Astronomi

Kunne et fjernt sort hul (detekteret på grund af dets masse) i virkeligheden være en Dyson-kugle?

Kunne et fjernt sort hul (detekteret på grund af dets masse) i virkeligheden være en Dyson-kugle?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Når det sorte hul kun opdages på grund af dets tyngdekraftseffekter på andre stjerner og deres lys, kan det være muligt, at det i virkeligheden er en fungerende Dyson-sfære?

Det ville stadig have mindst stjernens masse, men blokerer også alt det udsendende lys.

Jeg fik ideen ved at se denne Kurzgesagt-video om Dyson-kugler


Sagen her er, at en Dyson Sphere ikke "blokerer alt det udsendende lys" - det ville krænke bevarelsen af ​​energi. Det absorberer stråling fra det legeme, det omgiver, og stråler derefter igen.

Som sådan vil det sandsynligvis udstråle noget i retning af et relativt normalt udseende sortkropsspektrum, snarere end plasma-røntgenstråler fra stof, der falder ned i et sort hul eller næsten intet (dermed "sort") fra et sort hul uden fald .

Som påpeget i @ SteveLinton's kommentar ville Dyson-kuglen være meget større end stjernen eller et sort hul af samme masse for ikke at smelte, så i den afstand ville afbøjningen være langt mindre, da den skalerer som invers radius:

$$ approx frac {m} {r} $$.


Sort hul

EN sort hul er et område i rumtiden, hvor tyngdekraften er så stærk, at intet - ingen partikler eller endda elektromagnetisk stråling såsom lys - kan slippe væk fra det. [1] Teorien om generel relativitetsteori forudsiger, at en tilstrækkelig kompakt masse kan deformere rumtiden til at danne et sort hul. [2] [3] Grænsen for ingen flugt kaldes begivenhedshorisonten. Selv om det har en enorm indflydelse på skæbnen og omstændighederne for et objekt, der krydser det, har det ifølge generel relativitet ingen lokalt detekterbare træk. [4] På mange måder fungerer et sort hul som en ideel sort krop, da det ikke reflekterer noget lys. [5] [6] Desuden forudsiger kvantefeltsteori i buet rumtid, at begivenhedshorisonter udsender Hawking-stråling med det samme spektrum som en sort krop med en temperatur omvendt proportional med dens masse. Denne temperatur er i størrelsesordenen milliardedele af en kelvin for sorte huller med stjernemasse, hvilket gør det i det væsentlige umuligt at observere direkte.

Objekter, hvis tyngdefelter er for stærke til at lys kan undslippe, blev først betragtet i det 18. århundrede af John Michell og Pierre-Simon Laplace. [7] Den første moderne løsning af generel relativitet, der ville karakterisere et sort hul, blev fundet af Karl Schwarzschild i 1916, og dens fortolkning som et område i rummet, hvorfra intet kan undslippe, blev først udgivet af David Finkelstein i 1958. Sorte huller var lange betragtes som en matematisk nysgerrighed, det var først i 1960'erne, at teoretisk arbejde viste, at de var en generisk forudsigelse af generel relativitet. Opdagelsen af ​​neutronstjerner af Jocelyn Bell Burnell i 1967 vakte interesse for tyngdekollapsede kompakte genstande som en mulig astrofysisk virkelighed. Det første sorte hul kendt som sådan var Cygnus X-1, identificeret af flere forskere uafhængigt i 1971. [8] [9]

Sorte huller med stjernemasse dannes, når meget massive stjerner kollapser i slutningen af ​​deres livscyklus. Når et sort hul er dannet, kan det fortsætte med at vokse ved at absorbere masse fra sine omgivelser. Ved at absorbere andre stjerner og fusionere med andre sorte huller, supermassive sorte huller på millioner af solmasser (M ) kan dannes. Der er enighed om, at der findes supermassive sorte huller i centrum af de fleste galakser.

Tilstedeværelsen af ​​et sort hul kan udledes gennem dets interaktion med andet stof og med elektromagnetisk stråling såsom synligt lys. Materiale, der falder på et sort hul, kan danne en ekstern tiltrædelsesdisk opvarmet af friktion og danne kvasarer, nogle af de lyseste objekter i universet. Stjerner, der passerer for tæt på et supermassivt sort hul, kan makuleres i streamere, der skinner meget skarpt, før de "sluges". [10] Hvis der er andre stjerner, der kredser om et sort hul, kan deres kredsløb bruges til at bestemme det sorte huls masse og placering. Sådanne observationer kan bruges til at udelukke mulige alternativer såsom neutronstjerner. På denne måde har astronomer identificeret adskillige stjernesorte hulkandidater i binære systemer og fastslået, at radiokilden kendt som Skytten A *, i kernen af ​​Mælkevejsgalaksen, indeholder et supermassivt sort hul på omkring 4,3 millioner solmasser.

Den 11. februar 2016 annoncerede LIGO Scientific Collaboration og Virgo-samarbejdet den første direkte detektering af tyngdebølger, som også repræsenterede den første observation af en fusion med sort hul. [11] Fra december 2018 [opdatering] er der observeret elleve tyngdekraftsbølgebegivenheder, der stammer fra ti sammensmeltede sorte huller (sammen med en binær neutronstjernefusion). [12] [13] Den 10. april 2019 blev det første direkte billede af et sort hul og dets nærhed offentliggjort efter observationer foretaget af Event Horizon Telescope (EHT) i 2017 af det supermassive sorte hul i Messier 87s galaktiske centrum. [14] [15] [16] I marts 2021 præsenterede EHT Collaboration for første gang et polariseret-baseret billede af det sorte hul, som måske kan hjælpe med at afsløre de kræfter, der giver anledning til kvasarer. [17]

Fra 2021 er det nærmeste kendte organ, der menes at være et sort hul, omkring 1500 lysår væk (se Liste over nærmeste sorte huller). Selvom der kun er fundet et par dusin sorte huller hidtil i Mælkevejen, menes der at være hundreder af millioner, hvoraf de fleste er ensomme og ikke forårsager udsendelse af stråling, [24] så det ville kun kunne påvises ved tyngdekraften .


Kunne vi skelne mellem et fjernt sort hul og en dysonsfære?

Jeg så lige en video om Fermi-paradokset, og da det går over den del, at vi endnu ikke opdagede nogen civilisationer, selvom vi skulle. Derefter nævnes det dysonsfærer (dvs. indhylning af en stjerne i solpaneler for fuldstændigt at bruge hele det & # x27s output. Her & # x27s, hvad & # x27s generer mig:

Det nærmeste sorte hul er allerede et par tusind lysår væk. Efter min (hobbyastronom) viden kan vi ikke løse ligene hos selv de nærmeste stjerner. I en afstand af 1000 lysår eller mere, vi skulle gerne ikke være i stand til at fortælle kroppens vinkelstørrelse ved hjælp af optik (vi bruger lysstyrke), så en metalkugle på 100 millioner km ville ikke være så forskellig fra en lille singularitet. Og når du først er kommet forbi den vanskelige at forstå opgaven med at bygge en metalskal, der er større end al menneskelig infrastruktur på jorden ved ordrer og størrelsesordener, kan genudstrålende varme, der diffunderer gennem hele arkitekturen, sandsynligvis blive absorberet og indeholdt (eller diffunderet så svagt, at det næppe kunne ses). Vi ved faktisk ikke, hvor stor en Dyson-kugle skulle være for at fungere ordentligt og opretholde sol- / koronale emissioner, der selv til i dag steger elektronik. For alt hvad vi ved, ville det være så stort, at den sorte kropsstråling ville være ubetydelig.

TLDR: Er der nogen måde, vi kan opfange forskellen på et sort hul eller en stjerne i en Dyson-sfære?


Først nogensinde detekterede stjernemassesorte hul er meget tungere end forventet

Australske forskere, der arbejder som en del af et internationalt hold, har brugt et teleskop i kontinentstørrelse til nøjagtigt at måle afstanden til den første nogensinde kendte stjernemasse-sorte hulkandidat, Cygnus X-1, og revideret det kompakte objekts masse til at være 50 % tungere end oprindeligt antaget.

Fra midten af ​​tresserne og ind i begyndelsen af ​​halvfjerdserne, da lydende raketter og satellitter var på vej i kredsløb og bar Geiger-tællere, begyndte forskere at bemærke en række røntgenkilder over Jordens atmosfære, der stammer fra fjerne astronomiske placeringer.

Dataene fra et af disse instrumenter ombord på Uhuru-satellitten afslørede noget ret interessant ved en bestemt røntgenkilde, der fangede astrofysikernes opmærksomhed. Det viste, at uanset hvad der afgav røntgenstrålerne, svingede flere gange i sekundet, og at objektet var relativt lille - faktisk for lille (ca. 10 5 km i diameter) til at være nogen af ​​de lyse stjerner, der var inden for regionen .

Efter omhyggelig inspektion og lokalisering blev en kæmpe blå superkæmpe fundet at være bemærkelsesværdigt tæt på røntgenstrålekilden, men det var ikke den slags genstand, der skulle give af Disse røntgenstråler. I stedet observerede forskere dopplerforskydningerne i spektret af denne blå superkæmpe og fandt ud af, at et massivt, kompakt, usynligt objekt var at trække det rundt i rummet i en temmelig stram bane.

Fra disse dopplerobservationer kunne dens masse udledes og blev på det tidspunkt fundet at være ca. 14 gange solens masse, presset ind i et ekstremt lille område af rummet. Objektet var for massivt til at være en neutronstjerne, og dets størrelse og energiproduktion passede ikke til nogen model af andre stjerner.

Dette var første gang, der blev observeret en sort-hul-kandidat. De kaldte det Cygnus X-1.

Indtil dette tidspunkt var sorte huller forblevet produktet af Einsteins generelle relativitet (GR), et resultat af teoretiske ligninger, der beskriver tyngdekraften, og især hvad der ville ske med rumtid, hvis du pressede nok stof ind i et lille nok rum.

Så meget, at en berømt videnskabelig satsning mellem fysikere Stephen Hawking og Kip Thorne startede i 1974 med hensyn til hvad Cygnus X-1 faktisk kunne være (Thorne satsede på, at det var et sort hul, Hawking imod), hvor væddemålet sluttede i 1990, da Hawking gik ind og indrømmede, at det faktisk var et sort hul i stjernernes masse.

Nu i et nyt papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab, Har australske forskere arbejdet som en del af et internationalt samarbejde for at måle afstanden til Cygnus X-1 nøjagtigt og ud fra dette bestemme dens masse til større præcision - med resultaterne, der fører til, at astronomer sætter spørgsmålstegn ved, hvad de ved om disse mystiske objekter.

De nye data viser nu, at denne allerførste kandidat til sort-hul-stjernemasse er meget tungere end først forventet og vejer 21 gange massen af ​​vores sol i modsætning til det, der oprindeligt blev bestemt (ca. 14 gange massen af ​​vores sol ). En masseforøgelse på ca. 50%.

Ved hjælp af Very Long Baseline Array - et radioteleskop på kontinentet bestående af 10 separate retter spredt over hele USA, brugte holdet en teknik, der udnytter Jordens bane omkring solen kendt som parallaks.


Registreret et supermassivt sort hul i bevægelse

Forskere ved Center for Astrophysics / Harvard & # 038 Smithsonian har identificerede det hidtil klareste tilfælde af et supermassivt sort hul i bevægelse, som de offentliggør i Astrophysical Journal. Forskerne har længe teoretiseret at supermassive sorte huller kan strejfe rundt i rummet, men det har vist sig at være vanskeligt at fange dem i handling.

& # 8220Vi forventer ikke, at de fleste supermassive sorte huller bevæger sig, de er generelt tilfredse med at sidde, & # 8221 siger Dominic Pesce, astronomen, der ledede undersøgelsen, i en erklæring. & # 8220De er så tunge, at det er svært at få dem i gang. Overvej hvor meget sværere det er at sparke en bowlingkugle i bevægelse end det er at sparke en fodbold, idet du er klar over, at i dette tilfælde & # 8216 bowlingkuglen & # 8217 er flere millioner gange massen af ​​vores sol. Det kræver et ret kraftigt spark. & # 8221

Pesce og hans samarbejdspartnere har arbejdet for at observere denne sjældne begivenhed i de sidste fem år ved at sammenligne hastighederne på supermassive sorte huller og galakser. & # 8220Vi spørger os selv: Er hastighederne på sorte huller de samme som hastighederne i de galakser, de ligger i? & # 8221 Forklar. & # 8220Vi håber, at de har samme hastighed. Hvis ikke, betyder det, at det sorte hul er blevet forstyrret. & # 8221

Til deres søgning undersøgte holdet oprindeligt 10 fjerne galakser og de supermassive sorte huller ved deres kerner. De undersøgte specifikt sorte huller, der indeholdt vand i deres tilvænningsskiver, spiralstrukturer, der roterer ind i det sorte hul.

Når vandet kredser om det sorte hul, frembringer det en laserlignende stråle af radiolys kendt som en maser. Når man studerer med en kombineret række radioantenner ved hjælp af en teknik kendt som meget lang basislinjeinterferometri (VLBI), masere kan hjælpe med at måle hastigheden på et sort hul meget præcist, siger Pesce. Teknikken hjalp holdet med at bestemme, at ni af de 10 supermassive sorte huller var i ro, men en stod ud og syntes at være i bevægelse.

Det sorte hul ligger 230 millioner lysår fra Jorden i midten af ​​en galakse kaldet J0437 + 2456. Dens masse er cirka tre millioner gange så stor som vores Sol. Ved hjælp af opfølgende observationer med observatorierne Arecibo og Gemini har holdet nu bekræftet deres oprindelige fund. Det supermassive sorte hul bevæger sig med en hastighed på ca. 177.000 kilometer i timen inden for galaksen J0437 + 2456.

Men hvad der forårsager bevægelsen er ukendt. Holdet har mistanke om, at der er to muligheder. & # 8220Vi ser muligvis på konsekvenserne af fusion af to supermassive sorte huller& # 8220 siger Jim Condon, en radioastronom ved National Radio Astronomy Observatory, der deltog i undersøgelsen. & # 8221 Resultatet af en sådan fusion kan medføre, at det nyfødte sorte hul trækker sig tilbage, og vi kan muligvis se det i tilbagetrækning eller mens du stabiliserer dig igen. Men der er en anden mulighed, måske endnu mere spændende: det sorte hul kan være en del af et binært system.

& # 8220Trods alle forventningerne om, at de virkelig skulle være der i overflod, har forskere kæmpet for at identificere klare eksempler på binære supermassive sorte huller, & # 8221 siger Pesce. & # 8220Hvad vi kunne se i galaksen J0437 + 2456 er et af de sorte huller i det par, og den anden forbliver skjult for vores radioobservationer på grund af dens manglende maser-emission. & # 8220I sidste ende er der imidlertid behov for flere observationer for at finde ud af den sande årsag til den usædvanlige bevægelse af dette supermassive sorte hul.


Forskere fra IIT Bombay, Gandhinagar, hjælper med at opdage tungeste og fjerneste sorthul

Billedet bruges kun til repræsentationsformål. (Getty Images)

MUMBAI: Påvisning af de tungeste og mest

indtil videre af et team af forskere fra

og IIT-Gandhinagar, selvom det er vidundende for det videnskabelige samfund, kan åbne forskellige muligheder i studiet af tyngdekraftsbølger.

Tillykke!

Du har med succes afgivet din stemme

Sorte huller dannes, når en massiv stjerne kollapser og dør. Når to sorte huller i et binært system befinder sig i en bane, udsender de tyngdekraftsbølger og mister energi. Når de kommer tæt på hinanden, kolliderer de, hvilket resulterer i en stor

signal. Forskerne fra disse to institutter opdagede dette signal, der kom fra kollisionen med to massive sorte huller ved hjælp af data fra Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) i USA og VIRGO-detektoren i Italien, som en del af den internationale

LIGO videnskabeligt samarbejde

bestående af over 15 lande.

Kollisionen skete for omkring 17,5 milliarder lysår siden, og signalerne rejste til jorden og blev opdaget den 21. maj 2019. ”Det tog os et år at forstå og studere dataene og udelukke falske signaler,” sagde Anand Sengupta fra Institut for Fysik ved IIT-Gandhinagar. Gravitationsbølgen, som forskerne har opdaget, har fået navnet GW190521 og siges at være kommet fra dannelsen af, hvad teoretikere kalder et mellemliggende massesort hul. Resultaterne af deres fund er blevet offentliggjort i Physical Review Letters og

Den astrofysiske tidsskrift

Sorte huller er kategoriseret i tre typer, forklarede Archana Pai, forsker fra IIT-Bombays fysikafdeling. ”Det stjernemassesorte hul, som er mindre end 100 solmasse (en solmasse er massen af ​​vores sol), de supermassive sorte huller, dem der vejer 10 lakh solmasse og mere, og den tredje var det mellemliggende masse sorte hul - der falder imellem disse to. Dette særlige sorte hul på 142 solmasser var resultatet af en kollision mellem to sorte huller, der vejede 85 og 66 solmasse, hvilket i sig selv er en interessant begivenhed i tyngdekraftsbølge-astronomi på grund af den mellemliggende masse sorte hulrest, sagde Pai. Mens kollisioner med sorte huller er blevet opdaget tidligere af LIGO og Jomfru-detektorer, blev en kollision så massiv og i denne alder aldrig set, sagde hun.

”Resultaterne af dette massive sorte hulsystem har åbnet yderligere spørgsmål om, hvordan disse massive sorte huller dannes, hvilket sandsynligvis kunne være kulminationen på kollision med mindre sorte huller i stjernernes masse,” sagde Pai. ”De mellemliggende massesorte huller betragtes som byggesten til supermassive sorte huller. Det er også et skridt fremad i studiet af supermassive sorte huller, ”tilføjede hun. Pai blev ledsaget af forskningen af ​​sin ph.d.-studerende Koustav Chandra.

Jo tungere systemet er, jo kortere varer det i LIGO-detektorens følsomme båndbredde, hvilket gør det vanskeligere at studere sådanne signaler, sagde Sengupta. ”Disse systemer er langt væk fra os, og derfor er signalerne meget svage. Vi er nødt til at bruge forskellige teknikker til at kæmpe igennem dataene og sammenligne dem med de teoretiske modeller for sorte huller, vi kender. Det tog os et år at bekræfte vores fund, ”sagde Sengupta.

Han sagde, at grundlæggende input til deres forskning er kommet fra rige bidrag fra LIGO India-teamet fra forskellige institutter i landet, herunder IUCAA Pune, IISER Kolkata, Pune, ICTS Bengaluru, TIFR Mumbai osv. Sengupta sagde, at det, der er spændende, er påvisning af det første mellemliggende massesorte hul, der er udledt ved andre optiske observationer, men ikke gennem detektion af tyngdekraftbølger. Det er et stort gennembrud inden for observationer af astrofysik, tilføjede han.


7 svar 7

Jeg vil se forbi indvendinger angående sorte huller, dem sprænger op, protondød, universets alder. Alle gyldige indvendinger ja ja, alt sandt.

Jeg tager fra OP'en, at han ønsker, at hans folk skal kunne se en meget stor eksplosion, der opstod i deres nærhed i den meget fjerne fortid.

De kunne bruge et tidsspejl med tyngdekraften.

Ved hjælp af et meget kraftigt teleskop kunne vi se lige ved kanten af ​​et sort hul, hvor en lys sti gjorde det 180 grader rundt om det sorte hul på grund af tyngdekraftens slangebøsseeffekt. Hvis det sorte hul f.eks. Var 1000 lysårs afstand fra os, ville vi se tilbage på os selv for 2000 år siden, et tyngdekraftsspejl til fortiden. - BruceRH90, 3. december 2004

For at se din ældgamle eksplosion skal du identificere et meget massivt og meget fjernt objekt, og du har brug for meget præcise teleskoper for kun at visualisere det lys, der var blevet bøjet rundt om dette objekt. Hvis afstanden er rigtig, skal du se genstanden af ​​interesse, før den eksploderer. Bliv ved med at se.

Problemet med enorme sorte huller er, at når man endda er fordampet halvvejs, er alle stjerner i universet udbrændt, al gas har dannet planeter, stjerner og galakser og er udbrændt. Alt bliver koldt, mørkt og intet andet end en stadigt voksende sky. Vi taler billioner på billioner af år.

Og i det mørke univers ville kun de sorte huller stadig udsende energi. Så når de sorte huller er fordampet med en relativt lille eksplosion af "bare" atombomber til en værdi af energi (parret til solen næppe noget), er der intet tilbage for din civilisation at leve i eller på.

Men dette er dit univers. Man kan sige, at universet begynder at krympe på et eller andet tidspunkt (dets ekspansion er accelereret uventet, så det også kan krympe uventet) og / eller at en ny big-bang type begivenhed har genudså universet med energi.

Mens det sorte huls energi bevæger sig med lysets hastighed, kan det stadig efterlade et tryk på det univers, som din art kunne registrere. Når alt kommer til alt gør vi det samme for Big Bang for at se varme og kolde pletter og få en idé om, hvordan det så ud: https://images.app.goo.gl/6UN2MVUxxPxnZhSc9

  1. Vi kan ikke se et sort hul, af den grund er det sort, med andre ord udsender det ingen stråling. Vi kan kun se et sort hul via de effekter, det har på omgivende stof, som tyngdeforstyrrelse og strålingsemission af stof, der falder ind i det.
  2. Denne stråling bevæger sig med lysets hastighed, og enhver civilisation kan således aldrig nå den stråling, når den først er udsendt.
  3. I vores nuværende forståelse af universet er tiden startet med big bang. At spørge, hvad der var der før big bang, giver ingen mening, for der var ingen før. Det samme gælder dette univers.

Er der en måde, at en civilisation fra en galakse, der blev dannet af de eksploderede rester af et enormt supermassivt sort hul, kunne se det sorte hul, før det eksploderede?

Det er en interessant ide, men desværre stemmer tidsperioderne ikke overens.

Den sidste røde dværg (den længst levende slags stjernekrop, vi er opmærksom på) forventes at dø omkring

100 billioner (1 x 10 14) år fra nu.

Sorte huller begynder kun at fordampe, når input fra den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling begynder at gå tabt til Hawking-stråling - omkring et nyt antal (1 x 10 60) år fra nu, giv eller tag et par billioner billioner år.

Med det sagt - måske hjælper en Einstein – Rosen bro måske med dit koncept? Den teoretiske definition af ormehuller tillader ikke kun forbindelsespunkter i rummet, men også i tid.


& # x27Kæmpe fremmed megastruktur fundet i rummet & # x27: Hvad er en Dyson-sfære, og hvad kunne vi ellers have fundet?

Den enorme klynge af objekter er blevet sagt af forskere at være så mærkelige, at de har meget lidt idé om, hvad det er. Og nogle har spekuleret i, at det kunne være en sværm af megastrukturer bygget af udlændinge, mens andre siger, at det måske er en af ​​de største skyer af rumstøv, der nogensinde er set.

Rapporterne stammer fra fund om en stjerne ved navn KIC 8462852, som er blevet set af Kepler-rumteleskopet, der leder efter andre planeter som vores. Det ser planeter ved at se efter variationer i lyset, der kan ses, når de krydser deres stjerne - men da det så lyset fra den nyberømte stjerne, syntes dataene ikke at indikere noget planetformet.

Anbefalede

Hvis det er en fremmed megastruktur, ville den mest sandsynlige grund til at bygge det være at konstruere en Dyson-kugle - en enorm skalstruktur, der ville sidde helt rundt om en stjerne og samle al den energi, der kommer ud af den.

Idéen om en Dyson-kugle begyndte som et tankeeksperiment baseret på ideen om, at teknologiske civilisationer gradvist ser ud til at udnytte mere energi. Den ultimative afslutning på den gradvise proces ville være at søge at udnytte al energien fra dens sol - og den bedste måde at gøre det på ville være at opbygge en enorm sfære rundt om stjernen og samle den gennem en avanceret form for solpanel eller lignende.

Nogle har påpeget, at enhver mulig Dyson-kugle omkring KIC 8462852-stjernen skal være indtil videre ufuldstændig - den slipper stadig lys igennem, hvilket er den eneste måde, vi kan se det på. Men det kunne faktisk være allerede afsluttet, da stjernen er 1400 lysår væk, og vores nuværende information om den er hundreder af år gammel.

Kardashev-skalaen er en måde at måle den teknologiske udvikling af en bestemt civilisation på. Det er baseret på ideen om, at når civilisationer bliver flere - først vil de samle energi fra deres planet, derefter fra deres stjerne og til sidst fra deres galakse.

Dysonsfæren ville være et eksempel på en måde, hvorpå en sådan civilisation kunne samle energi fra deres stjerne.

Dysonsfæren er opkaldt efter Freeman Dyson, en teoretisk fysiker, der populariserede ideen, men har sagt, at han ville ønske, at den ikke havde sit navn.


Gamle sorte huller

Den nyopdagede kvasar huser et sort hul, der voksede usædvanligt hurtigt. Det sorte hul er omkring 300 millioner gange mere massivt end solen og forbruger den omgivende gas i en alarmerende hastighed.

”Det sorte hul spiser meget hurtigt op og vokser i masse med en af ​​de højeste hastigheder, der nogensinde er observeret,” sagde Chiara Mazzucchelli, en stipendiat ved ESO i Chile, og hovedforfatter af undersøgelsen.

Forskerne bag opdagelsen mener, at det sorte hul vokser i denne hastighed, skyldes det materiale, som kvasaren udsender. Strålerne kan forstyrre gassen omkring det sorte hul, hvilket gør det lettere for det sorte hul at sluge det omgivende materiale og vokse i størrelse.

Hvorfor det betyder noget -Opdagelsen af ​​kvasaren og dens ledsagende sorte hul giver forskere indsigt i, hvordan sorte huller vokser til deres enorme størrelse så tidligt i universet på så kort tid efter Big Bang.

Kvasarer menes også at være blandt de første lyskilder, der reioniserede universet. Da det tidlige univers afkøledes efter Big Bang, var kosmos uigennemsigtige på grund af tilstedeværelsen af ​​neutralt brint i hele universet. Noget fik det neutrale brint til at vende sig til en ioniseret tilstand, hvilket gjorde det interstellære tomrum gennemsigtigt. At kende den proces, hvormed universet blev reioniseret, hjælper forskere med at rekonstruere universets tidligste år.

Denne galakse er især vigtig, fordi den er en af ​​de ældste store galakser, der blev opdaget i det tidlige univers, og galakser kan være det, der forårsagede reinoisering af kosmos.

Hvad er det næste - Astronomer håber at finde flere af disse fjerne kvasarer for at analysere det forhold, de har med deres sorte hulkammerater og finde ud af, hvordan disse kosmiske dyr dannes og vokser i hele universet.

"Jeg finder det meget spændende at opdage 'nye' sorte huller for første gang og give endnu en byggesten til at forstå det primære univers, hvor vi kommer fra, og i sidste ende os selv," sagde Mazzucchelli.

3 × 10 8 M og er en af ​​de hurtigste kvasarer, der accelererer, i overensstemmelse med super-Eddington-tilvækst. Det ioniserede område omkring kvasaren er blandt de største målt ved disse rødskift, hvilket antyder en aktiv fase, der er længere end den gennemsnitlige levetid for z 6 kvasarpopulation. Fra arkivdata er der tegn på, at dens 1,4 GHz-emission er faldet med en faktor på to i løbet af de sidste to årtier. Kvasarens radiospektrum mellem 1,4 og 3,0 GHz er stejlt (a = −1.31). Under forudsætning af den målte radiohældning og ekstrapolering til 5 GHz-rammen, har kvasaren en parameter for radiostyrke R2500

90. En anden stejl radiokilde (a = −0.83) af sammenlignelig lysstyrke med kvasaren er kun 231 væk (

120 kpc ved z = 6,82 projektions sandsynlighed & lt2%), men viser ingen optisk eller næsten infrarød modstykke. Yderligere opfølgning er påkrævet for at fastslå, om disse to kilder er fysisk forbundet.


Spørg Ethan: Hvor mange sorte huller er der i universet?

Selvom vi har set sorte huller, der direkte smelter sammen tre separate gange i universet, kender vi mange. [+] mere findes. Her skal de være.

LIGO / Caltech / MIT / Sonoma State (Aurore Simonnet)

For tredje gang i historien har vi direkte registreret en umiskendelig signatur af sorte huller: tyngdekraftsbølger som følge af deres fusion. Kombiner det med det, vi kender fra stjernebaner omkring det galaktiske centrum, røntgen- og radioobservationer af andre galakser og målinger af gasfald / hastighed, og beviset for sorte huller i en række situationer er ubestrideligt. Men er der nok information fra disse og andre kilder til at lære os, hvad antallet og fordelingen af ​​sorte huller i universet virkelig er? Det er emnet for denne uges Ask Ethan, da John Methot spørger:

Den seneste LIGO-begivenhed fik mig til at undre mig over, hvor mange sorte huller der er, og det fik mig til at spekulere på, hvordan himlen ville se ud, hvis vi kunne se dem (og for at få klarhed, se * kun * sorte huller). hvad er den rumlige og intensitetsfordeling af sorte huller sammenlignet med fordelingen af ​​synlige stjerner?

Dit første instinkt kan være at gå til direkte observationer, og det er en god start.

Et kort over den 7 millioner sekunders eksponering af Chandra Deep Field-South. Denne region viser hundredvis. [+] af supermassive sorte huller, hver i en galakse langt ud over vores egen.

NASA / CXC / B. Luo et al., 2017, ApJS, 228, 2

Vores bedste røntgenteleskop af alle er stadig Chandra røntgenobservatoriet. Fra sin placering i jordens bane er den i stand til at identificere endda enkeltfotoner fra fjerne røntgenkilder. Ved at tage et dybt feltbillede af en betydelig himmelregion kunne den bogstaveligt talt identificere hundreder af røntgenpunktskilder, som hver svarer til en fjern galakse ud over vores egen. Baseret på energispektret for de modtagne fotoner er det, vi ser, beviset for supermassive sorte huller i midten af ​​hver galakse.

Men så utrolig som denne opdagelse er, er der meget mere derude end blot et enormt sort hul pr. Galakse. Sikker på, at hver galakse i gennemsnit mindst har en, der er millioner eller endda milliarder af solmasser, men der er så meget mere.

Masserne af kendte binære sorte hulsystemer, herunder de tre verificerede fusioner og en fusion. [+] kandidat kommer fra LIGO.

LIGO / Caltech / Sonoma State (Aurore Simonnet)

LIGO annoncerede for nylig deres tredje direkte detektion af et robust tyngdekraftsbølgesignal fra fletning af binære sorte huller og lærte os, at disse systemer er almindelige i hele universet. Vi har ikke helt nok statistikker til at komme med et numerisk skøn, da fejlbjælkerne er for store. Men hvis du overvejer LIGOs nuværende rækkevidde, og det faktum, at det er fundet et signal en gang hver anden måned (i gennemsnit), kan vi med sikkerhed sige, at der er i det mindste snesevis af systemer som dette i hver galakse i størrelse med mælkevejen, vi kan sonde.

Rækken af ​​Advanced LIGO og dens evne til at detektere sammensmeltende sorte huller.

LIGO Collaboration / Amber Stuver / Richard Powell / Atlas of the Universe

Desuden viser vores røntgendata os, at der er masser af sorte hulbinarer med lavere masse derude, måske også en betydelig mængde mere end disse højmasse, som LIGO er mere følsomme over for. Og det tæller ikke engang dataene, der peger på eksistensen af ​​sorte huller, der ikke er i stramme binære systemer, hvilket sandsynligvis vil være langt størstedelen. Hvis der er snesevis af mellemhøje til mellemhøje (10-100 solmasse) sorte hulbinarier i vores galakse, er der hundredvis af sorte hulbinarier (3-15 solmasse) og mindst tusinder af isolerede (ikke-binære) ) stjernernes masse sorte huller.

Med vægt på "i det mindste" i dette tilfælde.

Fordi sorte huller er utroligt vanskelige at opdage. Som det er, kan vi kun virkelig se de mest aktive, mest massive og mest ekstremt beliggende. De sorte huller, der inspirerer og smelter sammen, er fantastiske, men disse konfigurationer forventes at være kosmologisk sjældne. Dem, der ses af Chandra, er kun de mest massive, aktive, men de fleste sorte huller er ikke millioner til milliarder solmasser, og de fleste af dem, der er så store, er ikke aktive i øjeblikket. Når det kommer til de sorte huller, vi faktisk ser, forventer vi fuldt ud, at de kun er en lille brøkdel af, hvad der faktisk er derude, på trods af hvor spektakulært det vi ser faktisk er.

What we perceive as a gamma ray burst may have its origin in merging neutron stars, which expel . [+] matter into the Universe, creating the heaviest elements known, but also give rise to a black hole in the end.

But we do have a way to arrive at a quality estimate to the number and distribution of black holes: we know how black holes are formed. We know how to make them from young and massive stars that go supernovae, from neutron stars that accrete or merge, and from direct collapse. And while the optical signatures of black hole creation are ambiguous, we've seen enough of stars, stellar death, cataclysmic events, and star formation over the Universe's history to be able to come up with exactly the numbers that we're seeking.

A supernova remnant arising from a massive star leaves a collapsed object behind: either a black . [+] hole or a neutron star, the latter of which may form a black hole under the right circumstances in the future.

NASA / Chandra X-ray Observatory

These three ways to make black holes are all rooted, if we trace things all the way back, to massive star-forming regions. In order to get a:

  1. Supernova, you need a star that's at least 8-10 times the mass of the Sun. Stars greater than about 20-40 solar masses will give you a black hole stars less than that will give you a neutron star.
  2. Neutron star merger or accretion to a black hole, you need either two neutron stars inspiraling or randomly colliding, or a neutron star siphoning mass off of a companion star to cross a threshold (around 2.5-3 solar masses) to become a black hole.
  3. Direct collapse black hole, you need enough material in one place to form a star

The visible/near-IR photos from Hubble show a massive star, about 25 times the mass of the Sun, that . [+] has winked out of existence, with no supernova or other explanation. Direct collapse is the only reasonable candidate explanation.

In our neighborhood, we can measure, of all the stars that form, how many of them are of the right mass to potentially lead to the formation of a black hole. What we find is that only about 0.1-0.2% of all stars nearby have enough mass to even have a supernova, with the vast majority forming neutron stars. Around half of the systems that form are binary systems, though, and most of the binaries that we've found have stars that are of comparable masses to one another. In other words, most of the 400 billion stars that have formed in our galaxy will never make a black hole.

The (modern) Morgan–Keenan spectral classification system, with the temperature range of each star . [+] class shown above it, in kelvin. The overwhelming majority (75%) of stars today are M-class stars, with only 1-in-800 being massive enough for a supernova.

Wikimedia Commons user LucasVB, additions by E. Siegel

But that's okay, because a few of them will. More importantly, however, a great many more likely did, albeit in the distant past. Whenever you form stars, you get a distribution of their masses: you get a few high-mass stars, many more intermediate-mass stars, and a very large number of low-mass stars. It's so severe that the lowest-mass class of stars, M-class (red dwarf) stars, which are just 8-40% the mass of the Sun, make up 3 out of every 4 stars in our vicinity. In many new star clusters, you only get a handful of high mass stars: the stars that can go supernova. But in the past, the galaxy had star-forming regions that were much larger and rich in mass than the ones the Milky Way has today.

The largest stellar nursery in the local group, 30 Doradus in the Tarantula Nebula, has the most . [+] massive stars thus far known to humanity. Hundreds of them will someday (in the next few million years) become black holes.

NASA, ESA, F. Paresce (INAF-IASF, Bologna, Italy), R. O'Connell (University of Virginia, Charlottesville), and the Wide Field Camera 3 Science Oversight Committee

Above, you can see 30 Doradus, the largest star-forming region in the local group, with a mass of about 400,000 Suns. Within this region, there are thousands of hot, very blue stars, of which hundreds will likely go supernova. Somewhere between 10-30% of these will result in black holes, with the rest becoming neutron stars. If we consider that:

  • our galaxy had many regions like this in the past,
  • the largest star-forming regions have been concentrated along spiral arms and towards the galactic center,
  • and that where we see pulsars (neutron star remnants) and gamma-ray sources today, there are likely black holes, too,

we can come up with a map and an interpretation for where the black holes are.

NASA's Fermi Satellite has constructed the highest resolution, high-energy map of the Universe ever . [+] created. The map of the galaxy's black holes will likely trace the emissions seen here with a little more scatter, and resolved into millions of individual point sources.

NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

This is the Fermi all-sky map of gamma-ray point sources in the sky. It's a lot like the star map of our galaxy, except it strongly highlights the galactic disk. In addition, older sources fade away from gamma rays, so these are the recently-formed point sources.

Compared to this map, a map of black holes would appear:

  • More concentrated towards the galactic center,
  • Slightly more dispersed in width,
  • Containing a galactic bulge,
  • And would consist of somewhere around 100 million objects, give-or-take an order of magnitude.

If you created a hybrid of the Fermi map (above) and the COBE (infrared) map of the galaxy, below, you'd get a qualitative picture of where our galaxy's black holes were located.

The galaxy as seen in infrared from COBE. Although this map shows stars, black holes will follow a . [+] similar distribution, albeit more compressed in the galactic plane and more centralized towards the bulge.

Black holes are real, they're common, and the vast majority of them are quiet and difficult to detect today. The Universe has been around for a long time, and while we see a very large number of stars today, most of the very high-mass ones that ever existed — far more than 95% of them — died long ago. Where did they go? About a quarter of them have become black holes, and the millions upon millions of long-ago stars that did still lurk within our galaxy, with most galaxies exhibiting approximately the same ratio ours has.

A black hole more than a billion times the mass of the Sun powers the X-ray jet at the center of . [+] M87, but perhaps a billion other black holes exist in the galaxy. The density will be preferentially clustered towards the galactic center.

Elliptical galaxies will have their black holes in an elliptical swarm, clustered around the galactic center, similar to where stars are seen. Many black holes will migrate, over time, to the gravitational well at the center of a galaxy due to a process known as mass segregation, which is likely how supermassive black holes get so supermassive. But we don't have the direct evidence for this full picture at present until we have a way to image quiet black holes directly, we will never know for sure. Based on what we do know, however, this is the best picture we can construct. It's consistent, it's compelling, and all the indirect evidence points to this being the case.

The absorption of the millimetre-wavelength light emitted by electrons whizzing around powerful . [+] magnetic fields generated by the galaxy's supermassive black hole lead to the dark spot at this galaxy's center. The shadow indicates that cold clouds of molecular gas are raining in on the black hole.

NASA/ESA & Hubble (blue), ALMA (red)

In the absence of direct imaging, this is the best science can hope to do, and it tells us something remarkable: for every thousand stars we see today, there's approximately one black hole, on average, out there too, preferentially clustered in the denser regions of space. That's a pretty good answer for something that's almost completely invisible!


Se videoen: Sorte Huller - NaturTeknologi (December 2022).