Hiiglaslike mustade aukude leidmiseks alustage meie päikesesüsteemi keskpunktist

Veebilaadne struktuur, mille keskel on Maa, lainelised jooned ja väikesed teravatipulised torud udusel taustal.

Kunstniku kontseptsioon pulsaride massiivist, mida kasutatakse süsteemis, et leida miljardeid kordi meie päikese massiga mustad augud. Parim koht alustamiseks? Üks idee on kasutada meie päikesesüsteemi gravitatsioonikeskust. Pilt David Championi kaudu/Vanderbilti ülikool.


Mustad augudon kohad, kus gravitatsioon on nii tohutu, et valgus ei pääse välja. Theaegruumiümbritsevad mustad augud on väändunud. Viimastel aastakümnetel on astronoomid hakanud uskuma, et suurimad mustad augudülimassiivnemustad augud – asuvad enamiku galaktikate südames. Igaüks neist on miljoneid või miljardeid kordi suurem kui meie päikese mass. Kuid paljud ülimassiivsed mustad augud jäävad avastamata. Kuidas saavad teadlased neid leida? Sisenemagravitatsioonilained, lainetab aegruumi, teoretiseeriti juba Albert Einsteinist, kuid seda on täheldatud alles alates 2015. aastast. Astronoomid ütlevad nüüd, et võime leida ülimassiivseid musti auke, jälgides nende gravitatsioonilainete mõju valgussähvatuste ajastusele.pulsarid. Seda uurimistööd tehes väidavad need teadlased, et nad on täiustanud ka meie teadmisi gravitatsioonikeskusest – võibarükeskus– meie päikesesüsteemist.

Uus uuring pärinebStephen Taylor, Vanderbilti Ülikooli ja Põhja-Ameerika Nanohertsi Gravitatsioonilainete Observatooriumi füüsika dotsent (NANOGrav) koostöö. Taylor selgitas avalduses:


Kasutades Linnutee galaktikas vaadeldavaid pulsareid, püüame olla nagu ämblik, kes istub vaikuses oma võrgu keskel. See, kui hästi me Päikesesüsteemi barütsentrist aru saame, on ülioluline, kui püüame tajuda isegi väikseimatki võrgu kipitust.

See uus tehnika ülimassiivsete mustade aukude leidmiseks oliteatas30. juunil 2020 Vanderbilti ülikooli poolt.

Theeelretsenseeritudpaber, milles kirjeldati üksikasjalikult nende leideavaldatudsisseAstrofüüsika ajakirimullu 21. aprillil.

Gravitatsioonilaineid – lainetust aegruumis – saab tekitada üksteise ümber tiirlevate mustade aukude paarid. Nende lainetuste leidmiseks mõõdavad Taylor ja tema kolleegid pulsaride regulaarseid valgussähvatusi, mis onneutrontähedmis pöörlevad ülikiiresti ja paiskavad välja valguskiire sarnaselt kosmilise tuletorniga. Teadlased otsivad NANOGravi andmete abil muutusi nende välkude saabumissageduses. Nagu kellad, mis hoiavad täiuslikult aega, kiirgavad pulsarid teadaolevalt oma sähvatusi äärmiselt korrapäraselt (sellepärast arvati esmasel avastamisel, et need võivad olla tulnukate kunstlikud signaalid). Nii et väikesed kõrvalekalded pulsari muidu korrapärasest vilkumisest võivad viidata gravitatsioonilainete möödumisele.


Päikesesüsteemi planeedid, mis on kujutatud kiigel.

Selgub, et Päikesesüsteemi täpne gravitatsioonikeskus – barütsenter – ei asu uue uuringu kohaselt päikese keskel, vaid pigem umbes 330 jala (100 meetri) kõrgusel päikese pinnast. Pilt Tonia Kleini kaudu/ NANOGrav Physics Frontier Center/Vanderbilti ülikool.

Aastalavaldusnendelt teadlastelt ütles Taylor, et mõistab selle täpset asukohtabarükeskusPäikesesüsteemi osa aitab otsida gravitatsioonilaineid supermassiivsetest mustadest aukudest. Mis on barütsenter täpselt? Võib-olla teate, et – nagu näiteks Maa-Kuu süsteemis – ei tiirle Kuu Maa keskpunkti ümber. Selle asemel tiirlevad nii Maa kui ka Kuu ümber barütsentri ehk süsteemi ühise raskuskeskme. Maa-kuu süsteemis asub raskuskese ehk barütsenter Maa sees, kuid mitte Maa keskmes. See on umbes 2902 miili (4671 km) kaugusel Maa keskpunktist ehk umbes 75% teest Maa keskpunktist maapinnani.

Samuti ei asu meie päikesesüsteemi barütsenter ehk massikese keset päikest. Uue uuringu kohaselt on see päikesepinna lähedal, umbes 330 jala (100 meetri) kõrgusel päikese pinnast. Nende teadlaste avaldus nimetas seda punkti 'absoluutse vaikuse asukohaks meie päikesesüsteemis'.

Seega aitab Päikesesüsteemi täpse gravitatsioonikeskme asukoha mõistmine teadlastel mõõta mööduvatest gravitatsioonilainetest põhjustatud pulsarsähvatuste väga kergeid, kuid tuvastatavaid muutusi. Seda asukohta on varem hinnatud, kasutades andmeid alatesDoppleri jälgimine. See annab päikese ümber tiirlevate objektide asukohad ja trajektoorid. Kuid see võib põhjustada vigu ja ebajärjekindlaid tulemusi, näidates tõendeid gravitatsioonilainete kohta, mida tegelikult pole. KaasautorJoe Simonütles:


Konks on selles, et masside ja orbiitide vead toovad kaasa pulsari ajastuse artefaktide, mis võivad tunduda gravitatsioonilainetena.

Sinised spiraalid, mis ümbritsevad kahte väikest musta kera, mille taustal on tähed.

Kahe teineteise ümber tiirleva musta augu tekitatud gravitatsioonilainete graafiline kujutamine. Pilt LIGO/ T. Pyle/ kauduTeadus.

Kaks musta kera, mis on põimitud teise musta kera ümbritsevasse punasesse materjalikettasse.

Kunstniku kontseptsioon omapärasest mustade aukude süsteemist, milles 2 väikest musta auku ühinevad kolmandat ülimassiivset musta auku ümbritsevas kettas. Kõige massiivsemate mustade aukude leidmiseks mõõdavad teadlased pulsaridest tulevate valgussähvatuste ajastust, mida mõjutavad gravitatsioonilained. Pilt läbiCaltech/ R. Hurt (IPAC).

JuhtautorMichele Vallisnerilisas:


Me ei tuvastanud Päikesesüsteemi mudelite vahel gravitatsioonilainete otsingutes midagi olulist, kuid meie arvutustes ilmnes suuri süstemaatilisi erinevusi. Tavaliselt annab rohkem andmeid täpsema tulemuse, kuid meie arvutustes oli alati nihe.

Kuidas võtavad teadlased arvesse varasemaid vigu ja ebakõlasid ning parandavad gravitatsioonilainete tuvastamise täpsust? Nad otsustasid proovida teistsugust lähenemist, otsides samal ajal gravitatsioonilaineid ja Päikesesüsteemi täpset gravitatsioonikeskust. Ja see töötas. Nad suutsid isegi täpselt määrata Päikesesüsteemi raskuskeskme 100 meetri täpsusega! Päikesesüsteemi täpne gravitatsioonikese ei asu Päikese keskel, nagu võiks arvata. See on tegelikult ainult umbes330 jalgapaberi järgi päikese pinnast kõrgemal. See lahknevus on tingitud suurima planeedi Jupiteri tohutu massi mõjust. Taylor ütles:

Meie täpne vaatlus galaktikas hajutatud pulsaridest on end kosmoses paremini lokaliseerinud kui kunagi varem. Sel viisil gravitatsioonilaineid leides saame lisaks muudele katsetele terviklikuma ülevaate kõigist erinevat tüüpi mustadest aukudest universumis.

Naeratav mees, käed risti.

Stephen Taylor Vanderbilti ülikoolist, uue uuringu kaasautor. Pilt läbiVanderbilti ülikool.

Alles paar päeva tagasi oli seeteatatudet astronoomid olid esimest korda täheldanud musta augu ühinemisel tekkivat nähtavat valgust. Selles süsteemis ühinevad kaks väiksemat musta auku materjalikettas, mis ümbritseb ülimassiivset musta auku 12,8 miljardit.valgusaastadära. Selliseid ühinemisi on nende tekitatud gravitatsioonilainete abil tuvastatud varemgi, kuid see oli esimene kord, kui nähti ka sähvataolist nähtava valguse fenomeni. Valgus tuleb suuremat musta auku ümbritsevast gaasilisest materjalikettast, mitte mustade aukude endi seest.

NANOGrav jätkab täiendavate pulsariajastusandmete kogumist ja astronoomid on kindlad, et see toob kaasa supermassiivsemate mustade aukude ühemõttelise avastamise.

Alumine rida: Uus uuring ütleb, et parim viis kõige massiivsemate mustade aukude leidmiseks on mõõta gravitatsioonilaineid Päikesesüsteemi täpses gravitatsioonikeskmes.

Allikas: Päikesesüsteemi efemeriidide määramatuse modelleerimine jõuliste gravitatsioonilainete otsingute jaoks pulsarajastusmassiividega

Vanderbilti ülikooli kaudu