•  

    pokaż komentarz

    Przepraszam wszystkich z góry za wszelkie ewentualne błędy w tłumaczeniu. Tłumaczenie:

    "Czarne dziury są ciekawe z powodu ich tajemniczej natury i nieznanych właściwości. Czarne dziury nie są jednak puste. Są to obiekty astronomiczne o przyciąganiu grawitacyjnym tak silnym, że nic, nawet światło, nie może z nich uciec. „Powierzchnia” czarnej dziury, zwana też horyzontem zdarzeń (EH – event horizon), określa granicę, za którą prędkość ucieczki (dla dowolnej cząstki) przekracza prędkość światła czyli graniczną prędkość we wszechświecie. Zatem materia i promieniowanie mogą wpaść do wnętrza horyzontu zdarzeń, ale nie mogą już z niej uciec.

    Czarne dziury można podzielić na dwie główne klasy. Czarne dziury o masie gwiazdowej (SMBH – stellar mass black holes), powstające w momencie kończenia żywota przez gwiazdę o ponad 20 masach słońca. Inny typ stanowią supermasywne czarne dziury (SMBH – supermassive black holes), które uważa się za istniejące w jądrach galaktyk, a których geneza powstania nie jest dobrze zrozumiana. Droga Mleczna również posiada supermasywną czarną dziurę w swoim centrum – znaną pod nazwą Saggitarius A* (Sgr A*).

    Po powstaniu, czarne dziury mogą rosnąć poprzez akrecję otaczającej je materii, w tym gazu pochodzącego z sąsiednich gwiazd, a nawet innych czarnych dziur.

    W jaki sposób obserwowane są czarne dziury? Obserwuje się je pośrednio poprzez badanie przepływu ich akrecji i związanej z nim emisji, a także wytwarzane przez nie naddźwiękowe, skolimowane dżety oraz ich wpływ grawitacyjny na otoczenie.

    Centralny obszar Drogi Mlecznej obserwowany był w zakresie bardzo wysokich energii promieniowania (VHE – very high energy) przez ponad dekadę za pomocą atmosferycznych teleskopów Cherenkova (IACT – imaging atmospheric cherenkov telescope). Przyglądając się widmu elektromagnetycznemu, mówimy o bardzo wysokiej energii emisji wtedy, gdy promienie gamma osiągają wartości energii powyżej 100 giga elektronowoltów (GeV).

    Po latach obserwacji przy pomocy teleskopów Cherenkova, astronomowie zmierzyli promieniowanie VHE pochodzące z centralnych ~10 pc, (parseków, 1 pc - 3,26 roku świetlnego) naszej galaktyki. Region ten obejmuje lokalizację supermasywnej czarnej dziury Sgr A*. Rozdzielczość kątowa teleskopów Cherenkova nie wystarcza jednak do określenia rzeczywistego źródła emisji VHE. Kluczowe pytania są zatem następujące: czy supermasywna czarna dziura Sgr A* przyspiesza energetyczne cząstki, odpowiadające obserwowanemu promieniowaniu VHE? Jeśli tak, to jaki mechanizm odpowiedzialny jest za przyspieszanie cząstek?

    Czym dokładnie jest to promieniowanie?

    Promieniowanie elektromagnetyczne rozprzestrzenia się w pustej przestrzeni lub przez ośrodek materialny w postaci fal elektromagnetycznych o różnych częstotliwościach, takich jak fale radiowe, o niskiej częstotliwości, czy promienie gamma, które odpowiadają najwyższym częstotliwościom widma elektromagnetycznego - o energiach miliona elektronowoltów (MeV).

    Wiadomo, że promienie gamma mogą być produkowane przez wysokoenergetyczne protony i neutrony znane pod nazwą promieniowania kosmicznego (CR – cosmic rays). Nie jesteśmy jednak pewni, gdzie wokół czarnej dziury Sgr A* te cząstki są produkowane i jakie mechanizmy ewentualnie je przyspieszają. Przypuszcza się, że przyspieszenie promieni kosmicznych może być wywołane przez proces zwany rekoneksją magnetyczną. Występuje on wtedy, gdy dwie przeciwstawne linie pola magnetycznego zbliżają się do siebie. Ponieważ kierunki ich pól są przeciwne, w momencie ich zetknięcia następuje anihilacja pola w punkcie połączenia. Jednakże, szybko łączą się one ponownie, aczkolwiek zmieniają przy tym swój kierunek. Dla przykładu, gdyby początkowo były one zorientowane poziomo, po rekoneksji zorientowane zostałyby pionowo, zmieniając w ten sposób konfigurację pól magnetycznych i uwalniając energię do układu. Mechanizm ten jest odpowiedzialny za przekształcanie energii magnetycznej w energię kinetyczną cząstek.

    Czy czarne dziury posiadają pola magnetyczne? Oczywiście, że tak! Pola te są wytwarzane przez materię akrecyjną do nich wpadającą, a naładowane cząstki podążają wzdłuż kierunków linii pola w trakcie procesu rekoneksji.

    •  

      pokaż komentarz

      @Fake_R:

      Jak bada się to promieniowanie?

      Aby wyjaśnić, w jaki sposób wytwarzane są obserwowane promieniowanie gamma, naukowcy przeprowadzają symulacje numeryczne celem modelowania dysku akrecyjnego wokół supermasywnej czarnej dziury i szacują ile promieniowania gamma zostaje wyprodukowane.

      Oprócz symulacji przepływu akrecyjnego wokół czarnych dziur, konieczne jest również przeprowadzenie symulacji dotyczącej sposobu w jaki wytworzone promieniowanie wydostaje się z Sgr A*. Zakładając, że rekoneksja magnetyczna odpowiada za mechanizmem przyspieszanie cząstek do wysokich energii, naukowcy wstrzykują protony promieniowania kosmicznego w rejony rekoneksji. Ilustracja 1 przedstawia mapę gęstości gazu i natężenia pola magnetycznego wokół supermasywnej czarnej dziury w danym momencie symulacji (migawka ewolucji przepływu akrecyjnego). Przyjmuje się, że promienie kosmiczne (CR) są wytwarzane w obszarze wewnętrznym (wewnątrz przerywanego białego okręgu), a wynikające promieniowanie gamma, liczy się, że powstaje w sferycznej powłoce reprezentowanej przez ciągłą białą linię.

      Promienie kosmiczne, które są przyspieszane i uciekają z obszaru wewnętrznego, oddziałują z otaczającym materiałem, powodując procesy radiacyjne. Gdy przyspieszone promienie kosmiczne wchodzą w interakcję z gazem, polem magnetycznym lub niskoenergetycznym promieniowaniem (miękkimi fotonami) ośrodka, wytwarzają promienie gamma, elektrony i neutrina. Rozważana była również absorpcja promieni gamma. Za powstawanie tej absorpcji odpowiedzialne są niskoenergetyczne fotony ośrodka, które wytwarzają pary elektronów i pozytonów (antyelektrony). Wzięto również pod uwagę odwrotne rozpraszanie Comptona tych elektronów. W tym procesie elektrony zderzają się z niskoenergetycznymi fotonami, przekształcając je w promienie gamma. Wygenerowane cząstki i fotony będą dalej oddziaływać ze składnikami ośrodka i produkować nowe cząstki, itd. Krótko mówiąc, początkowe promienie kosmiczne tworzą znaczną liczbę nowych cząstek i fotonów, zależną od tego, ile materii dostępnej jest w ośrodku - proces ten nazywa się kaskadowaniem.

      Chcąc wiedzieć, jak te oddziaływania zachodzą i co zostanie wyprodukowane, trzeba określić prawdopodobieństwo zajścia interakcji pomiędzy promieniami kosmicznymi i produkowanymi przez nie cząstkami z każdym ze składników ośrodka. Prawdopodobieństwo to mierzy się przez określenie odległości, jaką przebędzie cząstka przed zderzeniem z inną i następującym utworzeniem nowych cząstek. Odległość ta nazywa się średnią drogą swobodną (λ). Ilustracja 2.
      Wreszcie, wytworzone cząstki i promieniowanie gamma obliczane są dla zewnętrznej sferycznej powłoki o promieniu równym wielkości dysku akrecyjnego. Wskaźniki (dotyczy ilustracji 2) reprezentują różne oddziaływania: gamma jest oddziaływaniem promieni kosmicznych z promieniowaniem, gamma-gamma to oddziaływanie uwolnionego fotonu z promieniowaniem tła, pp odpowiada oddziaływaniu promieni kosmicznych z termicznymi cząstkami ośrodka, a IC to oddziaływanie, powstałego wcześniej, elektronu z fotonem.

    •  

      pokaż komentarz

      @Fake_R:

      Rezultaty

      Dzięki symulowanemu środowisku i wstrzyknięciu promieni kosmicznych przyspieszonych przez rekoneksję magnetyczną do układu, możliwe jest obliczenie emisji wysokoenergetycznych promieni gamma wydostających się z układu i docierających do Ziemi, czyli wykrytego strumienia promieniowania. Na Ilustracji 3 przedstawiono możliwy zestaw modeli strumienia promieniowania odpowiadających wybranej stałej wartości współczynnika akrecji masy czarnej dziury (miara tego, jak szybko czarna dziura „zużywa” otaczający ją materiał). Te możliwe modele strumieni promieniowania są przedstawione na wykresie w kolorach zielonym, fioletowym i czerwonym.

      W modelach teoretycznych oczekuje się uwzględniania różnych kombinacji parametrów. Na przykład, współczynnika akrecji, czyli ilości materii spadającej do czarnej dziury w jednostce czasu, czy charakterystyki przyspieszonych promieni kosmicznych. Jak wcześniej omówiono, te teoretyczne modele emisji odpowiadają promieniom gamma wytwarzanym wyłącznie w obrębie przepływu akrecyjnego Sgr A*, tj. w centralnym obszarze (~10-4 pc) wokół supermasywnej czarnej dziury (Ilustracja 1). Czarne punkty z wskaźnikami błędów na ilustracji 3 odpowiadają obserwowanemu strumieniowi promieniowania z kierunku centrum galaktyki, obserwowanemu przez teleskopy H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System). Obserwowane dane obejmują obszar 10 pc wokół centrum galaktyki. Z tego powodu, na podstawie aktualnych danych nie jest możliwe ustalenie dokładnej lokalizacji źródła promieniowania (czy strumień ten wytwarzany jest przez supermasywną czarną dziurę, czy przez jakikolwiek inny pobliski obiekt astrofizyczny).

      Naukowcy modyfikują parametry iniekcji promieni kosmicznych (uwzględniając "maksymalny budżet energetyczny" dostępnej mocy rekoneksji magnetycznej WCR; patrz legenda na ilustracji 3), aby uzyskać różne modele emisji.

      Jak widać na ilustracji 3, zielona krzywa wydaje się bardzo dobrze pasować do obserwowanych danych. Jednakże mało prawdopodobne jest, aby ten model odzwierciedlał sytuację fizyczną. Wynika to z tego, że wyłaniająca się z niego populacja elektronów powinna wypromieniować fotony synchrotronowe w paśmie promieniowania rentgenowskiego, przekraczając tym samym obserwowany słaby strumień promieniowania rentgenowskiego z centrum galaktyki. Modele w kolorze fioletowym i czerwonym z drugiej strony, nie zawierają tej niezgodności w energii promieniowania rentgenowskiego i wymagają znacznie mniejszej części dostępnej mocy rekoneksji magnetycznej. Modele te nie pokrywają się znaczącą z obecnie obserwowanymi danymi, ale są zgodne z górnymi granicami H.ES.S. dla centrum galaktyki.

      Wkrótce będziemy mieli do dyspozycji Cherenkov Telescope Array (CTA), o zwiększonej rozdzielczości kątowej i czułości na strumień promieniowania. Przewidywana czułość CTA jest reprezentowana przez niebieską krzywą na ilustracji 3. Tak więc każdy obiekt astrofizyczny emitujący promienie gamma o strumieniu promieniowania powyżej tej krzywej czułości będzie zasadniczo wykrywany przez CTA. W szczególności, omawiane powyżej fioletowe i czerwone modele emisji będą mogły być przetestowane przez przyszły teleskop Cherenkova.

      Zespół naukowy doszedł do wniosku, że rekoneksja magnetyczna w przepływie akrecyjnym Sgr A* wytworzy promienie gamma VHE, możliwe do zaobserwowania za pomocą CTA, jeśli tempo akrecji supermasywnej czarnej dziury będzie większe niż 10^-7 M⊙ na rok. Oczekuje się, że przyszłe obserwacje CTA dostarczą cennego wglądu w proces przyspieszania promieni kosmicznych i innych wysokoenergetycznych zdarzeń zachodzących w sercu Drogi Mlecznej."

    •  

      pokaż komentarz

      @Fake_R: Artykuł nic nie wspomina o pierwotnych czarnych dziurach, których masy są znacznie niższe od masy słońca. Jest model który zakłada że cała czarna materia składa się z pierwotnych czarnych dziur o masach asteroid. Nie zaobserwowano pierwotnych czarnych dziur, ale też ekstremalnie trudno je zaobserwować.

    •  

      pokaż komentarz

      @precz_z_komunia: Artykuł jest głównie o obserwacji czarnej dziury w Drodze Mlecznej, i przez to pomija wiele hipotez.

    •  

      pokaż komentarz

      Komentarz usunięty przez autora

    •  

      pokaż komentarz

      @Mar0o: Z naszego punktu widzenia wszystko co się tam dzieje jest niepojęte. Całe szczęście mamy fizykę.( ͡° ͜ʖ ͡°)

    •  

      pokaż komentarz

      Czarne dziury można podzielić na dwie główne klasy. Czarne dziury o masie gwiazdowej (SMBH – stellar mass black holes), powstające w momencie kończenia żywota przez gwiazdę o ponad 20 masach słońca. Inny typ stanowią supermasywne czarne dziury (SMBH – supermassive black holes),

      @Fake_R: zajebiste skróty wymyślili, gdzie to samo oznacza różne czarne dziury xD

  •  

    pokaż komentarz

    ostatnio widziałem ciekawą wypowiedź na ten temat

    źródło: youtube.com

  •  

    pokaż komentarz

    No dobra, ciągle to samo a wciąż nie ma żadnych hipotez dotyczących tego, co jest we wnętrzu czarnej dziury. Bo "centralna osobliwość" to nie jest odpowiedź. Nieskończoność nie jest odpowiedzią, bo jaka nieskończoność? Przecież matematycznie już dawno udowodniono, że są różne nieskończoności, o różnych nieskończonych wartościach. ∞*2 to też nieskończoność, ale o innej wartości niż np ∞ + 1. A przede wszystkim - czym osobliwość w czarnej dziurze różni się w takim razie od osobliwości pierwotnej? Ta pierwsza sobie po prostu jest, a ta druga wybucha i robi wszechświaty jak najdzie ją na to ochota?

    Błagam, niech uczeni popracują nad jakimś SI zdolnym to obliczyć i zostawią do tego czasu ten temat, ileż można słuchać tego samego...

  •  

    pokaż komentarz

    Na razie to wiemy na bank że jesteśmy w czarnej dupie

  •  

    pokaż komentarz

    Ktoś myślał, że czarne dziury są puste?