Как найти черные дыры?

Черные дыры имеют так много гравитации, что даже свет не может уйти от них . Если мы не можем их увидеть и поглотить все электромагнитное излучение, то как мы можем их найти?

Добавить к ответу Джона Конде. Согласно веб-странице НАСА «Черные дыры» , обнаружение черных дыр, очевидно, не может быть выполнено путем обнаружения любой формы электромагнитного излучения, исходящего непосредственно от него (следовательно, не может быть «видимо»).

Черная дыра определяется путем наблюдения за взаимодействием с окружающей средой на веб-странице:

Мы можем, однако, сделать вывод о наличии черных дыр и изучить их, обнаружив их влияние на другие вещества поблизости.

Это также включает в себя обнаружение рентгеновского излучения, которое излучается из вещества, ускоряющегося к черной дыре. Хотя это кажется противоречивым моему первому абзацу - необходимо отметить, что это не напрямую из черной дыры, а из-за взаимодействия с материей, ускоряющейся к ней.

Есть много, много способов сделать это.

Гравитационное линзирование

Это, безусловно, самый известный. Это было упомянуто другими, но я коснусь этого.

Свет, исходящий из отдаленных тел, может изгибаться под действием силы тяжести, создавая эффект линзы. Это может привести к множественным или искаженным изображениям объекта (из-за нескольких изображений возникают кольца Эйнштейна и кресты ).

Итак, если мы наблюдаем эффект линзирования в области, где нет видимого массивного тела, там, вероятно, черная дыра. Альтернатива заключается в том, что мы вглядываемся в «гало» темной материи, которое окружает (и расширяет пройденный) светящиеся компоненты каждой галактики и скопления галактик ( см. Пулевой кластер ). В достаточно малых масштабах (т. Е. В центральных областях галактик) это на самом деле не проблема.

(Это впечатление художника о галактике, проходящей позади ЧД)

Гравитационные волны

Вращающиеся черные дыры и другие динамические системы с участием черных дыр испускают гравитационные волны. Такие проекты, как LIGO (и, в конечном итоге, LISA ), способны обнаруживать эти волны. Одним из основных кандидатов, представляющих интерес для LIGO / VIRGO / LISA, является возможное столкновение двойной системы черной дыры.

Redshift

Иногда у нас есть черная дыра в двойной системе со звездой. В таком случае звезда будет вращаться вокруг общего барицентра.

Если внимательно наблюдать звезду, ее свет будет красное смещение , когда он отдаляется от нас, и когда он смещен в фиолетовом приходит к нам. Изменение красного смещения предполагает вращение, и в отсутствие видимого второго тела мы обычно можем заключить, что там есть черная дыра или нейтронная звезда.

Предложения Селпетер-Зельдович / Зельдович-Новиков

Переходя немного к истории, Салпетер и Зельдович независимо друг от друга предложили, чтобы мы могли идентифицировать черные дыры от ударных волн в газовых облаках. Если черная дыра проходит газовое облако, газы в облаке будут вынуждены ускоряться. Это будет излучать излучение (в основном рентгеновское излучение), которое мы можем измерить.

Усовершенствованием этого является предложение Зельдовича-Новикова, которое рассматривает черные дыры в двойной системе со звездой. Часть солнечного ветра от звезды будет втянута в черную дыру. Это ненормальное ускорение ветров, опять же, приведет к ударным волнам рентгеновского излучения.

Этот метод (более или менее) привел к открытию Cyg X-1

Космические гироскопы

Cyg A является примером этого. Вращающиеся черные дыры действуют как космические гироскопы - они не легко меняют свою ориентацию.

На следующем радиоизображении Cyg A мы видим эти слабые газовые струи, исходящие из центральной точки:

Эти джеты имеют длину в сотни тысяч световых лет, но они очень прямые. Прерывистый, но прямой. Какой бы объект ни находился в центре, он должен быть в состоянии сохранять свою ориентацию очень долго.

Этот объект - вращающаяся черная дыра.

Квазары

Считается, что большинство квазаров питаются от черных дыр. Многие (если не все) объяснения кандидатов в отношении их поведения связаны с черными дырами с аккреционными дисками, например, процессом Бландфорда-Знаека .

Черная дыра также может быть обнаружена по тому, как она изгибает свет, когда различные тела движутся за ней. Это явление называется гравитационным линзированием и является наиболее впечатляющим предсказанием теории общей теории относительности Эйнштейна.

Это изображение изображает геометрию гравитационного линзирования. Свет от светящихся фоновых объектов изгибается из-за искривления пространства-времени в присутствии массы (здесь красная точка, вероятно, может быть рассматриваемой черной дырой):

Астрономы обнаружили существование сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь, получившей название Стрелец A * .

В течение десяти лет отслеживались траектории небольшой группы звезд, и единственным объяснением их быстрого движения является существование очень компактного объекта с массой около 4 миллионов солнц. Учитывая масштабы массы и расстояния, можно сделать вывод, что это должна быть черная дыра.

Один из способов - следовать гамма-всплескам . Когда черная дыра питается окружающим газом или глотает звезду, которая оказалась слишком близко, они часто испускают гамма-всплески, которые очень энергичны и их легко обнаружить (хотя они долго не живут).

В случае сверхмассивных черных дыр они, по-видимому, находятся в центре каждой средней и большой галактики. Это делает, где искать довольно легко.

Все 4 ответа, данные до этого, очень хороши и дополняют друг друга; обнаружение объекта на орбите вашего целевого объекта позволяет также рассчитать массу целевого объекта.

Материя, падающая в черную дыру, ускоряется в направлении скорости света. По мере ускорения вещество распадается на субатомные частицы и жесткую радиацию, то есть рентгеновские лучи и гамма-лучи. Сама черная дыра не видна, но виден свет (в основном рентгеновские лучи, гамма-лучи) от падающей материи, который ускоряется и распадается на частицы.

Посмотрев в центр нашей галактики, рентгеновский космический телескоп Chandra косвенно обнаружил несколько черных дыр, помимо Sgr A *, улавливая жесткое излучение падающей материи, вспыхивающей при их глотании; после этого черные дыры снова темнеют, если больше нечего ассимилировать поблизости;

http://chandra.harvard.edu/press/05_releases/press_011005.html

Здесь вы можете увидеть некоторые из этих вспышек в рое черных дыр недалеко от центра нашей галактики.

Методы обнаружения черных дыр (которые на самом деле не являются дырами или особенностями, поскольку они имеют массу, радиус, вращение, заряд и, следовательно, плотность, которая изменяется в зависимости от радиуса, см. Http://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_radius ).

• чтобы пассивно обнаружить (звездную или сверхмассивную) черную дыру, посмотрите / дождитесь жестких радиационных вспышек, которые возникают спорадически, а затем проследите за наблюдениями, чтобы увидеть, поймали ли вы гамма-всплески (гамма-всплески) из реальной черной дыры или просто из белого карликовая или нейтронная звезда, делающая периодическую новую звезду;

• для активного обнаружения черной дыры ищите гравитационное линзирование, которое является непрерывным эффектом, или звезды, вращающиеся с высокой скоростью вокруг, казалось бы, пустой точки в космосе, такой как S2 со скоростью 5000+ км / с, вокруг Sgr A *

http://en.wikipedia.org/wiki/S2_(star)

Но ничего не останется, чтобы увидеть, что вызвало это; лучше иметь некоторые наблюдения этого места в небе, прежде чем это произойдет.