الفلك

هل هناك حد أقصى لكتلة اندماجات الثقوب السوداء يمكننا اكتشافها؟

هل هناك حد أقصى لكتلة اندماجات الثقوب السوداء يمكننا اكتشافها؟


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.

من موقع LIGO الإلكتروني ، لوحظت اندماجات بين الثقوب السوداء بكتلة تصل إلى 50 تقريبًا $ M_ odot $.

ألا توجد ثقوب سوداء تزيد كتلتها عن 100؟ $ M_ odot $ أم أن هذا تحيز رصدي؟ لماذا لم نلاحظ أي اندماجات بين الثقوب السوداء ذات الكتلة في 100-1000 $ M_ odot $ نطاق؟


من المحتمل جدًا أن يكون هناك حد أعلى في الفيزياء الفلكية لكتلة الثقب الأسود يمكن إنتاجه أثناء الانهيار الأساسي لنجم هائل ، بسبب ظاهرة عدم استقرار الزوج المستعر الأعظم. لا يوجد تحيز رصدي ضد اكتشاف المزيد من الثقوب السوداء الضخمة في نطاق 100 إلى بضع مئات $ M _ { odot} $.

تفاصيل:

تردد موجات الجاذبية هو ضعف التردد المداري للنظام الثنائي. السيناريو العام هو أنه في وقت مبكر من تطورها ، سيكون النظام الثنائي mrging يدور حول فترات طويلة نسبيًا (ثوانٍ!) ، ولكن عندما تأخذ موجات الجاذبية الطاقة من المدار ، يصبح النظام أكثر إحكاما ، وتصبح الفترة المدارية أصغر و يرتفع تردد موجات الجاذبية المنبعثة. يستمر هذا حتى تقترب الثقوب السوداء من بعضها البعض بحيث تندمج آفاق الحدث الخاصة بها.

تقريبًا ، يمكننا الاشتقاق (من قانون كبلر الثالث ، عدم الخوض في التفاصيل) ، باستخدام مدارات كبلر $$ f _ { rm max} sim left ( frac {GM} { pi ^ 2 a _ { rm merge} ^ 3} right) ^ {1/2} ، $$ أين $ f _ { rm max} $ هو تردد الذروة عند الدمج (عندما يتم تعظيم إشارة موجة الجاذبية أيضًا) ، $ a _ { rm merge} $ هو انفصال الجماهير عند الاندماج و مليون دولار هي الكتلة الكلية لكلا الثقوب السوداء.

إذا سمحنا $ a _ { rm merge} sim 2GM / c ^ 2 $، مجموع شوارزشيلد نصف قطر الثقوب السوداء ، إذن $$ f _ { rm max} sim frac {c ^ 3} {GM} left ( frac {1} {8 pi ^ 2} right) ^ {1/2} sim 2 times 10 ^ 4 يسار ( frac {M} {M _ { odot}} right) ^ {- 1} { rm Hz} $$

الآن ، LIGO يقتصر على مراقبة الترددات فوق حوالي 20 هرتز. تنخفض الحساسية بسرعة أقل من ذلك بسبب الضوضاء الزلزالية وعوامل أخرى. إذا تجاوزت كتلة الثقوب السوداء المندمجة بعض القيمة الحرجة ، فإن ترددات موجات الجاذبية التي تنتجها لا تدخل أبدًا في حساسية ليجو. باستخدام التعبير أعلاه ، يمكننا تقدير أن هذا يحدث فقط إذا تجاوزت الكتلة الكلية 1000 مليون دولار _ { odot} دولار. تتطلب مراقبة اندماجات الثقوب السوداء الأكثر ضخامة كاشفًا حساسًا للترددات المنخفضة ، ربما خارج سطح الأرض (مثل LISA).

هذه العملية الحسابية جيدة فقط لمعامل 2 أو نحو ذلك ، لكن يمكننا التحقق منه. كان للكتلة GW150914 كتلة إجمالية تبلغ حوالي 65 مليون دولار _ { odot} دولار واندمجت على ترددات تبلغ حوالي 120 هرتز. حيث $ f _ { rm max} $ المقاييس مثل $ M ^ {- 1} $ يشير هذا إلى أن 360 اندماجًا للكتلة الشمسية يجب أن يكون قابلاً للاكتشاف تقريبًا ، لكنه يوضح بوضوح أن LIGO يمكنه اكتشاف الثقوب السوداء من 100-200 كتلة شمسية. علاوة على ذلك ، عند مسافة وتردد معينين ، ستكون الإشارات الناتجة عن عمليات الاندماج أقوى من تلك الخاصة بالثقوب السوداء الأقل ضخامة - شيء مثل $ h propto M ^ {5/3} $، مما يعني أن الحجم الذي يمكن أن تظهر فيه عمليات الدمج هو $ م ^ 5 دولار. وبالتالي ، يجب أن تكون ثنائيات الثقوب السوداء الأكثر ضخامة نادرة للغاية من أجل تجنب الاكتشاف.

السبب في الفيزياء الفلكية للحد الأعلى هو ظاهرة عدم الاستقرار الزوجي المستعرات الأعظمية (على سبيل المثال Farmer et al. 2019) ، التي تفجر النجم بعيدًا عن ترك ثقب أسود (أو أي نوع آخر) من البقايا. من المحتمل أن يحدث هذا للنجوم ذات مبدئي جماهير 130 دولارًا أمريكيًا + M _ { odot} دولار أمريكي، ويعني أن ترك الثقوب السوداء وراءها مليون دولار> 50 مليون _ { odot} دولار صعب للغاية ، مع وجود حدود كتلة أقل للنجوم ذات المعادن المشابهة للشمس ، لأنها تفقد كتلة أكبر في الرياح النجمية خلال حياتها.

للجماهير الأولية من 250 دولارًا أمريكيًا + مليون _ { odot} دولار أمريكي من الممكن أن تتوقف آلية المستعر الأعظم الزوجي غير المستقر ويصبح الانهيار المباشر إلى الثقب الأسود ممكنًا. في هذه الحالة قد أن يكون عدد سكانها 300 دولار + مليون _ { odot} دولار عمليات الاندماج فقط أسفل نافذة حساسية LIGO. تهدف أجهزة الكشف عن موجات الجاذبية الأرضية الجديدة مثل تلسكوب أينشتاين والمستكشف الكوني إلى دفع استجابة التردد المنخفض إلى بضعة هرتز وقد تكون قادرة على اكتشاف الاندماجات في 300-1000$ M _ { odot} $ نطاق.

هذا يعني أنه لا يمكنك الحصول على زوج دمج بين حوالي 100 مليون دولار _ { odot} دولار و 300 مليون دولار _ { odot} دولار (إلا إذا كانوا هم أنفسهم نتاج اندماج).


إضافة إجابة جيدة لروب جيفريز - تُظهر مراقبة السكان النجميين والتوزيع الشامل نمطًا مشابهًا ...

  • العديد من الأشياء الصغيرة / الخفيفة
  • عدد متوسط ​​من الأشياء متوسطة الحجم / وزنها
  • عدد قليل جدًا من الأجسام الكبيرة / الضخمة أو حتى فائقة الضخامة

العديد من تلك الثقوب السوداء الهائلة / الهائلة هي نوى مجرية نشطة - وهذا أمر نادر الحدوث. يفترض العديد من علماء الفلك أن هذه الاندماجات قد حدثت في المراحل المبكرة من مجراتهم - لأن النجوم التي أنتجتهم عاشت وقتًا قصيرًا نوعًا ما.

وهذا يترك فرصًا أكبر لدمج ثقوب سوداء أو نجوم نيوترونية أخف من تلك التي تحدث في تلك الثقوب الضخمة أو فائقة الكتلة.


ثقب أسود بعيد يصطدم بجسم غامض

منذ ما يقرب من 780 مليون سنة وما يقابلها من مسافة 780 مليون سنة ضوئية ، التهم ثقب أسود جسم نجمي غريب بمقدار 23 مرة كتلة الشمس. يتحدى الجسم الغريب التصنيف ، فهو أضخم من أي نجم منهار معروف وأقل كتلة من أي ثقب أسود تم اكتشافه على الإطلاق ، وفقًا لتقرير Dennis Overbye لـ نيويورك تايمز.

هذا يضع غير الملائمين ، الذين لا يزالون 2.6 ضعف كتلة الشمس ، بشكل مباشر في ما يسمى & # 8220 فجوة الكتلة ، & # 8221 تقارير رافي ليتزتر عن العلوم الحية. النجوم المنهارة ، المسماة بالنجوم النيوترونية ، قد تجاوزت كتلة الشمس بمقدار 2.14 مرة ، والحد الأعلى النظري المقبول عمومًا هو 2.5 كتلة شمسية ، وفقًا لـ مرات. من ناحية أخرى ، لا يبدو أن الثقوب السوداء أصغر من خمسة كتل شمسية.

جزء من أهمية هذه الفجوة الكتلية هو أن النجوم النيوترونية والثقوب السوداء تمثل نتائج محتملة لموت النجوم كبيرة الكتلة. يستلزم موت مثل هذه النجوم مستعرات أعظم لامعة تتخللها تحول النجم المتبقي شديد الكثافة إلى نجم نيوتروني أو ثقب أسود ، كما كتب جيسون دالي لـ سميثسونيان في عام 2019. يحول نواة أكثر ضخامة اللب إلى ثقب أسود يأكل الضوء وسوف يتكثف نواة أقل كتلة إلى نجم نيوتروني & # 8212 ، مما يعني أنه في مكان ما في فجوة الكتلة قد يكون هناك نقطة تحول ، وهي كتلة يكون الثقب الأسود بعدها مقدراً. ويتكون تحته نجم نيوتروني.

& # 8220 نحن & # 8217 انتظرنا عقودًا لحل هذا اللغز ، وتقول فيكي كالوجيرا ، عالمة الفيزياء الفلكية في جامعة نورث وسترن وأحد مؤلفي ورقة بحثية جديدة تصف الاكتشاف ، مرات. & # 8220 لا نعرف ما إذا كان هذا الجسم هو أثقل نجم نيوتروني معروف أو أخف ثقب أسود معروف ، ولكن في كلتا الحالتين يحطم الرقم القياسي. إذا كان & # 8217s نجمًا نيوترونيًا ، فهو نجم نيوتروني مثير. إذا كان & # 8217s ثقبًا أسود ، فسيكون & # 8217s ثقبًا أسود مثيرًا. & # 8221

اكتشف علماء الفلك الجسم المربك في 14 أغسطس 2019 ، باستخدام كاشفات موجات الجاذبية في إيطاليا والولايات المتحدة تسمى التعاون الدولي LIGO-Virgo ، وفقًا لتقرير بالاب غوش لـ BBC News تستخدم الكواشف أشعة الليزر لقياس التموجات الصغيرة في نسيج الزمكان الناتج عن اصطدام الأجسام الضخمة في أماكن أخرى من الكون. تم نشر نتائج الفريق الدولي & # 8217s هذا الأسبوع في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

تشارلي هوي ، عالم الفلك في جامعة كارديف والذي عمل في الدراسة ، أخبر بي بي سي نيوز أن هذا الاكتشاف قد يتطلب تحولات أساسية في فهمنا لهذه الظواهر. & # 8220 لا يمكننا استبعاد أي احتمالات. نحن لا نعرف ما هو وهذا هو سبب كونه مثيرًا للغاية لأنه يغير مجالنا حقًا ".

يخبر كريستوفر بيري ، عالم فلك الموجات الثقالية في جامعة نورث وسترن وجامعة جلاسكو والمؤلف المشارك للبحث الجديد ، ميغام بارتلز من موقع ProfoundSpace.org أن اكتشاف ما يوجه النجم المحتضر نحو أن يصبح نجمًا نيوترونيًا سيساعدنا على فهم كيفية حدوث ذلك. الشغل. "من الصعب جدًا تصميم نموذج مادة النجوم النيوترونية" ، كما أخبر موقع ProfoundSpace.org. "لا شيء يمكننا محاكاته هنا على الأرض ، فالظروف قاسية للغاية."

وإذا تبين أن فجوة الكتلة أصغر مما كان يعتقد سابقًا ، فسيتطلب ذلك تعديل النماذج الفيزيائية الفلكية المقبولة حاليًا ، والتي يمكن أن يكون لها تداعيات أوسع لفهمنا للكون ، كما أخبر بيري موقع ProfoundSpace.org.

تم وضع نظرية الموجات الثقالية المستخدمة للكشف عن هذه الكرة الغريبة بين النجوم من قبل أينشتاين ولكن تم اكتشافها لأول مرة فقط في عام 2016 ، ولا يزال استخدامها كأداة لاستكشاف الكون في مهده.


هل كتلة الثقوب السوداء محدودة؟

يُعتقد أن الثقب الأسود فائق الكتلة (SMBH) في مركز كل مجرة. يمكن تصنيف بعض هذه الثقوب على أنها ثقوب سوداء فائقة الكتلة (UMBHs) ، وهي ثقوب سوداء تزيد كتلتها عن 5 مليارات كتلة شمس. تنمو هذه الثقوب السوداء بشكل أساسي عن طريق تراكم الغاز من المجرة المحيطة. من المحتمل أن يبدأ هذا النمو بانزياحات حمراء عالية جدًا ، أي منذ فترة طويلة (يعني الانزياح الأحمر الأعلى في وقت مبكر).

الدراسة الجديدة التي أجراها بريامفادا ناتاراجان من جامعة ييل ، وهو حاليًا زميل في معهد رادكليف للدراسات المتقدمة بجامعة هارفارد ، وإيزيكيل تريستر من المرصد الأوروبي الجنوبي في سانتياغو ، تشيلي ، تتبع تاريخ تراكم الثقوب السوداء. باستخدام دالة لمعان الكوازار (الثقوب السوداء شديدة السطوع) ، ونماذج إشعاع الخلفية الكونية للأشعة السينية وبيانات الرصد المتعلقة بمعدلات التراكم في الكوازارات عند الانزياحات الحمراء المختلفة ، يقترحون أن SMBHs تقضي معظم حياتها في حالة تراكم منخفضة ، وفقط جزء بسيط من حياتهم كألوان زاهية.

من خلال تتبع سلوك التراكم للثقوب السوداء ، يمكن الحصول على كتلة الثقب الأسود ، وكذلك معدل نموه. تكشف دراسة الكثافة المكانية للثقب الأسود ، أي عدد الثقوب السوداء الموجودة لكل وحدة حجم ، كدالة للثقب الأسود وكتلة # 8217s ، عن وفرة من UMBHs التي لا تتوافق مع ملاحظات الكون اليوم & # 8217.

يقترح ناتاراجان وتريستر أن هناك آلية تنظيم ذاتي تمنع كتلة الثقب الأسود من تجاوز قيمة معينة. إدخال هذا التعديل في دراسة الكثافة المكانية للثقب الأسود ، ينتج عنه نتائج تتوافق مع البيانات المرصودة. تظهر هذه النتائج أنه على الرغم من ندرة وجود UMBH ولكن من المحتمل مع ذلك وجوده ، إلا أن هناك حدًا أعلى لكتلته.

لتحديد الحد الأقصى للكتلة ، يستخدم العلماء العلاقة المتبادلة بين خصائص الثقب الأسود وخصائص مجرته. على وجه الخصوص ، الارتباط القوي بين كتلة الثقب الأسود وتشتت سرعة مجرته (توزيع سرعات النجوم في المجرة) وثيق الصلة بهذا الحساب. باستخدام نماذج مختلفة تصف العلاقة بين تشتت سرعة المجرة وكتلة الثقب الأسود الموجود في مركزها ، يصلون إلى مساحة تبلغ 10 مليارات ضعف كتلة الشمس.

المكان المحتمل للعثور على UMBHs هو في المجرات الساطعة والهائلة. قد يكون مسح سلون الرقمي للسماء (SDSS) ، وهو مسح للمجرات بدأ في عام 1998 وما زال قيد التنفيذ ، قادرًا على اكتشاف هذه الثقوب السوداء والمساعدة في تعزيز فهمنا لتشكيل المجرات وتجميع الثقوب السوداء في الكون.

ذكرت TFOT عن بحث يؤكد النظرية الرائدة فيما يتعلق بسلوك الثقوب السوداء المجرية ، والتي وفقًا لها يتم تسريع الجسيمات بواسطة الحقول المغناطيسية الملتوية بإحكام بالقرب من الثقب الأسود. في مقال آخر ، غطت TFOT بحثًا تحقق من اللون الأزرق لأقراص تراكم الكوازار. تم ذلك عن طريق تحليل أطياف الانبعاث لقرص التراكم المحيط بالثقب الأسود.

يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول الدراسة الجديدة ، المقرر نشرها في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية ، في موقع Arxiv الإلكتروني (PDF).


22 الردود على & ldquoBlack Holes يمكن فقط أن تصبح كبيرة جدًا و rdquo

حسنًا ، هذا يفتح كل أنواع الأسئلة المتعلقة بالانفجار العظيم إذن.

AFAIK it & # 8217s يكاد يكون من الممكن أن يلتقي اثنان من الثقوب السوداء ببعضهما البعض ، بل يجتذبان بعضهما البعض حتى يتنافر الأكبر الأصغر من المجرة المضيفة في هروب المنشق.

أتساءل عما إذا كانت الثقوب السوداء يمكن أن تتباعد أو تنقسم؟

من الممكن دمج ثقبين أسودين & # 8230 هذا هو أحد المواقع الرئيسية التي & # 8220 & # 8221 نأمل في اكتشاف موجات الجاذبية & # 8230

همم . . . كيف يمكن للثقب الأسود أن يشع الطاقة بأي شكل إذا كان الضوء قادرًا على الهروب & # 8217t. كيف يمكن لجزء آخر من طيف الطاقة؟ إذا لم يكن هناك شيء يمكنه الهروب من جاذبية الثقب الأسود ، فلماذا إذن يكون هناك حد أعلى لحجمه أو كتلته؟ ربما بمرور الوقت ، قد يتطور الكون إلى ثقب أسود كبير بشكل لا نهائي. يبدو أن دراسة Natarajan & # 8217s لتداخل إشعاع الثقب الأسود مع استهلاك المادة معيبة.

& # 8220 أتساءل عما إذا كانت الثقوب السوداء يمكن أن تتباعد أو تنقسم؟ & # 8221

ربما في تصادم اثنين من هذه الثقوب السوداء ذات الحد الأعلى ، يمكن أن ينقسم أحدهما إلى قسمين؟
سيكون هذا رائعا! إذا لم نشاهد موجات الجاذبية من شيء كهذا & # 8230

ما نوع الآلية التي يمكن أن تقسم الثقب الأسود إلى قسمين؟

من المؤكد أن الثقب الأسود الهائل للغاية يمكن أن يكبر في التصادم مع الثقوب السوداء الأخرى التي تتحرك بسرعة عالية تجاه بعضها البعض.

على الرغم من أنني أستطيع أن أرى لماذا لا يكبر من امتصاص النجوم ، إلا أنه نوع من تأثير التبخير الضوئي للثقوب السوداء فقط بدلاً من النجوم.

يبدو لي أنني قرأت منذ عدة دهور أن الثقوب السوداء تشع (بسبب طاقة نقطة الصفر في الفضاء والجزيئات الافتراضية) وأنه كلما صغر حجمها زاد الإشعاع. عندما يصبحون صغيرين بدرجة كافية ، سينفجر دون ترك أي شيء.

هذا يعني أن هناك إشعاعًا أكبر من الثقوب السوداء الكبيرة. هل هذا يتعارض مع ما سبق؟ هل ما ورد أعلاه لا يزال صحيحا؟

يطلق عليه & # 8217s إشعاع هوكينج. في الأساس ، تتشكل أزواج الجسيمات المضادة للجسيمات تلقائيًا في بعض الأحيان يتم امتصاص أحدهما ويهرب الآخر بسبب الحفاظ على الطاقة (= الكتلة) يتم أخذ ما تحمله بعيدًا من الثقب الأسود

ترتبط هذه العملية بقوى المد والجزر بالقرب من أفق الحدث ، وبالتالي فهي في الواقع أقوى ، كلما كان الثقب الأسود أصغر. هذا & # 8217s سبب فوز أولئك الذين يأملون في إحداث أي ضرر في LHC & # 8217t ، حيث سيشعون بعيدًا في غضون أجزاء من الثانية.

هناك & # 8220 الحاجز السحري & # 8221. إذا تمكن الثقب الأسود من النمو بما يتجاوز حجمًا معينًا ، فسوف يمتص طاقة أكبر من الخلفية الميكروية الكونية مما يشع بعيدًا ، أي أن أي ثقب أسود لا يتغذى بشكل نشط ويتبخر أصغر من ذلك الثقب وسينمو (* ببطء شديد * ).

اعلم أن هذه الكتلة الحرجة تغرق بمرور الوقت بسبب تبريد CMB ، لذلك بمرور الوقت (* الكثير * من الوقت) حتى الثقوب السوداء الكبيرة قد تشع بعيدًا.

إذا فهمت المقالة بشكل صحيح ، قال ناتاراجان للتو إن الثقوب السوداء التي تتجاوز عمرًا معينًا ستكون عنيفة جدًا عند ابتلاع شيء ما ، فإن الإشعاع الذي يتم إطلاقه في هذه العملية سوف يمسحها & # 8217s المجاورة ، بحيث لم تعد تتغذى بشكل نشط ، وبالتالي تقليل نموها إلى ما لا يقاس.

من المحتمل أن يستمر في النمو (انظر الخلفية الكونية الميكروية) ، ولكن بالمقارنة مع 10 ^ 15 كتلة شمسية ، لن يحدث هذا فرقًا كبيرًا.

هذا ليس حاجز & # 8220hard & # 8221 ، لذلك قد تنمو أكثر من خلال عمليات الدمج.

أنا & # 8217m سعيد لأننا مسحنا ذلك urrrp !! & # 8230. أعني & # 8230 لذا يمكنني الاستمرار في التغذية حتى استهلك & # 8211 أو اندمجت مع & # 8230 ثقوبًا سوداء أخرى & # 8230 ثم الفضاء ... مادة داكنة & # 8230 طاقة داكنة & # 8230 الوقت & # 8230

لقد قرأت أيضًا أن الثقوب السوداء يمكن أن تشع طاقة.
في هذه الحالة ، أتساءل عما إذا كان الحد الملحوظ لنمو الثقوب السوداء يمكن أن يكون مجرد جزء طبيعي من دورة حياة الثقوب السوداء ومحيطها. بعبارة أخرى ، قد لا تكون هناك حاجة لفيزياء جديدة ، مرتبطة بالثقوب السوداء فائقة الكتلة ، لشرح الملاحظة.

لا ، هذه ليست المرة الأولى التي يضع فيها شخص حدًا أقصى لحجم الثقوب السوداء. رسم إيمي بارجر ولينوكس كوي نفس المنطق منذ حوالي 3 سنوات.

ده - حفظ الطاقة؟ لا يمكن إنشاؤه أو تدميره ، وبالتالي لا يمكن أن يترك وراءه أي شيء ، نظرًا لسرعة تحريك الثقوب السوداء ، فإن احتمالية صد طاقته & # 8217s لثقب أسود هائل قادم ضئيلة - يجب أن يصطدم 2 ويخلق موجة جماعية للبعض نوع من الطاقة و moswt كميات هائلة من الجسيمات على الأرجح. حبيبات

الحقيقة أن هناك سوء فهم كامل للبنية الفعلية لأي جسم كتلة ، وليس فقط الثقب الأسود. لكن سيتعين عليك جميعًا الانتظار لفترة أطول قليلاً لقراءة المزيد.

يثير المقال سؤالين منفصلين لكنهما مرتبطان. أحد هذه الأسباب هو أننا لم نلاحظ وجود ثقوب سوداء فائقة الكتلة أكبر من حوالي 10 مليارات كتلة شمسية. المسألة الثانية هي ما إذا كان هناك سبب ، قانون فيزيائي ، يمنع الثقب الأسود الهائل من النمو بشكل أكبر من هذه الملاحظة.

أجاب Priyamvada Natarajan على السؤال الأول جيدًا أننا لم نر شيئًا أكثر ضخامة. ومع ذلك ، فقد فاته في الثانية. فكرة أن إشعاع الطاقة يعطل النمو الإضافي للثقب الأسود فائق الكتلة هي فكرة ضعيفة. ينتج هذا الإشعاع لأن الجسم ينمو. إذا توقف عن النمو ، فإنه يتوقف عن الإشعاع. لا يوجد الآن سبب يمنعه من البدء في النمو مرة أخرى.

إحدى المشاكل هي أن ناتاراجان قد لا يفكر في الإطار الزمني الضروري. إنه ينظر فقط إلى الثقوب السوداء الفائقة الضخامة منذ بداية الكون. إنه غير قادر على مراقبة أي جسم أقدم من عمر الكون الحالي. سوف يتبخر إشعاع هوكينغ ثقبًا أسودًا صغيرًا ، لكن الثقب الكبير سيستمر في النمو لأنه يمتص طاقة أكبر ، كتلة أكبر ، مما يتبخر. عندما يبرد الكون ، يصبح الخط الفاصل بين الصغيرة والكبيرة أكبر. الوقت على الرغم من أن أي فهم الإنسان. نحن نتحدث عن ربما تريليون تريليون تريليون تريليون مرة ما دام الكون موجودًا قبل أن تتبخر الثقوب السوداء ذات الحجم النجمي. قد يستغرق الأمر ربما مليون تريليون تريليون مرة أطول من ذلك حتى تتبخر فائقة الضخامة.

بالنظر إلى الوقت الكافي ، لا يوجد سبب يمنع هذه الثقوب السوداء الهائلة من النمو. مع إعطاء المزيد من الوقت ، سيذهبون أيضًا بعيدًا ، لكنني لن أكون موجودًا لأرى ذلك يحدث.

يبدو من المعقول. أعني أنه إذا كان الأمر كذلك & # 8217nt ، فسيكون الكون مليئًا بالثقوب السوداء ، فلا بد أن شيئًا ما يبقيهم تحت السيطرة. لا يمكن للكون أن يدع هذه & # 8220 behemoths & # 8221 تنمو دون رادع لفترة طويلة حتى (في النهاية مع الوقت الكافي) تبتلع كل شيء.

حسنًا ، إذا قرأت هذا بشكل صحيح ، فإن ما يقوله الأستاذ ناتاراجان حقًا ليس أن الثقب الأسود لا يمكن أن ينمو أكبر من XXX ، ولكن آليات النمو الطبيعي للثقب الأسود تمنعه ​​من الحصول على الغذاء بمجرد وصوله إلى مستوى XXX من الضخامة ، والتي ليست هي نفسها. ماذا لو نشأت حالة قاسية ، على سبيل المثال ، ثقب أسود صغير ، لم يتأثر حقًا بالضغوط الطبيعية بين النجوم ، يتجول بالقرب بما يكفي للانجذاب إلى الرجل الكبير. إذا اقترب من الزاوية الصحيحة والسرعة ، فهل لا يزال بإمكانه استهلاكه؟

الاحتمال الآخر هو أنه من الممكن أنه عند الكتلة XXX ، يكون استهلاك أي شيء يرميه الكون على الثقب الأسود ضئيلًا للغاية مقارنة بكتلته بحيث لا تُرى آثار القيام بذلك؟ Kinda مثل رمي حبة البازلاء على جانب ناطحة سحاب بالمقارنة مع هادم & # 8217 كرة؟ هذا الأخير الذي أراه بعيد المنال بعض الشيء ، لكنه غذاء للتفكير.

لماذا & # 8217t الكون ينهار إلى ثقب أسود قبل الانفجار الكبير؟

W & # 8217r ll gnn d vntlly. t & # 8217s jst mttr f whn.

لم أفهم أبدًا كيف ستعمل إشعاع هوكينغ. أعني ، ألا تتصرف المادة والمضادات بطريقة مماثلة تحت الجاذبية؟

في هذه الحالة ، عندما يظهر زوج من الجسيمات تلقائيًا بالقرب من أفق حدث الثقب الأسود ، فستكون فرصة 50-50 فيما يتعلق بأي من الجسيمات يقع فيها.

إذا سقط الجسيم ، فإن الثقب الأسود سيكتسب كتلة. من ناحية أخرى ، إذا سقط الجسيم المضاد ، فإنه سيلغي بعض المادة داخل الثقب الأسود ، وبالتالي يفقد الثقب الأسود كتلته.

إذا كانت للعمليتين فرصة متساوية في الحدوث ، فلن يكون هناك تأثير إجمالي على كتلة الثقب الأسود ، لأن كلاهما سيلغي بعضهما البعض.

أم هل فاتني شيء؟

تستمر الثقوب السوداء في الاتساع حتى & # 8220big crunch & # 8221 التي تحدث بعد أن يتم القضاء تمامًا على كل مادة في سلسلة متصلة من الزمكان بواسطة الثقوب السوداء من خلال شيء سأسميه التدريج الفراغي الزمني. خلال بعض تجاربي المبكرة لموت الأنا في الطبيعة الحقيقية للواقع ، اكتشفت الكثير من التبصر في علم الكونيات في هذا المجال. والتحليل العادل هو أن الثقوب السوداء تعود إلى أكوان مادية مثل الحياة النباتية لأبناء الأرض (تأخذ النباتات نفايات ثاني أكسيد الكربون الحيوانية وتعطي أشكالًا من وقود الأكسجين) تمتص الثقوب السوداء المادة ثم & # 8220phase & # 8221 كما في الكون التالي كطاقة من أجل الانفجار الكبير القادم.

ضع في اعتبارك أيضًا أن المادة هي طاقة تباطأت إلى سرعة أو تردد مؤكدين مع كون الفوتونات هي أعلى تردد للمادة الفيزيائية. يتباطأ الوقت بالنسبة للمادة كلما اقترب من مركز الثقب الأسود وهو فراغ زمني (محور الوقت مشوه بشدة لدرجة أنه لم يعد مرتبطًا بأي من المحاور المكانية الثلاثة). في نهاية المطاف ، يتم تغيير المادة الملتهبة بشكل طبيعي عن طريق الجاذبية إلى طاقة نقية (المادة تهتز بسرعة / تردد لانهائي) بسبب انهيار الجسيمات مع قانون الحفظ الذي يسمح لها بالمرور من كوننا باستخدام الفراغ الزمني إلى عالم آخر ( في بعض الأحيان نعود إلى منطقتنا). الطاقة التي لا تنعكس مرة أخرى في طاقتنا حيث يصبح إشعاع الصقور وقودًا لـ:

1 الكون القادم & # 8217s الانفجار الكبير الذي يحدث بعد الجرش لدينا
2 سابقة التي تم سحقها قبل منطقتنا
3 وحتى معاد تدويرها من أجل الانفجار العظيم المسؤول عن خلق أكواننا.

تسمح هذه العملية أساسًا لعدد لا حصر له من الأكوان الفيزيائية بالوجود باستخدام نفس الكمية المحدودة من الطاقة (الطاقة النقية تفكر فيك بسرعة لا نهائية وتردد أمبير) التي تم إنشاؤها من الخلق المضاد للوعي والعدم وهو ما حدث قبل الانفجار العظيم الأول وطريقة معقدة للغاية ومجردة للشرح باستخدام langauge في الوقت المناسب في المنتدى. أتخيل & # 8217d أنه يتعين علي & # 8217d استخدام إشارات غامضة لأشياء مثل إلغاء الفكر من الوعي المعارض الزائد ورد الفعل المتسلسل للتحولات في الإرادة. إنه & # 8217s يفهم تمامًا فقط أثناء تجربة موت الأنا (أو الموت فعليًا!) نظرًا لأن وعيك موجود في ذلك الواقع غير المادي نفسه الذي تحتويه الفراغات الزمنية في الثقوب السوداء * ولكن بدون حد الصدفة الكونية للوقت & # 8217 ثانية خطي تأثير التسلسل الذي يمنع
على الأقل ليس في هذا الكون على أي حال & # 8230

يتزامن هذا مع نظريتي القائلة بأن المجرات ليست أكثر من جراب بذرة لانفجارات الخلق العالمي في المستقبل & # 8230. أنا & # 8217m سعيد 2 أرى أنني لست الشخص الوحيد الذي يرى هذا الارتباط & # 8230 مواكبة العمل الجيد & # 8230 كريس



انضم إلى 836 مستفيدًا! لا تشاهد أي إعلانات على هذا الموقع ، شاهد مقاطع الفيديو الخاصة بنا مبكرًا ومواد المكافآت الخاصة وغير ذلك الكثير. انضم إلينا على patreon.com/universetoday


الانتماءات

قسم الفيزياء والفلك ، جامعة فاندربيلت ، ناشفيل ، تينيسي ، الولايات المتحدة الأمريكية

مركز الفيزياء الفلكية النسبية ، كلية الفيزياء ، معهد جورجيا للتكنولوجيا ، أتلانتا ، جورجيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

كاران جاني وأمبير ديردري شوميكر

الفيزياء الفلكية النظرية ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، باسادينا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

مختبر الدفع النفاث ، باسادينا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

مساهمات

ساهم جميع المؤلفين بالتساوي في النص والنتائج الأولية.

المؤلف المراسل


قد يكون الثقب الأسود المكتشف حديثًا قد تشكل & # 8216 قبل النجوم والمجرات الأولى & # 8217

لاحظ الباحثون زوجًا واحدًا من النجوم المندمجة مرتين: مرة مباشرة ، ومرة ​​واحدة كـ "صدى" ناتج عن الثقب الأسود.

تاريخ النشر: 30 مارس 2021 الساعة 09:43

قال العلماء إن الثقب الأسود المكتشف حديثًا ، والذي تناهز كتلته 55 ألف مرة كتلة الشمس ، يمكن أن يكون بقايا قديمة نشأت قبل تشكل النجوم والمجرات الأولى.

قال باحثون إن مثل هذا الثقب الأسود قد يكون بذرة الثقوب السوداء الهائلة الموجودة اليوم ويمكن أن تساعد العلماء في تقدير العدد الإجمالي لهذه الأجسام في الكون.

تم نشر اكتشاف الثقب الأسود "ذو الكتلة المتوسطة" أو "Goldilocks" - الذي يختلف عن الثقوب السوداء الصغيرة المصنوعة من النجوم والعمالقة فائقة الكتلة في قلب معظم المجرات - في المجلة. علم الفلك الطبيعي.

يقدر الباحثون أن هناك حوالي 46000 ثقب أسود متوسط ​​الكتلة بالقرب من مجرة ​​درب التبانة. تم اكتشاف الثقب الأسود الجديد من قبل باحثين من جامعة ملبورن وجامعة موناش ، من خلال الكشف عن انفجار أشعة جاما بعدسة الجاذبية.

الانفجار - وميض نصف ثانية من الضوء عالي الطاقة المنبعث من زوج من النجوم المندمجة - كان له "صدى" ناتج عن ثقب أسود متوسط ​​الكتلة ، والذي أدى إلى انحناء مسار الضوء في طريقه إلى الأرض بحيث رأى علماء الفلك نفس الوميض مرتين.

تم تعديل برنامج تم تطويره لاكتشاف الثقوب السوداء الناتجة عن موجات الجاذبية لإظهار أن الوميضين كانا صورتين لنفس الجسم.

اقرأ المزيد عن الثقوب السوداء:

قال المؤلف المشارك في الدراسة ، البروفيسور إريك ثرين ، من جامعة موناش: "هذا الثقب الأسود المكتشف حديثًا يمكن أن يكون بقايا قديمة - ثقب أسود بدائي - نشأ في بدايات الكون قبل تشكل النجوم والمجرات الأولى". "قد تكون هذه الثقوب السوداء المبكرة بذور الثقوب السوداء الهائلة التي تعيش في قلوب المجرات اليوم."

وصفت البروفيسور راشيل ويبستر ، مؤلفة الورقة المشاركة في الدراسة ، النتائج بأنها "مثيرة".

وقالت: "باستخدام مرشح الثقب الأسود الجديد ، يمكننا تقدير العدد الإجمالي لهذه الأجسام في الكون". "لقد توقعنا أن هذا قد يكون ممكنًا قبل 30 عامًا ، ومن المثير اكتشاف مثال قوي."

Reader Q & ampA: ما الحجم الذي يمكن أن يصل إليه الثقب الأسود؟

طلب: فانيسا تايلور ، نوتنغهام

لا يوجد حد نظري أعلى لكتلة الثقب الأسود. ومع ذلك ، فقد لاحظ علماء الفلك أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة (UMBHs) الموجودة في نوى بعض المجرات لا يبدو أنها تتجاوز أبدًا حوالي 10 مليارات كتلة شمسية. هذا هو بالضبط ما كنا نتوقعه من المعدل الذي نعرف أن الثقوب السوداء تنمو به ، بالنظر إلى الوقت المنقضي منذ الانفجار العظيم.

علاوة على ذلك ، تشير الدراسات الحديثة إلى أن UMBH لا يمكن أن تنمو جسديًا أكثر من هذا على أي حال ، لأنها ستبدأ بعد ذلك في تعطيل أقراص التراكم التي تغذيها ، مما يؤدي إلى اختناق مصدر المواد الجديدة.


يقول علماء الفلك إنهم اكتشفوا أكبر اندماج تم اكتشافه بين ثقبين أسودين على الإطلاق

ربما اكتشف علماء الفلك أضخم تصادم بين ثقبين أسودين تم اكتشافهما على الإطلاق ، وهو اندماج فوضوي حدث منذ حوالي 7 مليارات سنة ، ولم تصلنا علاماته إلا للتو. أتاح الحدث الكارثي للباحثين مقعدًا في الصف الأمامي لميلاد أحد أكثر الأشياء مراوغة في الكون.

تضمن العرض البعيد لاعبين رئيسيين: ثقب أسود تعادل كتلته 66 ضعف كتلة شمسنا ، وثقب أسود آخر تبلغ كتلته 85 ضعف كتلة شمسنا. اقترب الاثنان من بعضهما البعض ، وسرعان ما يدوران حول بعضهما البعض عدة مرات في الثانية قبل أن يصطدمان في النهاية معًا في انفجار عنيف للطاقة أرسل موجات صدمة في جميع أنحاء الكون. نتيجة اندماجهم؟ ثقب أسود واحد تساوي كتلته حوالي 142 ضعف كتلة شمسنا.

يمكن أن يكون هذا الاكتشاف كبيرًا لعلماء الفلك. حتى الآن ، كان العلماء قادرين على اكتشاف الثقوب السوداء ومراقبتها بشكل غير مباشر في نطاقين مختلفين الحجم. التنوع الأصغر هو ما بين خمسة إلى 100 مرة كتلة شمسنا. على الطرف الآخر من الطيف ، توجد الثقوب السوداء الهائلة - الأنواع الموجودة في مراكز المجرات التي تبلغ كتلتها ملايين ومليارات المرات من الشمس. على مر العصور ، كان العلماء يحاولون تحديد الثقوب السوداء الموجودة بينهما ، ما يسمى بـ "الثقوب السوداء متوسطة الكتلة" التي تتراوح من 100 إلى 1000 ضعف كتلة الشمس. كان علماء الفلك على يقين من أن هذا النوع يجب أن يكون موجودًا ولكنهم لم يتمكنوا من العثور على أي دليل مباشر على وجودهم. تم رصد عدد قليل من الثقوب السوداء المتوسطة المحتملة ، لكنها لا تزال تعتبر مرشحة.

يقول سالفاتور فيتالي ، الأستاذ المساعد في مختبر LIGO التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، الذي يدرس موجات الجاذبية: "إنها حقًا الحلقة المفقودة بين [الثقوب السوداء] التي تحتوي على] عشرات من الكتل الشمسية والملايين" الحافة. "كان دائمًا محيرًا بعض الشيء أن الناس لم يتمكنوا من العثور على أي شيء بينهما."

مع هذا الاكتشاف ، تم تفصيله اليوم في المجلات رسائل المراجعة البدنية و رسائل مجلة الفيزياء الفلكية، قد يكون لدينا أول اكتشاف لنا لولادة ثقب أسود متوسط ​​الكتلة. يمكن أن يساعد هذا الاكتشاف في تفسير سبب ظهور الكون بالشكل الذي هو عليه - مع تناثر وفير نسبيًا للثقوب السوداء الأصغر وعدد قليل من الثقوب السوداء الهائلة في مراكز المجرات. إحدى النظريات حول الكيفية التي تصبح بها الثقوب السوداء فائقة الضخامة هي أن الثقوب السوداء الأصغر تندمج مرارًا وتكرارًا ، وتتماسك حتى تصبح ضخمة. ولكن إذا كان الأمر كذلك ، فسيتعين وجود ثقوب سوداء وسيطة في مكان ما في الكون. يقول فيتالي: "هذا هو السبب في أن علماء الفلك يبحثون عن هذه الأشياء على نطاق واسع ، لأنها ستساعد في حل هذا اللغز".

مخطط يوضح GW190521 مقارنة بكتل LIGO-Virgo الأخرى اندماج الثقوب السوداء الصورة: LIGO / Caltech / MIT / R. هيرت (IPAC)

لاكتشاف رقصة الثقب الأسود هذه ، قاس العلماء موجات الصدمة الصغيرة الناتجة عن الاندماج. عندما تندمج الأجسام الضخمة بشكل لا يصدق مثل الثقوب السوداء ، فإنها تشوه المكان والزمان ، مما يخلق تموجات في نسيج الكون تنطلق إلى الخارج بسرعة الضوء من الحدث. تُعرف هذه التموجات ، المعروفة باسم موجات الجاذبية ، بأنها عملاقة عندما يتم إنتاجها ، ولكن بحلول الوقت الذي تصل فيه إلى كوكبنا تكون ضعيفة بشكل لا يصدق ويصعب اكتشافها بشكل لا يصدق.

أصبح العلماء بارعين جدًا في اكتشاف موجات الجاذبية الصغيرة هذه بفضل المراصد في الولايات المتحدة وإيطاليا. تم تصميم المراصد المعروفة باسم LIGO و Virgo خصيصًا لاكتشاف هذه الموجات متناهية الصغر من الاندماجات الكارثية - من خلال قياس كيفية تأثير التموجات على المرايا المعلقة هنا على الأرض. منذ أن قام LIGO بأول اكتشاف لموجات الجاذبية في عام 2015 ، حققت المراصد سيرة ذاتية رائعة ، حيث اكتشفت ما يقرب من 67 اندماجًا للثقوب السوداء والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء المندمجة مع النجوم النيوترونية.

على بعد 5.3 مليار فرسخ فلكي ، يعد الاكتشاف المعلن اليوم أيضًا أبعد عملية اندماج اكتشفها LIGO و Virgo على الإطلاق ، حيث استغرقت الأمواج 7 مليارات سنة للوصول إلينا. تم اكتشاف هذا الحدث ، المسمى GW190521 ، في 21 مايو 2019 ، وكان خافتًا لدرجة أنه كان من الممكن تفويته بسهولة. لم يلتقط LIGO و Virgo سوى أربع موجات صغيرة من الاندماج في كاشفاتهما ، وهي اضطرابات استمرت عُشر ثانية فقط. Scientists working with the data used four different algorithms to find the wiggles, ultimately allowing them to pinpoint the masses of the merger and just how much energy was released. “During the process of the collision, the equivalent of seven times the mass of our Sun was destroyed and became energy leaving the system, so it’s pretty impressive in terms of energetics if you think about it,” Vitale says. “The equivalent of seven Suns was destroyed in a very small fraction of a second.”

Because of the small detection, the LIGO and Virgo astronomers are considering the possibility that they may not have actually seen a massive black hole merger, but have instead picked up waves from a collapsing star or some other weird phenomenon. However, the black hole merger is the explanation that is the simplest and makes the most sense for what they’ve observed. Astronomers estimate that mergers like this one are more rare than the smaller black hole mergers that LIGO and Virgo have seen, which would explain why it’s taken a while for the observatories to pick this kind of black hole up. “For every event like this one, there will be roughly 500 mergers of smaller black holes, so it’s very rare,” Vitale says.

But Vitale expects to see mergers like this again. Right now, LIGO and Virgo are not making observations, but the two facilities will be back online by the end of next year with some upgrades, making their instruments even more sensitive than before. “We should be able to detect more of this extremely heavy object, and then we’ll be able to say a bit more about their origins, where they come from, how rare they are, and their properties,” Vitale says. “So we’ll really able to probe the life and death of these black holes.”


*FOUR* new black hole mergers have been found blasting out gravitational waves!

If you’re a fan of ridiculously colossal over-the-top blasts of energy screaming away in the cosmos, you’re in luck: Astronomers just announced the discovery of أربعة new gravitational wave detections, meaning four new sets of merging black holes found out in the Universe!

This brings to 11 the total known merger events detected this way. Mind you, the first ever seen was in September 2015, so this is a brand-new field of astronomy… though it’s been decades in the making.

For background: When the first discovery was announced in February 2016, I wrote a primer with all the info you need to understand gravitational waves. In a (perhaps overly simplified) nutshell, one of the predictions of Einstein’s General Relativity is that spacetime is in some sense a thing itself, like a fabric in which everything is embedded. Any time an object is accelerated it shakes that fabric, with the force of that shake depending on the object’s mass and how much it’s accelerated. The more massive and the more rapid the acceleration, the stronger the shaking.

Artwork depicting two black holes orbiting each other. Note the spins don't align. Credit: LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)

In astronomy, you don’t get that combination any better than two black holes spiraling together and merging into one. They can be many times more massive than the Sun, and just before they merge they accelerate each other to very nearly the speed of light. Whipping around that rapidly they create a powerful series of ripples that expand outward: gravitational waves. They literally compress and expand space as they pass through it. They get weaker with distance, making them difficult to detect over hundreds of millions of light years, but astronomers have been trying since the 1960s to see them. The Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (or LIGO) was the first observatory to successfully detect them.

Even then it took a while. Over the years various upgrades to LIGO have made it more sensitive, and it was after one such upgrade that it was switched back on and almost immediately found its — and humanity’s — first solid detection of a pair of black holes merging. Since that time a second observatory called Virgo also came online, and with their combined powers more detections are being made.

These new discoveries come from observations already taken which has been reanalyzed with new computer algorithms. (Note: The paper with all this info hasn’t been peer-reviewed yet, but given the nature of the discovery I suspect not much will need to be changed… but to be clear it has not been published in a scientific journal yet.) As a test, the team of scientists was able to recover the seven previously known mergers (including the amazing event from early August 2017 when gravitational waves were detected from two merging neutron stars).

But they also found four signals that were missed before, bringing the total known binary black hole mergers to an even ten.

The eleven known mergers that have produced gravitational waves, including ten from black holes and one from neutron stars. Each one is shown as the two component masses merging (upward curved arrow) to form a new, more massive object. The objects labeled EM are comparison examples detected using light (electromagnetic waves), not gravitational waves. Credit: LIGO-Virgo / Frank Elavsky / Northwestern U.

The four new events are called GW170729, GW170809, GW170818, and GW170823 (for Gravitational Wave and the date it was detected in yymmdd format). They are all cool, but GW170729 stands out.

For one thing, the masses of the two black holes in this event are by far the highest ever seen by LIGO. They were 50.6 and 34.3 times the Sun’s mass each (with some uncertainty), making them very big stellar-mass black holes. Also, from the strength of the signal the distance to them is inferred to be a whopping 9 billion light years — two-thirds of the way across the visible Universe! That’s very exciting, because it means we can actually detect such events at cosmological distances, so far from us that the Universe has changed measurably over the time it took the signal to reach us.

This next part is what makes the hair on the back of neck stand up. When two black holes merge, a fraction of their mass is converted into energy in the form of gravitational waves. That fraction is only a few percent, but we’re talking about تسربت masses here. Then when you calculate the energy radiated away by using E=mc 2 , the numbers are teeth-chilling.

In the case of GW170729, the final mass of the black hole after the merger was 80.3 times that of the Sun. The math isn’t straightforward, but this means that about 4.8 times the mass of the Sun was converted directly into energy in the merger event. When you do the calculation, that means the total energy radiated was about 9 x 10 47 Joules.

Yegads. That number is terrifyingly huge. Over its entire 10 or so billion year lifetime, the Sun will emit something like 1 x 10 44 Joules of energy. That black hole merger emitted nearly ten thousand times that much energy in a fraction of a second.

That sound you hear is me running around in circles and screaming incoherently.

Yeah. That’s a lot of energy. And it’s released fast. Black holes, man. Black holes.

Artwork showing a newly-formed black hole with material swirling around it, and jets of energy and matter blasting away from its poles. Credit: NASA/CXC/M.Weiss

The team was also able to find more events that might be real, but they can’t confirm with enough confidence to say they are. Call them marginal detections, and there are 14 in total. Perhaps future analysis will be able to confirm or reject some of those as well, too.

Also of note is that an event in 2015, provisionally dubbed LVT151012 (LVT for "LIGO Virgo Trigger"), wasn’t certain enough at the time to say it really was a black hole binary merger. The new method يفعل show it was statistically very likely to be real, so they redub it GW151012, and to be fair don’t count it as a new detection, instead including it among the seven previously known mergers.

These new detections also put some limits on the rates of these events, too, given the number of mergers they detect over a certain time and out to a certain distance. This is measured in number of events that occur per year per volume of space, and in this case specifically it’s a BIG volume: a cube over three billion light years on a side.

Doing the math, they find that black hole mergers occur somewhere between 10 – 100 times per year in that volume. Neutron star binary mergers happen somewhere between 100 and 4000 times per year in that same volume (remember, only one of these has been seen so far, so there’s a decent uncertainty to that rate). We’ve never detected a black hole eating a neutron star, which puts an upper limit to these kinds of events at 600 or so per year in that same volume — that means that if there were more than that we’d have seen one by now.

I have to say, this is very exciting. When the first black hole merger was detected we knew it was a door opening on an entirely new field of astronomy. When the neutron star merger was seen — and, for the first time, detected by the light it gave off by other telescopes — we knew we were seeing that door thrown open even more.

These new results are astronomers walking up to that doorway and taking that first step through. What will we see when we get a really good look around?


2. Methodology

As shown diagrammatically in Figure 1, the maximum budget for producing mergers of BBHs from stellar evolution can be calculated as

with three astrophysical constraints,

is the number of progenitor stars per unit stellar mass that will result as black holes. We utilize the piecewise initial stellar-mass function ξ(م) of Kroupa (2001) and include the numerical treatment that finds maximum star mass مالأعلى, given a fundamental cutoff at 1000 م (Kroupa & Weidner 2005). The choice for progenitor mass مس is determined by the desired black hole mass مBH. We use results from the population synthesis code of Spera & Mapelli (2017) to find the mapping between the mass of progenitor star and remnant black hole (for simplicity, excluding the treatment of the pair-instability mass gap on مBH). For the massive stars that produce LIGO black holes, this mapping can vary significantly with the assumed metallicity, ض/ض, of the progenitor stars that were born at epoch . This dependence is related to the assumed BBH formation channel, and sets a relation, , between metallicity and the number of massive stars.

شكل 1. Diagram of stellar budget for merging black holes at different snapshots of time.

The fraction of progenitor stars in a tight binary is set by the parameter . While 70% of O-stars within the Milky Way are essentially binaries, this fraction is lower for the ones that are tightly bounded with orbital period of days (Sana et al. 2012). Such binaries provide a favorable chance for LIGO black holes. Therefore, unless stated otherwise, we adopt Fbs = 0.1 throughout this study.

The efficiency for converting binaries of massive stars into gravitationally bound BBH sources is captured by . This free parameter solely depends on the assumed formation channel. From the asymmetric collapse, the remnant formed as black hole can get a natal kick (Hoogerwerf et al. 2001), thus decreasing the fraction ( BBH) of BBHs from two progenitor massive stars. If LIGO's BBHs are formed through dynamical capture (Rodriguez et al. 2016), then أ0 could be the separation at the last encounter (provided there is no third-body interaction), and BBH will be the fraction of black holes that will find such a coalescing partner.

From the LIGO observations, we cannot infer the initial separation أ0 at , the instance when the two black holes become gravitationally bound. Therefore, in this study, we adopt a delta function for a given choice of the initial BBH separation أ0 (au). This simple assumption allows us to provide an upper limit on the maximum أ0, regardless of an underlying astrophysical distribution for binary separation.

Assuming a circular orbit and absence of any external influence, the separation أ0 sets a bound on Δرmerge (Peters 1964). As the time from the birth to collapse, , we can assume that the progenitor stars were formed at . The number of progenitor stars in the universe at this instance can be found through stellar formation rate, ψ(ض) (see Equation (16) of Madau & Dickinson 2014). This sets the second constraint, , which relates أ0 with the production of progenitor stars. As we are using cosmic star formation rate at an earlier epoch, , to calculate the LIGO event rate at there will be a time lag for the corresponding ψ. Furthermore, the observed redshift of LIGO detections provides a constraint, , on the maximum value of أ0 such that the merger time, Δرmerge, is less than the Hubble time at that redshift.


Primordial origins?

Another way to explain how both regular supermassive black holes and possibly stupendously large black holes formed hinges on so-called primordial black holes, Carr explained. Prior work speculated that within a second after the Big Bang, random fluctuations of density in the hot, rapidly expanding newborn universe might have concentrated pockets of matter enough for them to collapse into black holes. These primordial black holes could have served as seeds for larger black holes to form later on.

If primordial black holes do exist, they might help explain what dark matter is. Although dark matter is thought to make up most of the matter in the universe, scientists don't know what this strange stuff is made of, as researchers still have not seen it it can currently be studied only through its gravitational effects on normal matter. The nature of dark matter is currently one of the greatest mysteries in science.

"There has been a lot of interest in whether primordial black holes of modest mass could provide the dark matter," study co-author Luca Visinelli, a particle astrophysicist at the University of Amsterdam, told Space.com.

One way to detect stupendously large black holes is through gravitational lensing. According to Albert Einstein's theory of general relativity, the greater the mass of an object, the more it warps space-time around itself, and so the stronger the object's gravitational pull. Gravity can also bend light, so objects seen through powerful gravitational fields, such as those produced by black holes, are lensed. The researchers said that recent work has focused on finding gravitational lensing effects from smaller bodies, but they suggested that such research could look for stupendously large black holes as well.

Another way to detect stupendously large black holes is through the effects they would have on their environment, such as gravitationally distorting galaxies. These black holes could also generate heat, light and other radiation as they consume matter that astronomers could detect.

Aside from primordial black holes, another potential candidate for dark matter are so-called weakly interacting massive particles (WIMPs). If WIMPs exist, they would be invisible and largely intangible, but previous research suggested that if two WIMPs ever collided, they would annihilate one another and generate gamma rays, providing a way for scientists to spot them indirectly. The powerful gravitational pulls of stupendously large black holes would gather a halo of WIMPs around them, and the high-energy gamma rays that could result from WIMP annihilation might help scientists discover stupendously large black holes, Visinelli said.

All in all, "we know that black holes exist over a vast range of masses, so it's natural to ask if there is any natural upper limit," Carr said. "Some people may be skeptical about the existence of SLABs on the grounds that they would be hard to form. However, people were also skeptical about intermediate-mass and supermassive black holes until they were found. We do not know if SLABs exist, but we hope our paper will motivate discussion among the community."

The scientists detailed their findings online Aug. 18 on the preprint database arXiv and submitted the study for formal peer review.

Follow Charles Q. Choi on Twitter @cqchoi. Follow us on Twitter @Spacedotcom and on Facebook.


شاهد الفيديو: Roefel Beerse: Kan jij de bal in de lucht houden? (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Alahhaois

    إنه لأمر مؤسف أنني لا أستطيع التحدث الآن - لا بد لي من المغادرة. لكنني سأكون حراً - سأكتب بالتأكيد ما أفكر فيه في هذه المسألة.

  2. Arlice

    في رأيي لم تكن على حق. أقترح ذلك لمناقشة.

  3. Bradd

    أهنئني ولد ابني!

  4. Ingel

    أعتقد أن هذا موضوع مثير للاهتمام للغاية. أدعو الجميع إلى القيام بدور نشط في المناقشة.

  5. Maldue

    بالتأكيد. وأنا أتفق مع قول كل أعلاه. يمكننا التواصل حول هذا الموضوع. هنا أو في PM.

  6. Yozshunos

    أنا على دراية بهذا الموقف. يمكن للمرء مناقشة.

  7. Maximilian

    رائع. ولا يمكنك المجادلة :)



اكتب رسالة