понедельник, 26 марта 2012 г.

Раскрыт механизм образования сверхмассивных чёрных дыр

Раскрыт механизм образования сверхмассивных чёрных дырНедавно обнаруженные в центре далёких галактик чёрные дыры весят в 10 млрд раз больше нашего Солнца. Существовавшие теории формирования чёрных дыр исключали возможность приобретения ими такого веса за всю историю Вселенной. Новое теоретическое моделирование, проведённое британскими и австралийскими астрономами, показывает, что подобный рост вполне мог иметь место при формировании и последующем столкновении двух аккреционных дисков (см. видео).

Исследовательская группа из Лестерского университета (Великобритания) и Университета Монаша (Австралия) разработала новую теорию роста сверхмассивных чёрных дыр (СЧД). Напомним, после обнаружения в центре новооткрытых галактик NGC 3842 и NGC 4889 СЧД в астрофизике случился некоторый кризис взглядов на формирование этих необычных объектов. До того считалось, что вокруг ЧД из притягиваемого к ним газа образуется что-то вроде водоворота, то есть аккреционный диск. Материя в нём разгоняется до больших скоростей, уносясь к горизонту событий ЧД. На этих скоростях от трения атомов и молекул друг о друга и высочайшей плотности начинается аккреция, при которой выделяется огромная энергия, а газ в диске нагревается до такой высокой температуры, что начинает излучать в рентгеновском диапазоне.

Эта схема формирования и роста легко объясняла наблюдавшиеся прежде СЧД типа той, что находится в центре нашего Млечного пути (Стрелец А*), масса которой всего 4 млн масс Солнца. Проблема в том, что аккреционный диск вращается вокруг ЧД, и чем крупнее дыра, чем сильнее она притягивает к себе межзвёздный материал, тем больше скорость вращения аккреционного диска вокруг самой дыры. Но центробежное вращение означает, что просто провалиться за горизонт событий у межзвёздного газа не получится: центробежные силы увлекают его прочь, и хотя когда-нибудь он упадёт в ЧД, произойдёт это значительно позже, чем если бы диска не было вовсе. Иными словами, этот галактический Мальстрём резко ограничивает «пропускную способность» горизонта событий ЧД и накладывает серьёзные ограничения на её аппетиты. Да что там ограничения! Он практически принуждает её пожирать окружающую материю через трубочку, вместо того чтобы спокойно захватывать её с той скоростью, которую позволяет сверхмощная гравитация этих необычных образований.

Так вот, авторы этого исследования опробовали теоретическую модель, которая ещё не обсуждалась научным сообществом: речь идёт о двух аккреционных дисках, формирующихся под разными углами относительно породившей их ЧД.

Компьютерное моделирование такого сценария показало крайне необычные результаты. Два газовых диска, вращающихся под разными углами, при наборе необходимой массы и размеров неизбежно сталкиваются между собой в течение весьма короткого промежутка времени. При этом они разрушаются, и на границе горизонта событий воцаряется полный хаос. Потоки газа в компьютерной модели после этого события стали двигаться неописуемым образом, принимать неописуемые же формы, при этом они потеряли свою огромную скорость вращения вокруг ЧД, и весьма значительная часть газа стала проваливаться за горизонт событий с тысячекратно большей скоростью, чем в присутствие одного упорядоченного газового диска.

«Если в цирковом шоу два мотоциклиста внутри тесного шара из прутьев столкнутся, то они потеряют ту центробежную силу, которая прижимает колёса их мотоциклов к стенкам, и упадут», — поясняет проведённое моделирования Эндрю Кинг, профессор факультета физики и астрономии Лестерского университета.

Итак, вопрос формирования СЧД, кажется, решён:

Но нельзя сказать, что нам всё ясно и в рамках новой модели. Из наблюдений очевидно, что лишь малая часть известных ЧД имеет массы в миллиарды Солнц; большая часть в тысячи раз легче. Не очень понятно, почему лишь у двух известных СЧД образовывались (и неизбежно затем сталкивались) два (и более) газовых кольца, а у большинства всё ограничивалось одним, и, следовательно, скорость пожирания ими окружающей материи была гораздо умереннее. Учёные предполагают, что те ЧД, которые возникли ещё в молодой Вселенной, где средняя плотность вещества была значительно выше, могли успеть притянуть к себе слишком много материи на ранней стадии развития, после чего формирование у них двух газовых дисков одновременно становилось неизбежностью.

Другой вопрос, что сам механизм формирования большой неквантовой ЧД, казалось бы, препятствует их образованию в ранней Вселенной — ибо две нейтронные звезды и прочая необходимая атрибутика просто не должны успеть образоваться до эпохи массированного появления звёзд поздних популяций. Нет ясности и с тем, может ли хаотическое движение газа из двух разных дисков привести к возникновению релятивистской струи.

Впрочем, за теорией, описывающей, как ЧД добиваются сверхбыстрого пожирания окружающего мира, всегда может возникнуть теория о том, как они могли появиться на несколько миллиардов лет раньше, чем считалось...

Подготовлено по материалам Лестерского университета.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Компьютеры":

Прототипы смартфонов RIM нового поколения появятся в мае
Компания Research In Motion (RIM) пообещала раздать на конференции BlackBerry Jam, которая пройдёт в мае в Орландо (Флорида, США), прототипы смартфонов на платформе BlackBerry 10. Операционная система BlackBerry 10, по заявлениям RIM, вберёт в себя всё лучшее из мобильной BlackBerry OS и QNX. Изначально планировалось, что коммуникаторы под управлением BlackBerry 10 поступят в продажу в первой по...
  (читать дальше)

Создатель первой синтетической клетки Крейг Вентер рассказал о перспективах применения своей работы
Синтетический геном позволит создать экономически выгодное биотопливо, сделать за час вакцину от нового штамма гриппа, а также новые пищевые продукты, считает пионер синтетической биологии Крейг Вентер. Он, однако, полагает, что время использования секвенирования генома в рутинном здравоохранении еще не пришло. В эти дни в Сан-Диего проходит конференция Американского химического общества, объедин...
  (читать дальше)

Анализ лунных образцов не подтвердил гипотезу столкновения Земли с Тейей
Новый анализ изотопов в лунных минералах поставил под сомнение распространённую гипотезу о формировании ближайшего соседа Земли. Большинство учёных считают, что в начале своего существования Земля столкнулась с гипотетическим телом размером с Марс под названием Тейя, в результате чего на орбите нашей планеты образовался диск магмы, который со временем превратился в Луну. Компьютерные модели пока...
  (читать дальше)

Sony, возможно, вскоре представит «хромбук»
На сертификацию в Федеральную комиссию США по связи (FCC) поступил портативный компьютер Sony Vaio CC111 под управлением операционной системы Google Chrome OS. «Хромбуки» (ноутбуки с Chrome OS) рассчитаны на работу прежде всего с веб-приложениями и онлайновыми сервисами. Эти лэптопы характеризуются небольшим временем загрузки, имеют модули Wi-Fi и 3G для беспроводного подключения к Интернету, по...
  (читать дальше)

Acer AZ3770-F24D: десктоп-моноблок с 21,5-дюймовым дисплеем
Сегодня начались продажи настольного компьютера класса «всё в одном» Acer AZ3770-F24D на аппаратной платформе Intel. В моноблоке применены материнская плата на чипсете Intel H61 Express и двухъядерный 2,7-гигагерцевый процессор Pentium G630 со встроенным графическим контроллером. Объём оперативной памяти в стандартной конфигурации составляет 4 Гб; вместимость жёсткого диска — 500 Гб. Электрони...
  (читать дальше)

Toshiba готовит планшет с 13,3-дюймовым дисплеем
Корпорация Toshiba продемонстрировала планшетный компьютер AT330 под управлением операционной системы Android 4.0 Ice Cream Sandwich. Новинка оснащена сенсорным мультитач-дисплеем с диагональю 13,3 (!) дюйма. Разрешение панели не уточняется, но, по мнению наблюдателей, оно составляет 1920×1200 точек. Аппаратная основа планшета — платформа nVidia Tegra третьего поколения. Эта «система на чипе» ...
  (читать дальше)

Бюджетный смартфон ZTE Mimosa поступит в продажу в мае
В феврале компания ZTE представила мощный коммуникатор Mimosa X под управлением Android 4.0 Ice Cream Sandwich, выполненный на платформе nVidia Tegra второго поколения. Теперь сообщается, что к выпуску готовится Windows-аппарат под названием Mimosa. Смартфон, выполненный в моноблочном корпусе, оборудован 800-мегагерцевым процессором и 256 Мб оперативной памяти. Роль операционной системы сыграет ...
  (читать дальше)

Prestigio GeoVision GV5500AND: навигатор на платформе Android
Компания Prestigio представила на российском рынке навигатор GeoVision GV5500AND с 5-дюймовым сенсорным дисплеем. В устройстве применён 1-гигагерцевый процессор InfoTmic X210; объём оперативной памяти составляет 256 Мб. Вместимость интегрированного флеш-модуля равна 4 Гб; поддерживаются карты SD/SDHC. Экран, выполненный по резистивной технологии, обладает разрешением 800×480 точек. Навигатор н...
  (читать дальше)

Начинаются продажи планшета Acer Iconia Tab A510
Начался приём заказов на планшетный компьютер Acer Iconia Tab A510, построенный на платформе nVidia Tegra третьего поколения. «Система на чипе» Tegra 3 содержит четыре основных вычислительных ядра с частотой до 1,5 ГГц, вспомогательное низковольтное ядро и графический контроллер GeForce. Планшет наделён 1 Гб оперативной памяти и флеш-накопителем вместимостью 32 Гб (дополнительно можно использова...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)