17 август 2018
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Струя плазма изглежда се движи 5 пъти по-бързо от светлината

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 25 май 2017 в 00:05177610
Снимка: NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Една енергийна струя, която пронизва космоса, изстрелвайки се от най-голямата черна дупка в познатата ни Вселена - в центъра на галактиката М87 - показва невероятен фокус.

От Земята изглежда, че скоростта му е по-висока от скоростта на светлината, съобщава New Scientist.

Всъщност, почти пет пъти по-бързо, както е измерено от космическия телескоп "Хъбъл". Този факт се наблюдава за първи път през 1995 г. в галактиката М87, но е наблюдаван и в много други галактики. Това може да преобърне цялата ни представа за реалността. Нищо не може да пробие границата на скоростта на светлината, нали? Не може просто така да се да пренебрегват законите на физиката. Засега.

Свръхмасивните черни дупки в центъра на галактиките

Ние знаем как се образуват повечето черни дупки във Вселената - от смъртта на много масивни звезди (може би 20 пъти масата на нашето Слънце и нагоре). Тези звезди са свършват горивото си за ядрените си реакции по-бързо от всички останали звезди - в рамките само на няколко милиона години - и когато горивото свърши, звездите се свиват. Със свиването температурата на сърцевината им се повишава, а фотоните с енергия по-голяма от 511 KeV se сблъскват, образувайки електрон-позитронна двойка, което води до катастрофално намаляване на налягането и по-нататъшният колапс под влиянието на собствената гравитация на звездата. И нищо не остава вътре в нея, нито атоми, нито ядра, дори кварките и глуоните, могат да се изправят срещу неминуемото й превръщане в черна дупка

Тъй като в центъра на галактиките има най-гъсто струпване на звезди, сега в почти всяка галактика има в ядрото си масивна черна дупка, образувана след сливането на много други черни дупки. Така например, в центъра на Млечния път има черна дупка с маса около 0.1% от масата на нашата галактика, което е 4 милиона пъти масата на Слънцето. Да се определи наличието на черна дупка е много лесно чрез изследване на траекторията на движение на звездите, върху които въздейства гравитацията на невидим обект.

Източник: Andrea Ghez et al. / KECK / UCLA Galactic Center Group

Нашата черна дупка с около 0,1% от общата маса на Млечния път обективно никак не е малко, имайки предвид, че има между 200 - 400 милиарда звезди в нашата галактика. Според астрономите нашата галактика не е от най-големите, а нашата черна дупка всъщност е сред малките, в дъното на скалата на свръхмасивните дупки.

Най-голямата черна дупка

Например, недалеч от нас, в клъстера Дева е гигантската галактика Messier 87, която е около 200 пъти по-голяма от нашата и е само на 53 милиона светлинни години от нас.

За първи път през 1918 г. от нея е наблюдавана струя материя с дължина около 5-6000 светлинни години. Това е грандиозна аномалия, която се вижда на снимката долу,

Източник: Hubble Space Telescope / NASA / Wikisky, via Wikimedia Commons user Friendlystar.

М 87.  Източник: NRAO / Very Large Array (VLA).

M87 е специална, защото е сравнително близо в сравнение с другите галактики, което я прави лесна за изучаване. През 1999 г. астрономите използват Хъбъл, за да снимат струята четири години, за да се видят пулсациите на плазмата. През 2013 г. Айлийн Майер (Eileen Meyer) от Университета на Мериленд, Балтимор Каунти продължава и вече има 13-годишна поредица изображения , които показват, че плазмата може да се движи в свределообразни спирали.

Ядрото на М87: Горе вляво, а изображение от VLA на галактиката показва радиоизлъчването на струи в мащаб от около 200 000 светлинни години. В концепцията на художника (фонът) черната дупка, показана в центъра е около два пъти размера на нашата Слънчева система, една малка част от размера на галактиката, но около шест милиарда пъти масата на Слънцето. Източник: Бил Saxton, NRAO / AUI / NSF

По-бързо от скоростта на светлината?

Известно е, че черната дупка в центъра на галактиките периодично поглъщат звезди и газови облаци. При поглъщане на заобикалящата ги материя те я нагряват и изхвърлят част от нея навън във вид на мощен и плътен газов поток. Тези струи се изстрелват със скорости в близост до - но не по-бързо от - скоростта на светлината.

Сега учените изследват снимки на M87 от телескопа "Хъбъл" , правени от него в продължение на няколко години.

Тези изображения, заснети в ултравиолетова светлина от космическия телескоп "Хъбъл" разкриват струя светещ газ изхвърлен от ядрото на гигантската елиптична галактика М87. M87 се намира 54 милиона светлинни години от нас в клъстера Дева. Потокът идва от възел горещ газ, наречен HST-1, вътре в струята. Струята се захранва от материала около свръхмасивната черна дупка в галактиката, един от най-масивните черни дупки, открити досега. Източник: NASA, ESA, and J. Madrid (McMaster University)

Наблюденията с телескопа "Хъбъл" през 1999 г. показват, че струята се движи с 5.56 пъти скоростта на светлината. Все пак, това е илюзия, причинена според преобладаващото мнение от факта, че струята е насочена в нашата посока. 

През телескопа потокът плазма от M87 се вижда почти точно по продължение на нашата зрителна линия, малко под ъгъл надясно.

Първото теоретично обяснение на това явление е дадено от английския астрофизик Мартин Рийс (Martin Rees) през 1966 г. Ето как обяснява той този ефект. Да си представим, че имаме изхвърляне на (струя) материал от центъра на някакъв източник, движещ се с достатъчно висока (но естествено под тази на светлината) скорост под  някакъв ъгъл спрямо зрителнато линия. Измерената величина е скоростта на движение на проекцията на струята върху равнината на изображението (т.е. равнината, перпендикулярна на линията на зрението).

Проекцията на скоростта, измерена от наблюдателя, ще бъде по-голяма от реалната скорост. И при подходящ наклон, скоростта на проекцията може да се окаже по-висока от скоростта на светлината.

Възможно е тогава да се окаже вярна теорията, че квазари, радиогалактики и обекти BL Lacertae (силно променливи извънгалактически обекти) всъщност да са едни и същи активни галактики, наблюдавани само от различни гледни точки.

Ако ъгълът α е близо до 90º, разминаването между скоростта на потока и скоростта върху проекцията ще бъде много по-голямо.

При при тези първи опити да се обясни свръхсветлинната скорост на движение с помощта на релативистичната посока на потока частици възниква усложнение - изненадващо голяма част от компактните източници показват свръхсветлинна скорост на движение, докато според прости геометрични аргументи се оказа, че само няколко процента от тези обекти трябва да са ориентирани случайно почти по протежение на зрителната линия.

Така наречените унифицирани модели, които интерпретират разнообразието на наблюдаваните свойства като обикновени геометрични ефекти се оказват само частично успешни. В най-простата си форма сега това се обяснява наблюдаваното отношение между видимата скорост и Доплеровото усилване на светимостта.

Квазарът 3C273. Районът точно зад хоризонта на събитията на черната дупка свети много ярко в рентгеновия диапазон (оцветен в жълт цвят). Вижда се и струята. Източник: Нubble

В радиогалактиката ЗС 120 например, релативистичният поток се простира на най-малко няколко килопарсека (един килопарсек е 3,26 милиона светлинни години) далеч от ядрото. Малко е вероятно уникалният обект ЗС 120 просто случайно да се е оказал в правилната посока ориентиран, за да демонстрира свръхсветлинна скорост на движение. Подобно уникален е ЗС 273. Това е най-яркият квазар в небето на всякакви дължини на вълните. Вероятността е малка този уникален обект да е правилно ориентиран по продължение на зрителната линия, за да се наблюдава свръхсветлинно движение, освен ако, разбира се, светимостта на оптичните, инфрачервените, рентгеновите и гама-диапазоните също да се подлагат на Доплеровото усилване. Но ЗС 273 е уникален дори и по интензивност на линиите на лъченията и е трудно да си представим сценарий, който линиите на излъчванията се усилват от обема на релативистичното движение, подчертава астрономът Халтън Арп (Halton Arp).

Така че може да се каже, че проблемите с наблюдението на свръхсветлинни скорости в астрономията не са напълно решени. 

Източници:

Weird energy beam seems to travel five times the speed of light

The Largest Black Hole In the Known Universe, Ethan Siegel

Messier 87 Shows Off for Hundreds of Earth-bound Astronomers

Сверхсветовой источник в Галактике, К.А.Постнов


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Виц на деня: 9 август
Виц на деня: 9 август
09 август 2018 в 15:215038
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.