняет бомбардировку Земли

Свидетельства древних столкновений на Марсе

Сейсмологи не смогли объяснить природу марсотрясений

Скрытые индивидуальные особенности вирусов

Управление инвалидной коляской силой мысли

Усилия Трампа по изучению НЛО

Артефакт может быть египетским летательным аппаратом

Наверх
Яндекс.Метрика