Сверхмассивная черная дыра

Автор: Ярослав Космос . Опубликовано в категории: Статьи: Астрофизика

1 1 1 1 1 Рейтинг 5 [7 Голоса (ов)]

Схема сверхмассивной черной дыры вместе со своим аккреационным диском.

СверхМассивная Черная Дыра (СМЧД) - разновидность черной дыры массой более 106(десять в шестой степени) солнечных масс.

СМЧД находятся в центрах многих крупных галактик, включая нашу галактику Млечный Путь. СМЧД также являются основой квазаров, яркость которых напрямую зависит от аккреции (поглощения) больших объемов вещества.

Формирование сверхмассивных черных дыр

СМЧД отличаются от черных дыр (ЧД) звёздных масс, собственно, огромной массой и, возможно, способом своего образования. Черная дыра звёздных масс - образуется путём коллапса массивной звезды (более 3-х масс Солнца), - способ же образования сверхмассивной черной дыры - до сих пор неизвестен. Ни одна из версий образования СМЧД пока не получила убедительных доказательств.

На данный момент обнаружены два вида ЧД, ЧД звёздных масс и сверхмассивные. О процессе формирования ЧД звездных масс ученым известно достаточно много, формирование же СМЧД - одна из главных загадок астрофизики.

    Возможные варианты образования СМЧД:
  • образуются из обычных ЧД путем наращивания массы в богатых пылью и газом регионах Вселенной.
  • из гипотетических ЧД средних масс.
  • возникают напрямую из больших количеств газа и пыли.

ЧД средних масс (массой менее 105 и гораздо массивнее обычных ЧД звездных масс, еще их называют черные дыры промежуточных масс) - пока не обнаружены (хотя, по теории возникновения СМЧД их должно быть очень много) и кандидатов на этот вид ЧД единицы, что противоречит наблюдаемым количествам их якобы потомков - СМЧД.

UPDATE 15.02.2017: В феврале 2017 года исследование выявило ЧД промежуточных масс в центре гигантского скопления 47 Тукана.

И в тоже время в 2016 году поступили данные о возможном обнаружении процесса рождения СМЧД в ранней Вселенной напрямую из гигантских облаков газа. Но для уверенного утверждения, что газ напрямую коллапсирует в СМЧД, пока еще мало данных. Возможно телескоп Джеймс Уэбб прольет свет на эту проблему.

Сверхмассивная черная дыра в представлении художника.

Физические характеристики

Гравитационный радиус сверхмассивной ЧД (собственно, как и любого другого тела) - считается по формуле:

rg=2Gm/c2      (м)

G (гравитационная постоянная) = 6,67408(31)·10−11

с - скорость света в вакууме = 299 792 458 м/с

m - масса тела (кг), для которого считается радиус

В астрофизике чаще используют такую формулу :

rg ≈ 2,95 (m/Мʘ)      (км)

m - масса тела (кг), для которого считается радиус

Мʘ - масса Солнца

Для любых невращающихся черных дыр гравитационный радиус больше их фактического радиуса и является также и горизонтом событий.

Из этой формулы выходит, что СМЧД массой 20 млрд. солнечных масс (такая как, например, в галактике NGC 4889) будет иметь горизонт событий приблизительно 6 млрд. километров - это приблизительный радиус орбиты Плутона. При таком объеме средняя плотность будет крайне малой, даже меньше плотности воздуха.

Не стоит, однако путать эту плотность с плотностью СМЧД, она намного выше, если такое понятие как плотность вообще существует при таких массах.

Также неизвестно из чего состоит сама ЧД, как себя ведет и во что превращается в итоге вещество при экстремально высоких давлениях - не изучено, экспериментально достичь таких давлений на Земле, скорее всего, - невозможно.

Активные ядра галактик

Если СМЧД активно поглощает пыль, газ и/или близлежащие звезды, и вследствии этого - сильно излучает в различных диапазонах, - такая черная дыра классифицируется как активное ядро галактики (АЯГ). А сами АЯГ делятся на подвиды: квазары, сейфертовские, лацертиды и радиогалактики.

Активные ядра галактик - самые яркие объекты во Вселенной. Например, квазары имеют болометрическую (то есть во всех диапазонах) светимость 1046 — 1047 эрг/с. Это в 1012 раз больше, чем излучает наше Солнце. Интересной космологической загадкой является отсутствие квазаров ближе, чем на расстоянии 3 млрд. св. лет. Есть мнение, что когда у квазара, да и у любого ядра активной галактики заканчивается или резко уменьшается количество вещества, которое он поглощает, - тогда СМЧД в центре успокаивается и галактика становится обычной, такой, как наша, - спокойная галактика Млечный Путь.

Также как и у любого другого тела во Вселенной у сверхмассивной черной дыры могут быть спутники. Это могут быть как обычные черные дыры звездных масс, так и другие СМЧД.

 

 

2017-02-26 12:30:10 Статья подробно описывает сверхмассивные черные дыры, их разновидности, свойства и поведение.
AstroNews Logo

Комментарии  

 
Гришин_С_Г
0 #1 Гришин_С_Г 01.02.2017 21:15
Откуда двоечка? Ведь V^2xR = GxM.
Цитировать Сообщить модератору
 
 
Rej
+1 #2 Rej 01.02.2017 21:25
Цитирую Гришин_С_Г:
Откуда двоечка? Ведь V^2xR = GxM.

Всё там верно. Это формула гравитационного радиуса: https://ru.wikipedia.org/wiki/Гравитационный_радиус
Цитировать Сообщить модератору
 
 
Гришин_С_Г
0 #3 Гришин_С_Г 01.02.2017 21:34
Да знаю я эту формулу. Потому и спрашиваю: "Откуда двоечка?"
Цитировать Сообщить модератору
 
 
Ярослав Космос
+1 #4 Ярослав Космос 01.02.2017 23:03
Цитирую Гришин_С_Г:
Да знаю я эту формулу. Потому и спрашиваю: "Откуда двоечка?"

Из формулы о второй космической скорости:
Цитата:
По величине гравитационный радиус совпадает с радиусом сферически-симметричного тела, для которого в классической механике вторая космическая скорость на поверхности была бы равна скорости света.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Вторая_космическая_скорость
Вот она, эта "двоечка", в знаменателе:

Из этой формулы напрямую выводится формула гравитационного радиуса, достаточно подставить вместо v - скорость света.
Цитировать Сообщить модератору
 
 
Гришин_С_Г
0 #5 Гришин_С_Г 04.02.2017 11:34
Прошу прощения, но mv^2/2 - как интеграл от mv по dv
при изменении скорости от нуля до v, кажется мне афизическим
фанmомом. Поэтому всё, что с ней связано вызывает у меня
отчётливые "смутные сомнения". По двоечке в том числе.
Использование же mv^2/R = GmM/R^2 никакой двоечки не даёт.
Да и весьма сомнительными формализациями весьма сомнительных
же понятий пользоваться не надо.
Цитировать Сообщить модератору
 
 
Ярослав Космос
0 #6 Ярослав Космос 04.02.2017 15:07
Эти формулы проверены экспериментально на Земле, а также в рамках ОТО.
Например, в спутниковой и, в целом, космической навигации используется поправка на гравитационный радиус Земли, которая также даёт правильные результаты.
В этом случае используется астрофизическая формула (добавил в статью), которая даёт возможность задать поправку на действительный центр масс.
Цитировать Сообщить модератору
 
 
Гришин_С_Г
0 #7 Гришин_С_Г 04.02.2017 19:29
Однако, Птолемеевская модель более 1500 лет исправно служила
шестидесяти поколениям экспериментаторов и теоретиков.
Даже, кажется, ещё лет 200 после открытия Коперника.
Так что 350 лет текущего энергетизма - не срок.

P.S. Пропало моё предыдущее сообщение... Ужель пора?
Цитировать Сообщить модератору
 
 
Ярослав Космос
0 #8 Ярослав Космос 05.02.2017 00:00
Все сообщения здесь, никто ничего не удалял.
Цитировать Сообщить модератору
 
 
Гришин_С_Г
0 #9 Гришин_С_Г 05.02.2017 11:42
Цитирую ADMIN:
Все сообщения здесь, никто ничего не удалял.
Прошу прощения, выходит, я сам виноват - сообщение набрал, а не отправил...
Речь шла о физическом смысле выражения mv^2/2.
О том, что это, по существу, суммирование величин mv, умноженных
на соответствующие меры, в процессе увеличения скорости от нуля
до v. То есть, имеет место сложение его исторических (по v)
значений при приведенном увеличении скорости. Результат,
по-моему, не поддаётся физическому осознанию. Это как в пустой
карман положить полтинник и добавляя каждый день по рублю,
надеяться через месяц извлечь из него 450 рублей (1*30^2/2).
Цитировать Сообщить модератору
 

Добавить комментарий

Комментарии нарушающие ПРАВИЛА будут удаляться, а их авторы возможно будут забанены.

СЛУЧАЙНЫЕ НОВОСТИ КОСМОСА

Новости космонавтики: Пожар в космосе: стартовал проект на борту грузового корабля Orbital ATK Лебедь (Cygnus).

Грузовой корабль компании Orbital ATK Cygnus (Лебедь) отстыковыется от МКС.

Как происходит пожар в космосе? Исследователи изучают этот процесс, зажигая девять различных материалов на борту беспилотного космического корабля на пути к повторному входу в плотные слои атмосферы Земли.

Грузовое судно Cygnus компании Orbital ATK, покинуло МКС, с 1,5 тонн мусора на борту, в 8:22 утра (1322 GMT) в понедельник.

Подробнее...

Новости науки: Ученые заявляют, что лёгкого инфлатона не существует.

Большой взрыв, инфляция и расширение Вселенной.

В первые минуты после Большого Взрыва Вселенная расширялась в миллиарды раз быстрее, чем сегодня.

Такое быстрое расширение, вероятно, связано с изначальным силовым полем, и его частицей - инфлатоном. Из последнего анализа распада мезонов, проведенного в эксперименте LHCb физиками из Кракова и Цюриха, представляется, однако, что наиболее вероятный легкий инфлатон, частица с характеристиками знаменитого бозона Хиггса, но менее массивная, почти наверняка не существует.

Подробнее...

Новости астрофизики: Чандра находит доказательства слияния компактных объектов в послесвечении короткого гамма-всплеска.

Послесвечение гамма-всплеска после слияния двух компактных массивных объектов.

Гамма-всплески(ГВ), являются одними из самых сильных и энергетичных событий во Вселенной.

Хотя эти события являются наиболее яркими взрывами во Вселенной, новое исследование с использованием Чандра (Chandra X-Ray), Свифт (Swift) спутников NASA и других телескопов позволяет предположить, что ученые могут пропускать большинство этих мощных космических взрывов.

Подробнее...