Скачать "ВОЗРАСТ и СКОРОСТИ НЕЙТРОННЫХ ЗВЁЗД. ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ. | АСТРОФИЗИКА - ПОПОВ Сергей Борисович ФизФак МГУ"
%3Aformat(webp)%2Fi.ytimg.com%252Fvi%252FJrBMRvZPanc%252Fmaxresdefault.jpg&w=1139&q=75)
Похожие ролики из нашего каталога
%3Aformat(webp)%2Fi.ytimg.com%252Fvi%252F4Cnw3ZfulDE%252Fmaxresdefault.jpg&w=1139&q=75)
%3Aformat(webp)%2Fi.ytimg.com%252Fvi%252FOTI3hNBTQlc%252Fsd2.jpg%253Fsqp%253D-oaymwEoCIAFEOAD8quKqQMcGADwAQH4Ac4FgAKACooCDAgAEAEYciBKKD0wDw%253D%253D%2526rs%253DAOn4CLCciOH2pNhQ-DBItN0Zs7D-d9sWig&w=1139&q=75)
%3Aformat(webp)%2Fi.ytimg.com%252Fvi%252FYHbjj8M9LTU%252Fmaxresdefault.jpg&w=1139&q=75)
%3Aformat(webp)%2Fi.ytimg.com%252Fvi%252F_8glKTGkjxQ%252Fmaxresdefault.jpg&w=1139&q=75)
%3Aformat(webp)%2Fi.ytimg.com%252Fvi%252FfGd-da-hSnI%252Fmaxresdefault.jpg&w=1139&q=75)
Теги видео
Субтитры
Английский
00:00:01
[музыка]00:00:50
так хорошо соответственно Вот на этом00:00:53
слайде мы с вами видим кривые остывания00:00:56
они посчитаны для некоторого уравнения00:00:58
состояния в данном случае это очень00:01:01
консервативное уравнение состояния00:01:04
важно внутреннее строение нейтронной00:01:06
звезды00:01:08
внутреннее строение нейтронной звезды00:01:10
Можно посмотреть вот на таких диаграммах00:01:13
естественно их можно насчитать миллион00:01:16
для разных уравнений состояния но В00:01:19
общих чертах вот что происходит значит00:01:21
по горизонтали отложена плотность в00:01:25
единицах ядерной плотности00:01:28
по вертикали отложена доля частиц в00:01:32
графическом масштабе00:01:34
соответственно поверхность слева недра00:01:38
справа мы начинаем с низкой плотности не00:01:42
нужно обращать особого внимания на то00:01:45
что здесь сто процентов нейтронов при00:01:48
низких плотностях это все равно такой не00:01:50
физичный кусочек поскольку уравнение00:01:53
написано для недр и картинка нарисована00:01:57
для недра и поэтому тянуть ее до нулевой00:01:59
плотности влево нельзя Это некий00:02:02
формальный результат Ну вот начиная00:02:05
где-то там00:02:08
десяток далее ядерной плотности мы видим00:02:11
нейтронную звезду состоящую из нейтронов00:02:14
протонов и электронов количество00:02:16
протонов электронов естественно00:02:18
идентичны друг другу потому что00:02:20
выполняется электрическая нейтральность00:02:23
с ростом плотности доля протонов растет00:02:26
и00:02:28
доля электронов как бы какое-то время00:02:31
растет но начиная с некоторых00:02:33
критической плотности начинается с00:02:34
рождения мионов это такой общий ход00:02:38
более или менее для всех уравнений00:02:40
состояния А вот дальше начинается всякие00:02:42
интересности эти00:02:44
картинки нарисованы для гиперонных00:02:47
уравнений состояния там одно постарше 7100:02:50
года другой панави но тем не менее00:02:53
начиная с некоторой критической00:02:55
плотности начинают рождаться гипероны00:02:57
и соответственно В недрах нейтронная00:03:01
звезда состоит из смеси протонов00:03:03
нейтронов они никуда не деваются в00:03:05
данном случае даже во внутреннем ядре и00:03:08
гиперонов А вот количество электронов и00:03:09
неонов сильно уменьшается потому что00:03:12
гипероны рождаются с разными знаками и00:03:15
соответственно00:03:17
отрицательно заряженные частицы00:03:19
компенсировать заряд положительно00:03:21
заряженных00:03:22
В общем вот это общее свойство всех00:03:25
моделей чтобы двигаетесь вглубь и в00:03:28
зависимости от заложенных физических00:03:29
предположений при той или иной плотности00:03:32
начинают рождаться новые частицы00:03:35
и соответственно Вы должны00:03:39
считать уравнение состояния с учетом00:03:42
этих новых частиц но и вот так она и00:03:44
движется дальше Вы можете определить00:03:46
состав на разной глубине00:03:50
нас интересует остывание нетронных звезд00:03:52
пока00:03:53
Во сколько такой00:03:56
астрофизический кусок а не тело00:03:58
физический00:03:59
соответственно тепловая энергия которая00:04:01
в начале была у нейтронной звезды А00:04:04
может быть еще дорабатывается потом00:04:06
сложности моделей тепловой эволюции00:04:09
связаны с тем что могут быть разные00:04:10
эффекты связанные с дополнительным00:04:12
нагревом проводил эффект мы уже говорили00:04:15
это00:04:16
энергии магнитного поля00:04:19
токи могут00:04:21
затухая греть нейтронную звезду кроме00:04:25
всего прочего могут происходить00:04:26
какие-нибудь превращения но например00:04:29
смотрите давайте я даже вернусь сюда при00:04:32
вращении зависит от плотности вот эта00:04:35
картинка нарисована для не вращающихся00:04:37
нейтронных звезд но ясно что если вы00:04:39
возьмете нейтронную звезду и завращаете00:04:42
ее с периодом близким критическому то00:04:45
плотность в ее недрах упадет00:04:47
нейтронная звезда замедляет свое00:04:50
вращение мы вот там с вами смотрели как00:04:52
она замедляет свое вращение и00:04:55
соответственно у такой звезды в центре00:04:58
везде внутри плотность будет со временем00:05:00
расти и это может приводить к изменению00:05:04
состава00:05:06
нейтронной звезды00:05:08
То есть у вас просто будет расти00:05:10
плотность при той же самой массе за счет00:05:12
уменьшения частоты вращения и это может00:05:16
тоже приводить к нагреву недр В00:05:19
некоторых случаях По всей видимости00:05:20
что-то похожее нужно использовать Ну как00:05:24
бы то ни было у нас есть тепловая00:05:26
энергия нейтронной звезды и есть два00:05:28
способа потери энергии самый понятный00:05:31
это фотоны излучаемый с поверхности и00:05:34
второй это излучение нейтрино из нет00:05:36
спустя там какие-то секунды десятки00:05:40
секунд после своего рождения нейтронная00:05:42
звезда для нейтрино полностью прозрачна00:05:45
и соответственно если где-то в центре00:05:48
выделилось нейтрино то оно покидает00:05:51
нейтронную звезду по прямой со скоростью00:05:53
близкой к скорости света и уносят с00:05:56
собой энергию00:05:58
Интересно что у нейтронных звезд00:06:02
остывание идет так довольно хитро в00:06:06
начале температура везде одинаковая00:06:07
потом начинают остывать метра потому что00:06:10
оттуда быстрее всего убегают нейтрино00:06:12
Потом эта волна охлаждения охватывает00:06:14
все нейтронную звезду но поверхность00:06:17
нейтронной звезды более холодная самая00:06:19
поверхность вот то что над корой00:06:22
и если температура поверхности там может00:06:25
быть миллион градусов То недра имеет00:06:29
температуру порядка миллиарда градусов в00:06:31
течение достаточно долгого времени00:06:35
остывание В недрах идет за счет00:06:37
нейтронных потерь и есть довольно много00:06:41
процессов с этим связанных00:06:46
самые эффективные способ потери энергии00:06:50
это так называемая прямое рука процесс00:06:53
я вам рассказывал не рассказывал00:06:58
значит Ну в смысле откуда взялось00:07:00
Название но довольно забавная история00:07:03
название придумал Георгий гамов00:07:07
они с шонбергом и вместе с женами были в00:07:12
Рио и пошли в казино причем шунберг не00:07:17
играли обсуждали физику нейтрино00:07:19
и есть такой процесс00:07:22
Нейтрон распадается на Протон00:07:25
электронный антинетрина и ему есть00:07:27
обратный процесс взаимодействия протона00:07:28
с электроном дает Нейтрон и нейтрино в00:07:31
плотном веществе вот эти бета-процессы00:07:34
приходят в бета равновесие прямой00:07:36
обратный процесс происходит одинаково00:07:38
часто вас не меняется состав вещества у00:07:40
вас не меняется глобальное отношение00:07:43
протонов и нейтронов но постоянно идут00:07:46
эти процессы и во всех этих процессах00:07:48
нитрину уносят энергии и соответственно00:07:51
гаммов сказал что00:07:52
нитрина уносит энергию так быстро как00:07:55
деньги утекают в этом казино00:07:57
казино называлось урка и соответственно00:08:01
гамов будучи одесситом00:08:03
назвал эту урка процессом00:08:06
и уже тогда он подозревал что00:08:10
редактор журнала могут как-то усомниться00:08:13
Ну что за странное название для процесса00:08:15
даже если они из Одессы и у гамов Был00:08:18
Была расшифровка этой аббревиатуры я не00:08:23
помню точно что-то типа Universal Rapid00:08:25
cooline вот у Гамова проблем не было но00:08:28
какое-то время назад лет 10 назад мы с00:08:31
коллегой писали статью в российские00:08:33
журнал и вот у нас там были орка00:08:36
процессы и нам редактор прислал или00:08:38
дайте расшифровку аббревиатуры или00:08:40
Изменить название00:08:42
хорошо Значит вот этот прямой00:08:44
рукопроцесс Это самый эффективный способ00:08:47
потери энергии последняя колонка это00:08:50
эффективность потери энергии то есть это00:08:53
сколько эрк излучается из одного00:08:54
кубического сантиметра в секунду если00:08:57
хотя бы ничтожная часть в самом центре00:08:59
нейтронной звезды охвачена вот этим00:09:02
процессом то он уносит огромное00:09:04
количество энергии но Давайте прикинем00:09:07
Мы возьмем область размером один00:09:09
километр00:09:12
то есть 10 5 сантиметров в кубе это00:09:17
10-1500:09:18
4/3p Но еще пятерку накидываем 5 на 10 в00:09:22
15 умножаем Вот на это число и мы00:09:26
получаем00:09:27
1000:09:29
сорок третьей эрк в секунду это00:09:32
колоссальный энергопотери 1043 со00:09:35
свистом уносит Всю энергию Поэтому если00:09:38
даже в самом самые внутренние части00:09:41
внутреннего ядра этот процесс пошел то00:09:44
он очень быстро охлаждает нейтронную00:09:46
звезду идет этот процесс при высокой00:09:48
плотности00:09:49
для другого состава есть похожие00:09:52
процессы если аналоги прямого процесса00:09:55
а этот процесс Очень эффективен Вот00:09:58
почему он может начинаться с одной00:10:00
частицы00:10:01
и одна частица У вас есть всегда вам не00:10:04
нужна никакая вероятность взаимодействия00:10:07
там сечение взаимодействия не важно00:10:09
ничего есть одна частица и она сама по00:10:11
себе распадает сама по себе работает00:10:13
поэтому если при высокой плотности пошли00:10:16
прямые процессы то остывание будет идти00:10:18
очень быстро иногда плотности низкие и00:10:21
тогда прямые процессы не идут00:10:24
и соответственно возникают00:10:26
модифицированные процессы вот есть00:10:28
модифицированный процесс00:10:30
а теперь нам нужно чтобы Нейтрон00:10:33
рассеялся на нуклоне неважно что это00:10:36
будет еще один Нейтрон или Протон и00:10:39
тогда пойдет реакция лишняя частица00:10:42
нужна для выполнения сохранения импульса00:10:45
соответственно при низкой плотности идут00:10:47
модифицированные процессы Да кстати вот00:10:50
эти гамовские шутки продолжение шуток00:10:53
продолжает Питерские коллеги00:10:55
соответственно приморка процесс по00:10:57
английскому называется дайрак процесс А00:11:00
вот это называется модифицированная рука00:11:02
процесс поэтому они на слайдах пишут00:11:04
исключительно дурка и Мурка00:11:07
соответственно вот эффективность мурки00:11:10
на шесть порядков ниже чем эффективность00:11:14
дурки и это конечно колоссальная разница00:11:18
то есть нейтронные звезды с низкой00:11:20
плотностью внутри А давайте сообразим00:11:23
низкая плотность это масса больше или00:11:25
меньше нейтронов звезд00:11:31
вспоминайте Как там кривульчики идут00:11:33
меньше да Вот соответственно нейтронные00:11:37
звезды с меньшей массы с массой меньше00:11:38
некоторые критической даже так можно00:11:40
сказать нейтронные звезды с массой00:11:42
меньше некоторые критическая остывают00:11:44
медленно и это интересно то есть они00:11:46
дольше остаются горячими и у нас больше00:11:48
шансов их увидеть00:11:50
Ну и Кроме того есть совсем значит00:11:53
медленные процессы это вот тормозное00:11:55
излучение рассеяние наклонном уклоне00:11:57
важно что энергопотери очень сильно00:12:02
зависит от температуры вот для прямых00:12:04
рукопроцессов для быстрого остывания это00:12:07
зависимость шестая степень температуры00:12:09
для модифицированных 8 то есть при00:12:13
падении температуры у вас резко00:12:15
снижается эффективность остывания00:12:17
поэтому Недра в начале очень быстро00:12:20
остывают но остыв там хотя бы в два-три00:12:23
раза эффективность остывания становится00:12:25
гораздо меньше и опять-таки можно00:12:29
довольно00:12:30
долго особенно при медленном остывании00:12:32
видеть нейтронную звезду горячий Ну вот00:12:36
Соответственно что мы видим теперь по00:12:38
горизонтали возраст по вертикали00:12:40
светимость тепловая светимость00:12:42
нейтронной звезды00:12:44
остывание то есть температура00:12:46
поверхности немножко определяется еще00:12:49
составом верхних оболочек но мы сейчас00:12:51
не будем в это вдаваться00:12:54
и есть много объектов разного типа это и00:12:58
пульсары центральные компактные объекты00:13:00
в остатках сверхновых Великолепная00:13:02
семерка для которых наблюдается тепловое00:13:04
излучение поверхности и00:13:07
данные наблюдения неплохо укладываются00:13:10
на теоретические кривые здесь показаны00:13:13
вот этими линиями серыми00:13:17
показаны кривые остывания для легких00:13:20
нейтронных звезд массивные нейтронные00:13:23
звезды остывают быстро и для них линии00:13:25
идут ниже00:13:26
соответственно вот те наблюдения которые00:13:29
дают только верхние пределы мы их00:13:31
прекрасно можем описать сказав что здесь00:13:33
мы сталкиваемся с более массивными00:13:36
нейтронными звездами вот видно что есть00:13:38
большое количество объектов с возрастами00:13:40
от 1000 до миллиона лет для которых00:13:43
измерена светимость Соответственно по00:13:46
спектральным данным мы можем получить и00:13:49
температуру поверхности и таким образом00:13:51
можем поставить этот предсказаниями00:13:53
теоретических моделей00:13:55
Если вы00:13:58
фиксируете модель00:14:00
но это очень большой если то тогда вы00:14:03
получаете другую возможность вы00:14:05
получаете возможность определить массу00:14:07
нейтронной звезды по ее возрасту и00:14:10
температуре вот там 20 лет назад00:14:14
Примерно это казалось хорошей00:14:16
возможностью и казалось что вот эти00:14:19
разные объекты там Дело это Пульсар00:14:21
деминга тоже Пульсар00:14:23
Вот это объект Великолепный семерки это00:14:28
Центральный компактные объекты в00:14:30
остатках сверхновых00:14:31
Вы видите что через точки они с довольно00:14:35
маленькими барами00:14:37
Вы можете привести кривую только для00:14:39
определенной массы и Чем ниже кривая тем00:14:43
больше масса нейтронной звезды То есть00:14:45
можно очень четко сказать что вот эта00:14:47
нейтронная звезда массивнее скорее всего00:14:49
вот такое утверждение оно сохранится00:14:51
всегда то есть вот прям сравнивает две00:14:54
вот этих или вот эту можно сказать что00:14:56
вот это более легкая нейтронная звезда00:14:58
это более массивная00:15:00
но в принципе набор кривых может быть00:15:03
очень разным для разных моделей00:15:04
внутреннего строения и поэтому к00:15:06
сожалению абсолютное значение массы00:15:08
оценить так трудно с другой стороны00:15:10
поскольку общий ход кривых более или00:15:13
менее понятен то в принципе00:15:16
мы можем оценивать возраста нейтронных00:15:21
звезд для этих объектов есть независимые00:15:24
оценки возраста поэтому здесь стоят00:15:26
точечки даже рабары не показаны но в00:15:29
принципе зная температуру можно00:15:32
качественно определить возраст00:15:33
нейтронной звезды то есть увидев что там00:15:35
температура миллион градусов можно00:15:37
сказать что скорее всего возраст00:15:40
нейтронной звезды несколько десятков00:15:41
тысяч лет точнее оценку вы не получите00:15:44
пожалуй но00:15:46
хоть какая-то оценка возможно00:15:50
про нагрев я говорил но Давайте здесь я00:15:53
покажу только обращу Ваше внимание00:15:54
Только на магнитара здесь снова00:15:57
температура и возраст кривые остывания и00:16:00
цветом показаны объекты разного типа00:16:02
центральные компактные объекты в00:16:04
остатках сверхновых пульсары РПП потому00:16:07
что это rotations00:16:09
Великолепная семерка вот эти крестики00:16:12
синие там некоторые экзотические объекты00:16:15
и вот эта магнитара видно что магнитары00:16:18
лежат гораздо выше любой теоретической00:16:21
кривой То есть просто по моделям00:16:23
остывания туда попасть нельзя нужен00:16:25
дополнительный нагрев и мы очень хорошо00:16:27
понимаем что у магнитаров эту роль00:16:30
дополнительного нагрева выполняет00:16:33
затухание магнитного поля может быть для00:16:36
самых горячих объектов из великолепной00:16:39
семерки тоже работает00:16:43
достаточной нагрев за счет затухания00:16:45
поля то есть эволюционный трек ведет от00:16:48
магнитаров к вот объектом и поэтому00:16:51
наиболее вероятно что объекты00:16:53
великолепной семерки когда-то были00:16:55
магниторы в своем прошлом но и когда00:16:57
Понятно опять-таки примерно у этих00:16:59
возраста в районе миллиона лет а у этих00:17:02
возраста там 10 тысяч лет но Вот00:17:05
соответственно00:17:06
примерно миллион лет назад объекты00:17:09
великолепной семерки были магниторы00:17:12
так еще можно определить возраст00:17:14
нейтронной звезды00:17:17
в астрономии Мы часто сталкиваемся с тем00:17:20
что мы какую-то величину можем плохо00:17:22
определить для конкретного объекта Но00:17:25
для популяции объектов в среднем можем00:17:28
определять величину достаточно хорошо00:17:32
Примерно так же как00:17:35
Ну не знаю там условно встретив меня на00:17:39
улице можно сильно ошибиться в моем00:17:41
возрасте00:17:42
Но если рассматривать популяцию там00:17:45
профессоров физического факультета МГУ00:17:47
то здесь мой возраст попадает нам ровно00:17:50
в серединку Я думаю куда-нибудь00:17:52
соответственно для популяции возраста00:17:55
определять в среднем проще и для00:17:57
нейтронных звезд есть еще один такой00:17:59
хороший способ определения возрастов00:18:01
популяции это кинематический возраст00:18:03
мы примерно знаем где пульсары рождаются00:18:07
потому что пульсары это достаточно00:18:10
молодые нейтронные звезды00:18:12
молодые нейтронные звезды это продукты00:18:15
эволюции массивных звезд с коротким00:18:17
временем жизни мы знаем что в галактике00:18:20
массивные звезды сейчас образуются00:18:22
необыкновде они образуются в плоскости00:18:25
диска а внутри диска они образуются00:18:27
ближе к спиральным рукавам а внутри00:18:30
спиральных рукавов они образуются в00:18:32
местах где мы еще видим молодые00:18:34
ассоциации00:18:36
молодые скопления ассоциации00:18:38
соответственно на разных уровнях00:18:41
детализации мы можем предполагать Где в00:18:43
среднем рождаются нейтронные звезды00:18:45
поэтому на такой схеме Галактики где у00:18:48
нас есть диск балл шаровые скопления там00:18:51
облака водорода летают голов Галактики00:18:53
если мы видим нейтронную звезду где-то00:18:56
вот тут и она летит вот куда-то в эту00:18:59
сторону мы можем сказать что скорее00:19:03
всего она летит из диска мы измеряем ее00:19:07
скорость современную скорость за там00:19:09
миллионы лет меняется не сильно мы00:19:11
измерили скорость и мы можем измерить00:19:13
расстояние до диска00:19:15
продолжив траекторию движения и тогда мы00:19:18
получаем грубую оценку возраста она Для00:19:21
индивидуального объекта повторюсь может00:19:23
быть неправильная потому что нейтронная00:19:25
звезда могла родиться не точно в00:19:26
плоскости диска там на каком-то00:19:28
расстоянии от него Но в среднем это00:19:30
правильно00:19:31
потому что в среднем она могла родиться00:19:34
там на небольшом расстоянии с другой00:19:35
стороны диска и это очень эффективно00:19:39
используется скорости нейтронных звезд00:19:41
большие с вами об этом говорили Если у00:19:44
звезд прародителей распределение по00:19:46
скоростям но в первом приближении00:19:48
максвелловская и00:19:50
характерное значение дисперсии там 10-3000:19:53
километров в секунду То у пульсаров00:19:57
характерные значения скоростей уже сотни00:19:59
километров в секунду а у некоторых это00:20:02
вот картинка распределения по скоростям00:20:03
наблюдаемых объектов у некоторых там00:20:06
тянет дальше тысячи километров в секунду00:20:09
но есть всякие уникальные объекты вот00:20:11
этот видимо не подтверждается А вот этот00:20:13
подтверждается там скорость и порядка00:20:14
двух тысяч километров в секунду поэтому00:20:17
смещение может быть довольно00:20:19
значительным даже за время жизни00:20:21
пульсара а это где-нибудь там несколько00:20:23
миллионов лет может быть 10 миллионов00:20:25
лет и поэтому оценки кинематического00:20:27
возраста довольно хороши00:20:30
координаты пульсаров благодаря00:20:32
радионаблюдениям определяется очень00:20:34
точно вот траектория движения пульсара00:20:38
снизу вверх на самом деле там 98 год00:20:42
2000 год почему она такая виляющая что00:20:46
это за эффект00:20:49
Вот вы измеряете положение пульсара на00:20:51
небе то данное измерений почему он такой00:20:53
змейкой будет двигаться00:20:56
что по этой амплитуде можно определить00:21:00
права Совершенно верно мы наблюдаем из00:21:03
разных точек земной орбиты и00:21:05
соответственно вот пола амплитуда это00:21:08
Параллакс Давайте даже прикинем это00:21:10
тысячные секунды дуги вот эта штучка это00:21:14
раз два три пять тысяч секунд дуги Ну00:21:17
так на глаз примерно 5 тысяч секунд00:21:20
другие Параллакс То есть 200 пар всех00:21:23
расстояний до пульса так вот с какой-то00:21:25
точностью на глаз можно прикинуть00:21:29
соответственно скорость для пульсаров00:21:32
некоторых определяется очень точно но00:21:33
важно что это двумерная скорость то есть00:21:36
как-то направлен вектор скорости Мы00:21:38
обычно измеряем проекцию на небесную00:21:40
сферу третью компоненту Мы бы могли00:21:43
узнать по доплеру но как я вам сказал00:21:46
узких линий в спектре в Спектр пульсаров00:21:49
нет00:21:50
и поэтому с эффектом Доплера здесь00:21:53
проблемы Но обычно Если вы знаете две00:21:56
компоненты скорости 3 вряд ли сильно00:21:59
отличается от них опять-таки для одного00:22:02
объекта Вы можете сильно ошибиться в00:22:04
принципе Хотя это маловероятно Но для00:22:07
популяции объектов вы сильно ошибиться00:22:09
не можете и поэтому если у вас00:22:11
характерное значение двумерных скоростей00:22:13
для большой популяции сотни километров в00:22:15
секунду То и трехмерной скорости будут00:22:17
все равно сотни километров в секунду00:22:20
как еще мы можем оценить00:22:23
скорость нейтронной звезды и00:22:26
использовать например для00:22:28
или для того чтобы по этой00:22:31
дополнительной скорости дать ограничение00:22:33
на модели сверхновых или для того чтобы00:22:35
определить возраст00:22:38
нейтронные звезды если они радиопульсары00:22:40
они спускают не только радиоизлучения А00:22:44
В первую очередь они испускают ветер00:22:46
релятивистских частиц и этот ветер00:22:49
частиц интенсивно взаимодействует с00:22:51
межзвездной средой и если Пульсар00:22:54
движется то может возникать довольно00:22:57
сложная картина туманности за ним Ну вот00:23:00
это известная туманность как бы вы00:23:03
назвали Как вы думаете как она00:23:04
называется00:23:09
так еще идеи я вместе с вами душой00:23:16
Ну да вы недостаточно романтично она00:23:19
называется гитара но я да я вижу00:23:21
лампочку00:23:22
Но это туманность называется гитара тем00:23:25
не менее то есть вот тут находится00:23:27
пульсары ясно что вот туда он летит то00:23:30
есть вот это остается за ним00:23:32
и соответственно даже если бы у нас не00:23:36
было данных о собственном движении00:23:38
пульсара00:23:39
по моделям формирования туманности мы00:23:43
могли бы оценить скорость Ну и в общем00:23:46
понятно откуда все началось откуда все00:23:48
летит То есть можно определить00:23:49
кинематический возраст для такого00:23:51
объекта довольно хорошо00:23:54
совсем в редких случаях но очень важных00:23:58
удается прямо проинтегрировать назад00:24:02
траекторию движения пульсара пока она не00:24:06
попадает в известную ассоциацию молодых00:24:09
звезд прям вот известно откуда оно00:24:12
вылетело Ну то есть понятно что вот00:24:14
примерно как смотрите Вы Представьте вы00:24:17
получаете мгновенный снимок00:24:20
самолетов над землей да и у вас есть00:24:25
вектор скорости в принципе для некоторых00:24:28
вы сможете проинтегрировать этот вектор00:24:31
скорости назад и сказать что там Самолет00:24:32
вылетел из Берлина Например00:24:37
иногда Вы можете ошибиться00:24:39
на той же траектории еще дальше есть еще00:24:42
какой-то Аэропорт или он там вилял Но00:24:45
вот Пульсар к счастью не виляют хотя бы00:24:47
но вероятность того что вы попадете в00:24:51
какое-то ложное место не очень велика и00:24:54
для некоторых пульсаров удается00:24:55
проделать такой интегрирование назад и00:24:58
попасть в область формирования звезд00:25:01
их солнечной окрестности не так много и00:25:05
таким образом получить очень точный00:25:07
возраст пульсара иногда получается00:25:10
совсем хорошо когда у вас есть Пульсар и00:25:14
есть звезда с большой скоростью вы00:25:16
интегрируете их скорости назад Они00:25:18
сходятся в одной точке Это означает что00:25:20
была двойная система которая распалась00:25:22
после взрыва сверхновой вот полетели Две00:25:25
звезды вот для вот этого пульсара это00:25:27
было сделано есть звездочка Вот это00:25:29
название звездочки00:25:31
Вот Пульсар А вот это по моему скопление00:25:34
в котором они родились соответственно00:25:35
интегрирование назад траектории приводят00:25:38
все это сюда и скорее всего пульсары вот00:25:41
эта звезда когда-то образовывали пару00:25:45
соответственно это все очень хорошо00:25:47
работает для Галактики в целом поскольку00:25:49
пульсары рождаются в диске Если вы00:25:51
нарисуете глобальное распределение00:25:53
пульсаров в галактике то вы можете для00:25:57
большой популяции пульсаров определить00:26:01
средние кинематические возраста Это00:26:04
довольно эффективно работает хорошо с00:26:06
нейтронными звездами тогда на этом все00:26:12
слайды как обычно будут выложены Я00:26:15
надеюсь сегодня же на страничке00:26:17
соответственно я вот хочу обратить Ваше00:26:20
внимание по физике именно нейтронных00:26:22
звезд в десятом году в Успех из наук был00:26:25
хороший обзор Александра Потехина и в00:26:30
общем он заслуживает прочтение за 12 лет00:26:33
там что-то изменилось но не радикально00:26:35
естественно все базовые вещи по физике00:26:38
нейтронных звезд остались и обзор очень00:26:40
понятно написан и просто очень интересно00:26:42
хорошо00:26:44
а Давайте тогда сейчас мы сделаем00:26:46
перерыв минуток на 87 и вот в во сколько00:26:53
в 5:40 продолжим тогда и дальше без00:26:57
перерыва уже следующий кусочек поговорим00:27:00
про черные дыры00:27:06
хорошо Ну вот теперь час без перерыва мы00:27:10
поговорим про черные дыры00:27:12
наверное задачки я тогда в следующий раз00:27:15
уже буду по ним решать00:27:18
хорошо значит напомню вам такую вот00:27:22
картинку00:27:23
которую если я не ошибаюсь мы видели мы00:27:27
наблюдаем случаи когда звезды массивные00:27:32
в далеких галактиках исчезают без00:27:35
вспышки сверхновой обнаружить это было00:27:38
довольно сложно поскольку найти00:27:40
прародителя сверхновой относительно00:27:42
легко потому что вы знаете куда смотреть00:27:44
а здесь вы не знаете куда смотреть Вы00:27:47
должны вслепую сравнивать большое00:27:49
количество снимков очень детальных00:27:52
далеких галактик В поисках пропавших00:27:54
звезд вот первое такое событие в00:27:57
пятнадцатом году было заявлено С тех пор00:27:59
их обнаружено таких событий Мне кажется00:28:01
меньше десятка до сих пор когда00:28:04
массивная звезда просто исчезла00:28:06
и единственное здравое объяснение00:28:09
которое появляется после детального00:28:11
анализа потому что это может быть00:28:13
какая-нибудь переменная может быть мы00:28:14
здесь видели вспышку то есть нужно знать00:28:17
что это довольно стабильный объект здесь00:28:19
вот видно что несколько месяцев объект00:28:21
стабилен по крайней мере а потом просто00:28:23
исчезает вот когда у вас есть такая00:28:25
серия снимков Вы можете00:28:28
с большой вероятностью утверждать что00:28:31
это именно коллапс тихий коллапс без00:28:33
вспышки сверхновой а тихий коллапс00:28:36
всегда сопровождается формированием00:28:37
черной дыры То есть если нейтронная00:28:40
звезда значит коллапс был остановлен и00:28:42
тогда произойдет вспышка сверхновой Если00:28:45
нет то это черная дыра00:28:51
важное значит такой дисклеймер про00:28:55
разные объекты Ну в первую очередь про00:28:57
черные дыры можно рассуждать с двух00:28:59
разных точек зрения00:29:00
можно задаться вопросом Что такое черная00:29:03
дыра для Физика и несколько лет назад00:29:05
была кстати интересная статья в архиве00:29:07
где автор задавал вопрос Что такое00:29:11
черная дыра большому количеству00:29:13
экспертов из разных областей но00:29:16
связанных с черными дырами То есть это00:29:17
астрономы Наблюдатели физики теоретики00:29:20
математики занимающиеся математическими00:29:23
аспектами теории гравитации В общем00:29:25
самые самые разные люди и они давали00:29:28
очень разные ответ на простой вопрос Что00:29:31
такое черная дыра00:29:33
с точки зрения физика это все равно00:29:36
будет объект определенными внутренними00:29:37
свойствами00:29:39
часто туда попадет объект обладающий00:29:42
горизонтом Хотя Значит у меня есть00:29:44
знаком теоретики которые нет не все так00:29:46
просто00:29:49
насколько Или не обязательно обладающий00:29:51
горизонтом общем все очень сложно00:29:53
Я буду рассуждать совершенно с другой00:29:57
точки зрения черной дыры это объекты00:29:59
обладающие определенными наблюдательными00:30:01
проявлениями в частности это объекты это00:30:04
компактные объекты00:30:06
которые не показывают присутствие00:30:09
поверхности00:30:11
И после этого можно сказать что вот это00:30:14
мы будем называть черными дырами второй00:30:17
вопрос как они устроены Эти черные дыры00:30:20
они могут быть устроены так сяк Может00:30:22
там работать одна теория гравитации00:30:23
другая это все вторично если мы стартуем00:30:27
с астрофизических наблюдений поэтому00:30:30
вообще говоря00:30:32
черные дыры не обнаружены То есть у нас00:30:35
нет исчерпывающих однозначных00:30:37
доказательств что тот или иной00:30:40
астрофизический объект Это именно Черная00:30:42
дыра но00:30:44
они ведут себя так как должны вести себя00:30:47
черные дыры и00:30:49
чернодырность их это самая00:30:52
консервативное объяснение того что мы00:30:54
наблюдаем можно придумать что-то более00:30:56
вычурное хитрое Но это требует00:30:58
привлечения новой физики там часто не00:31:01
только за пределами общения00:31:02
относительности но за пределами00:31:04
почти всего разумного и поэтому я обычно00:31:08
не буду оговариваться и произносить00:31:11
сакраментальные слова кандидат черные00:31:14
дыры Хотя формально они должны00:31:16
произноситься поскольку повторюсь00:31:19
исчерпывающего окончательного00:31:20
доказательства00:31:22
существование объектов с горизонтом00:31:25
не с поверхности нет00:31:29
теперь переходим собственно к00:31:31
астрофизическим черным дырам их можно00:31:33
разделить на 4 основные категории00:31:37
две хорошо изученные и две в той или00:31:40
иной степени гипотетически00:31:43
самые популярные наверное в народе00:31:46
черные дыры это черная дыра Звездных00:31:48
масс которые возникают в результате00:31:50
коллапсов ядер массивных звезд Вот то с00:31:53
чего мы собственно начинали00:31:55
состав черной дыры войдет ядро и войдут00:31:58
еще какие-то оболочки поэтому массы00:32:02
черных дыр могут начинаться вот прямо от00:32:05
верхнего предела массы нейтронных звезд00:32:07
мы не знаем его точно но там примерно00:32:09
это 2,2 массы солнца00:32:12
Черная дыра могут быть чуть-чуть00:32:14
массивнее самых массивных нейтронных00:32:16
звезд и дальше это может тянуться Ну там00:32:19
где-нибудь до 100 масс солнца никакого00:32:22
резкой физической границы указать мы не00:32:25
можем в принципе там значительная часть00:32:28
массивной звезды может быть поглощена00:32:31
сформировавшейся черной дырой и поэтому00:32:33
никому не удивляют черные дыры с массами00:32:36
там 70-8000:32:38
это все равно диапазон Звездных масс00:32:42
второй тип известных черных дыр это00:32:45
сверхмассивные черные дыры их Мы00:32:47
обнаруживаем в центральных частях00:32:48
галактик00:32:50
обнаруживаем не только по аккреции00:32:53
вещества на них Но как правило00:32:55
аккреция это самый простой и надежный00:32:57
способ обнаружить сверхмассивную черную00:32:59
дыру возникает яркий источник мы видим00:33:02
излучение аккреционного диска как00:33:05
правило вокруг черной дыры и по00:33:07
параметрам этого излучения можем00:33:08
определить параметры центрального00:33:10
объекта сказать что это именно00:33:11
сверхмассивная Черная дыра Вот Эти00:33:13
черные дыры могут00:33:16
иметь массы в очень широком диапазоне00:33:19
Верхняя граница уходит куда-нибудь в00:33:22
сторону 100 миллиардов масс солнца00:33:24
черные дыры с массовыми десятками00:33:26
миллиардов масс солнца известные и есть00:33:29
теоретические модели которые показывают00:33:32
что добраться в реалистичных условиях до00:33:35
100 миллиардов на солнце не получается00:33:37
то есть это не какой-то физический00:33:39
предел А именно вот такого не создается00:33:41
в00:33:43
наличествующей природе в нижнюю сторону00:33:46
определить границы очень трудно в00:33:49
маленьких галактиках обнаруживается00:33:51
центр черной дыры с массами тысячам от00:33:53
солнца но00:33:55
в более массивной галактике такой легкий00:33:58
объект просто не удержит в центре00:34:00
подвергаясь00:34:01
постоянному гравитационному00:34:03
взаимодействию воздействию большого00:34:05
числа объектов вокруг это могут быть00:34:07
легкие объекты звезды а могут быть00:34:09
массивные объекты например гигантские00:34:10
молекулярные облака объект будет00:34:13
выбиваться из центра Галактики Поэтому в00:34:15
принципе чтобы остаться в центре00:34:17
Галактики черной дыре нужно иметь00:34:19
довольно большую массу но безусловно00:34:21
есть черные дыры заполняющие промежуток00:34:24
между сверхмассивными и звездами и их00:34:27
Поэтому называют промежуточные черные00:34:29
дыры00:34:30
есть много примеров объектов где00:34:34
они появляются как гипотеза00:34:38
Но в неком смысле это такой00:34:40
гипотетический тип я бы сказал00:34:43
Или мы имеем дело с хвостом00:34:45
распределения по массам сверхмассивных00:34:48
черных дыр или это какой-то другой00:34:50
механизм формирования и тогда он00:34:52
остается гипотетически и наконец00:34:54
первичные черные дыры это очень важная00:34:57
такая идея впервые видимый чиновников00:35:00
высказали в 60-е годы потом она активно00:35:04
развивалась много людей писало про это00:35:08
статьи00:35:09
Практически во всех современных00:35:11
технологических моделях00:35:13
на стадии высокой плотности у Вас могут00:35:18
коллапсировать большие области00:35:21
пространства в черные дыры00:35:25
идея примерно такова У вас рождается00:35:28
большая Вселенная вот невидимая часть00:35:31
Вселенной а некая большая Вселенная и00:35:33
вещество там распределено с большей или00:35:36
меньшей плотностью то есть есть00:35:37
флуктуации00:35:38
естественно чтобы какая-то область00:35:41
начала сжиматься под действием00:35:43
собственной гравитации нужно чтобы00:35:46
разные части этой области успели00:35:48
обменяться сигналами то есть чтобы эта00:35:50
область попала под космологический00:35:52
Горизонт если размер флуктуации больше00:35:54
размера горизонта в целом она не ведет00:35:57
себя как единый объект размер горизонта00:36:01
постоянно расширяется00:36:03
и получается так что00:36:08
на ранних стадиях эволюции Вселенной У00:36:11
вас00:36:12
теперь мы уже находимся в какой-то00:36:15
Вселенной где можно говорить о видимой00:36:18
части вот это видимая часть она растет У00:36:22
вас расширяется Горизонт и у Вас могут00:36:25
сложиться условия когда вся область под00:36:27
горизонтом по своим параметрам00:36:28
соответствует началу коллапса и тогда00:36:31
такие области будут схлопываться в00:36:33
ранней совсем ранней Вселенной у вас00:36:36
будут схлопываться маленькие области00:36:37
потому что горизонты маленькие и у вас00:36:40
будут рождаться самые легкие первичные00:36:42
черные дыры позже а позже это одна00:36:44
секунда у Вас могут рождаться массивные00:36:47
первичные черные дыры с массами примерно00:36:49
до 100 тысяч масс солнца то есть00:36:52
первичные черные дыры рождаются из00:36:54
первичных флуктуации плотности примерно00:36:55
в течение первой секунды жизни Вселенной00:36:58
имеет массы от там сколько угодно малых00:37:02
планковской массы00:37:04
а до Примерно 100 тысяч масс солнца эти00:37:08
объекты никак не обнаружены Но они00:37:13
настолько естественно возникают вас в00:37:15
разных я бы сказал во всех разумных00:37:17
космологических моделях что ни у кого00:37:19
нет сомнений что они существуют вопрос00:37:21
только сколько их как устроенных Спектр00:37:25
масс и это выясняется когда-нибудь из00:37:29
наблюдений когда эти объекты будут00:37:31
открыты и00:37:33
несколько забегая вперед я бы сказал что00:37:37
обнаружение первичных черных дыр00:37:39
особенно испарение первичных черных дыр00:37:41
это00:37:43
самое интересное из того что легко00:37:45
предсказать что может произойти в00:37:47
ближайшем будущем в астрофизике то есть00:37:49
Может быть их Конечно Долго еще не00:37:51
откроют Но вот из того что люди прямо00:37:54
целенаправленно ищут и вдруг могут найти00:37:56
это было бы испарение первичных черных00:38:01
теперь переходим ближе к наблюдению00:38:03
значит история изучения черных дыр00:38:06
реального изучения черных дыр начинается00:38:09
с началом рентгеновской астрономии00:38:13
помните мы говорили про спутнику хуру00:38:16
первый спутник с рентгеновским00:38:17
детектором который обнаружил там больше00:38:20
300 источников и заметные части этих00:38:23
источников это00:38:25
рентгеновские двойные то есть00:38:28
в случае у хору почти всегда00:38:31
Галактические системы где одна звезда00:38:35
прошла свой эволюционный путь и00:38:37
превратилась или в нейтронную звезду или00:38:39
в черную дыру вторая звезда остается00:38:41
нормальной звездой00:38:43
вещество с нормальной звезды перетекает00:38:45
на компактный объект формирует00:38:47
аккреционный диск00:38:49
и мы видим рентгеновское излучение этого00:38:52
самого коллекционного диска00:38:54
оценку температуры мы делали мы сегодня00:38:56
подставляли00:38:59
площадь поверхности нейтронной звезды Ну00:39:02
внутренняя площадь диска не сильно00:39:04
отличается и мы получаем температуру00:39:06
порядка нескольких миллионов градусов00:39:09
получаем рентгеновские объекты и в00:39:12
двойных системах Как вы помните Вы00:39:14
можете определить массу но чаще с00:39:17
наблюдений вы определяете функцию00:39:19
которую мы с вами выводили функция масс00:39:22
это нижний предел на массу невидимого00:39:25
объекта То есть вы видите звезду вот00:39:28
случае лебеди X1 Вот она звезда это00:39:30
оптическое изображение00:39:32
соответственно звездочка в созвездии00:39:35
лебедя00:39:36
и там же мы видим рентгеновский источник00:39:39
Наблюдая звезду мы видим спектральные00:39:42
линии мы можем померить полуамплитуду00:39:45
скоростей и мы можем получить функцию00:39:48
масс и вот лебедь X1 это первая система00:39:51
где функция масс там есть данные00:39:55
наклонение орбиты Ладно функцию у нас00:39:56
там маленькая есть данное наклонение00:39:58
орбиты по оптическим наблюдениям и у вас00:40:01
Нижняя Граница на массу невидимого00:40:03
объекта больше трех масс солнца уже00:40:05
тогда в 70-е годы было абсолютно Точно00:40:09
ясно что нейтронные звезды не могут00:40:12
иметь массу больше трех масс солнца в00:40:14
этой системе мы явно имеем дело со00:40:16
Грецией на компактный объект и Масса00:40:19
этого компактного объекта больше трех00:40:20
масс солнца и тогда мы получаем черную00:40:23
дыру То есть как правильно заметил Питер00:40:26
тот самый00:40:27
Черная дыра в источнике X1 это самая00:40:30
консервативная гипотеза любой00:40:33
альтернативное объяснение существенно00:40:35
более вычурно противоречат Ну скажем так00:40:38
стандартный хорошо известной физики а00:40:40
Черная дыра не противоречит00:40:43
значит таких систем много00:40:46
они отличаются по самым разным00:40:48
параметрам например по типу звезды00:40:51
поставляющей вещество по типу звезды00:40:53
донора видим Мы все время излучение00:40:56
операционного диска в рентгеновском00:40:58
диапазоне вот есть системы достаточно00:41:00
широкие масштаб здесь задан расстоянием00:41:03
от Солнца до Меркурия вот такой00:41:05
отрезочек вот здесь примерно такое00:41:07
расстояние и Широкая система00:41:09
Черная дыра в паре с довольно00:41:14
легкой звездой но звездой на стадии00:41:16
гиганта она перетекает мощная00:41:19
коррекционный диск и мы видим00:41:21
рентгеновское излучение этого диска есть00:41:23
пара где Черная дыра находится в паре с00:41:26
красным карликом поскольку все в одном00:41:28
масштабе то поэтому там почти ничего не00:41:30
видно00:41:31
но опять-таки мы видим излучение этого00:41:34
самого диска00:41:36
доказательством аргументами скажем так00:41:39
что это именно черные дыры00:41:41
мы считаем Вот что первое00:41:45
отсутствие пульсации в рентгеновском00:41:48
диапазоне значит напомню откуда берется00:41:50
феномен рентгеновского пульсара у00:41:52
нейтронов00:41:54
вот у меня есть нейтронная звезда есть00:41:57
магнитное поле есть вторая звезда Она00:42:01
поставляет вещество например в виде00:42:02
ветра просто для простоты есть Звездный00:42:05
ветер вещество захватывается00:42:08
гравитационной нейтронной звездой00:42:10
вещество ветра но оно не может сразу00:42:12
упасть на поверхность потому что это00:42:14
плазма вещество двигается по магнитным00:42:17
силовым линиям и попадает на Магнитные00:42:20
полюса энергия выделяется на магнитных00:42:23
полюсах и здесь получается яркие пятна и00:42:26
есть вращение например она вот так00:42:28
ориентирована00:42:29
ось вращения есть Наблюдатель00:42:33
и наблюдатель в виде эту систему Вот00:42:36
сейчас он видит вот это пятно не видят00:42:39
второе через пол-оборота он будет видеть00:42:41
это пятно поэтому00:42:43
потоп который он принимает будет вот00:42:45
таким вот пульсирующим эти пульсации00:42:48
связаны с наличием горячих областей на00:42:51
поверхности или вблизи поверхности00:42:52
нейтронной звезды00:42:54
если у системы нет пульсаций то это00:42:59
может означать обычно две вещи первое00:43:01
очень слабое магнитное поле и пятна00:43:03
расплылись на всю поверхность вы не00:43:05
можете выделить эффект а второй эффект00:43:07
нет никакой поверхности00:43:09
и отсутствие пульсации00:43:12
дает основание заподозрить по крайней00:43:15
мере что вы имеете дело с черной дырой00:43:17
дальше есть всякие интересные00:43:19
особенности излучения спектральное в00:43:22
первую очередь особенность внимания00:43:23
Говорить не будем Но самое главное00:43:25
аргумент это оценка массы в двойной00:43:27
системе это можно сделать причем если в00:43:31
некоторых системах мы видим00:43:34
только излучение оптической звезды вот00:43:38
как здесь например голубая звезда00:43:40
массивная она все забивает в оптике мы00:43:43
видим излучение оптической звезды то00:43:46
например в системах с красными карликами00:43:48
получается наоборот там00:43:50
операционный диск появляется и исчезает00:43:53
и иногда мы видим спектральные линии00:43:56
связанные с красным карликом а иногда00:43:58
видим яркое оптическое излучение диска и00:44:01
тогда оценка масса становится еще более00:44:04
точной вот как в случае двойного00:44:06
двойного пульсара У нас есть два00:44:08
источника и мы можем определить массу00:44:10
Вот это самое главное аргумент если00:44:12
нижний предел массы оказывается больше00:44:15
трех масс солнца Ну а теперь иногда и00:44:18
понижают эту границу там можно взять и00:44:20
две с половиной массы солнца и даже 2,300:44:23
масса Солнца то мы можем считать это00:44:26
кандидатом в черные дыры потому что00:44:29
в стандартных моделях никаких компактных00:44:33
объектов с массой больше чем некая00:44:37
критическая кроме черных дыр не00:44:39
существует и поэтому если вам такое00:44:42
привидится такого в природе не бывает00:44:44
ждите Само пройдет00:44:47
хорошо00:44:50
система с красными карликами вот о00:44:53
которых я говорил они довольно интересны00:44:55
тем что там аккреция идет Не стационарно00:44:58
диск появляется исчезает то есть мы00:45:01
видим рентгеновские вспышки И поэтому00:45:03
такие объекты были названы рентгеновские00:45:05
новы это очень00:45:08
многочисленный тип известных систем с00:45:10
черными дырами это не означает что их00:45:13
больше всего в галактике Но их довольно00:45:16
легко наблюдать и поэтому заметная доля00:45:19
статистики по черным дырам Звездных масс00:45:22
До недавнего времени основывалась именно00:45:24
На рентгеновских двойных здесь показан00:45:26
пример такой вот рентгеновской вспышки И00:45:28
повторюсь они хороши тем что вы можете00:45:30
видеть и излучение красного карлика00:45:34
минимум рентгеновского блеска и можете00:45:36
видеть излучение диска когда он00:45:38
сформировался когда он яркий00:45:41
вот тогда вы получаете Более точную00:45:43
оценку массы и геометрию системы можете00:45:46
довольно хорошо понять00:45:49
система с черными дырами систематически00:45:53
отличаются от систем с нейтронными00:45:55
звездами по светимости в спокойном00:45:57
состоянии00:45:58
рентгеновские системы00:46:01
которые мы видим благодаря креации часто00:46:04
обладают не только кратковременные00:46:07
переменной блеска но и переменности00:46:09
блеска на большом масштабе времени то00:46:11
есть система находится в разном00:46:13
состоянии более активным и более00:46:15
спокойно и можно посмотреть на00:46:18
светимости в спокойном состоянии00:46:19
смотрите в чем здесь принципиальная00:46:21
разница у нейтронной звезды есть00:46:23
поверхность И даже если на нее течет00:46:25
мало вещества это вещество все равно00:46:28
проконтактирует с поверхностью все равно00:46:30
будет высвечена там 10 20 на упавших00:46:34
грамм и это неизбежно этого нельзя00:46:36
избежать в случае черной дыры ситуации00:46:39
на Если вы берете камушек и кидаете в00:46:42
черную дыру Он просто в ней исчезает00:46:43
никакого излучения не происходит поэтому00:46:47
Если вы уменьшаете Темп аккреции то есть00:46:49
темп в течение вещества на черную дыру00:46:51
то излучение в потоке например в00:46:55
агрекционном диске Может у вас резко00:46:56
упасть а излучение ВКонтакте с00:46:59
поверхностью нет потому что нет00:47:01
поверхности у черной дыры и вот на этих00:47:04
двух графиках из двух разных работ Это00:47:06
очень хорошо видно00:47:07
и на левом и на правом по горизонтали00:47:11
орбитальный период систем то есть некая00:47:14
просто для нас сейчас неважная величина00:47:16
А вот по вертикали светимость спокойном00:47:19
состоянии и00:47:21
пустые кружочки это нейтронные звезды а00:47:25
черные это система с черными дырами и мы00:47:27
видим что там за одним исключением здесь00:47:30
в таком хорошем диапазоне вот эти00:47:32
системы можно сравнивать друг с другом00:47:33
есть огромная разница больше двух00:47:36
порядков разницы между светимостью00:47:38
спокойном состоянии Здесь тоже самое00:47:41
верхние вот эти красные символы система00:47:44
с нейтронами звездами и синие символы с00:47:47
черными дырами видно что у них там На00:47:50
полтора-два порядка светимости спокойном00:47:52
состоянии ниже00:47:54
и это тоже выделяет такие системы00:47:56
является дополнительным аргументом в00:47:59
пользу того что это действительно именно00:48:01
Черная дыра в двойных системах есть еще00:48:03
один очень красивый аргумент в пользу00:48:05
чернодерности который мне очень нравится00:48:07
он очень убедительный На мой взгляд00:48:11
в начале вспомним вообще про00:48:15
новые звезды помните это двойные системы00:48:18
с белым карликом вещество течет на белый00:48:22
карлик вещество это водородное гелевая00:48:24
смесь она накапливается на поверхности00:48:27
белого карлика повышается температура в00:48:29
этом веществе и наконец достигаются00:48:31
условия для начала термоядерных реакций00:48:34
горения водорода и происходит00:48:37
термоядерный взрыв на поверхности белого00:48:39
карлика00:48:40
можно посчитать полную энергию взрыва00:48:42
можно взять площадь поверхности белого00:48:45
карлика и получится что максимум00:48:47
обладает видимой диапазон немножко в00:48:49
Ультрафиолет вспышка новой00:48:52
такая же ситуация Может реализовываться00:48:54
в системе с нейтронными звездами такие00:48:57
системы называют рентгеновскими00:48:58
барстерами00:49:00
вещество с обычной звезды течет на00:49:02
нейтронную накапливается но только00:49:05
теперь не может накапливаться водород00:49:07
Там и так очень большая температура00:49:08
водород прогорает до Гелия довольно00:49:10
быстро накапливается ли Гелия или00:49:13
углерод зависимости от00:49:15
обстоятельств и дальше могут быть00:49:19
достигнуты условия для термоядерного00:49:21
горения Геля или углерода происходит00:49:23
мощная Рентгеновская вспышка уже энергия00:49:26
выделяется там примерно столько же но00:49:28
площадь поверхности гораздо меньше00:49:30
соответственно вас или равняется 400:49:33
квадратных 4 вы уменьшаете квадрат00:49:36
значит должны увеличить00:49:38
поэтому наблюдаете рентген вот Орел X100:49:43
aqx1 пример такой системы вот эти00:49:46
вспышки это термоядерные взрывы на00:49:48
поверхности нейтронной звезды есть очень00:49:51
похо по своей геометрии системы которые00:49:55
не показывают никаких термоядерных00:49:57
вспышек00:50:00
и это нужно как-то объяснять есть одно00:50:02
единственное здравое объяснение оно00:50:04
естественно существует в очень00:50:05
количественном виде00:50:07
это тот факт что мы столкнулись с черной00:50:11
дырой То есть просто нет поверхности на00:50:13
которой мы можем накапливать вещество00:50:15
при количеством анализа Вы можете прямо00:50:18
брать какие-то альтернативы есть модели00:50:20
альтернативные черным дырам Вы можете00:50:22
пробовать подставлять их и00:50:25
для00:50:27
большинства реалистичных моделей00:50:29
альтернатив черным дырам оказывается что00:50:32
вспышки будут происходить и параметры00:50:34
будут такими что мы можем их наблюдать00:50:36
отсутствие таких вспышек у очень хорошо00:50:39
изученных систем которые долго наблюдали00:50:41
здесь ось в днях про градуирована и00:50:44
соответственно речь идет о нескольких00:50:46
годах семь лет наблюдений00:50:49
отсутствие Таких вот остреньких вспышек00:50:52
связанных с термоядерными взрывами00:50:54
говорит о принципиально другой природе00:50:56
объекта на который идет аккреция и это00:50:59
соответственно Черная дыра00:51:02
Ну вот если00:51:05
30 лет назад 40 лет назад 50 лет назад00:51:09
самыми достоверными черными дырами были00:51:12
черные дыры в двойных системах черные00:51:15
дыры Звездных масс в рентгеновских00:51:17
двойных то за последние00:51:21
20-30 лет ситуации существенно00:51:24
изменилась и теперь самые достоверные00:51:26
черные дыры это сверхмассивные черные00:51:28
дыры в центрах галактик и из них самая00:51:31
достоверная Пожалуй это черная дыра в00:51:33
центре нашей галактики вот ее00:51:35
обозначение сгр это сокращение от00:51:39
сагитариус центр Галактики находится в00:51:41
созвездии Стрельца Стрелец полотенца00:51:44
гитариус00:51:45
исторические события развивались Так00:51:47
значит на заре радиоастрономии в00:51:50
созвездии Стрельца был открыт первый00:51:52
радиоисточник и00:51:55
в русле устоявшейся традиции он был00:51:58
назван сагитариус а а потом с помощью00:52:01
более детальных радионаблюдений в этом00:52:04
радиоисточнике удалось выделить очень00:52:07
компактный но по сути точечный источник00:52:10
который назвали сагитариус а со00:52:13
звездочкой и вот сейчас мы знаем что00:52:16
сагитариуса со звездочкой это наша00:52:17
Черная дыра Давайте перелистной еще раз00:52:20
положение черной дыры отмечено крестиком00:52:23
это динамический центр Галактики00:52:27
все объекты которые вы едете это звезды00:52:29
это инфракрасное изображение поскольку00:52:32
центр Галактики довольно сильно закрыт00:52:34
пылью соответственно00:52:37
это ближний инфракрасный диапазон00:52:39
большие наземные телескопы скорее всего00:52:41
это vl я честно говоря не помню00:52:44
что это соответственно это данное00:52:47
наблюдение за несколько лет видно как00:52:49
эти звезды двигаются и соответственно мы00:52:51
можем построить траектории движения00:52:53
звезд забегая вперед для всей галактики00:52:57
в целом Черная дыра в центре абсолютно00:52:59
не важна00:53:03
масса черной дыры намного меньше массы00:53:07
Галактики и поэтому нельзя сказать что00:53:09
Галактика вращается вокруг черной дыры00:53:12
Но что называется так получилось00:53:14
потому что она находится в центре но она00:53:16
не является причиной00:53:18
Черная дыра вносит Малый вклад в00:53:21
гравитационный потенциал ну скажем на00:53:22
том расстоянии На каком солнце находится00:53:24
от центра Галактики но вблизи черные00:53:27
дыры конечно же именно она доминирует00:53:29
поэтому когда мы строим траекторию вот00:53:33
этих звезд близких уже черной дыры то00:53:35
они двигаются в первую очередь в00:53:37
гравитационном поле этой самой черной00:53:39
дыры и изучение движения звезд близких к00:53:42
черной дыре позволяет определить в00:53:45
первую очередь массу этой дыры Ну а00:53:47
потом и другие параметры Да она00:53:49
становится все больше и больше00:53:52
соответственно вот есть звездочка вот00:53:55
вот это s0 нет или вот s0 сейчас00:54:02
какая нам нужна звездочка00:54:05
so2 Давайте ее запустим00:54:11
вот эта звездочка00:54:13
она обладает самым На этой картинке она00:54:17
обладает самым коротким орбитальным00:54:18
периодом примерно 15 лет00:54:20
вот эта звездочка S200:54:24
и в течение долгого времени она00:54:26
использовалась в первую очередь для00:54:28
определения параметров Центральной00:54:31
черной дыры то есть там большая полуось00:54:34
орбиты всего 5 тысячных парсека То есть00:54:36
это очень немного 5000 на парсек у вас00:54:40
было задачки парсек это 206 26500:54:44
астрономических единиц00:54:46
5 пар сег это будет миллион00:54:49
астрономических единица здесь одна00:54:51
тысячная тысяча астрономических единиц00:54:53
это ерунда мы уже прилетели такое00:54:55
расстояние00:54:58
но ясно что есть более близкие звезды00:55:01
просто вот эта звезда хорошо видна00:55:04
но с течением времени обнаруживают более00:55:08
слабые звезды и на сегодняшний день00:55:10
рекорд уже не 15,2 а 9 и 9 по моему лет00:55:14
орбитальный период то есть есть Звезды00:55:16
которые находятся ближе и очевидно эти00:55:18
рекорды Будут дальше бить но важно что00:55:20
все эти наблюдения позволяют в первую00:55:22
очередь повторюсь определить массу00:55:23
черной дыры и получается около 400:55:26
миллионов масс солнца00:55:29
Ну и В неком смысле можно искать по00:55:32
крайней мере после ньютоновские эффекта00:55:34
некоторые уже обнаружены пока это не00:55:37
идеальная площадка для проверки эффектов00:55:41
общего теории относительности система00:55:43
лучше система с радиопульсарами например00:55:45
но тем не менее00:55:48
дальнейшее дальнейшее наблюдения00:55:51
должны помочь00:55:55
сделать00:55:57
орбитальное движение звезд вокруг00:55:59
центральных черных дыр еще одним00:56:02
существенным тестом теории гравитации00:56:06
значит Сейчас наша Центральная Черная00:56:09
дыра это довольно спокойный объект то00:56:11
есть при массе 4 млн от солнца00:56:13
светимость у нее примерно равна00:56:15
солнечной иногда происходят вспышки на00:56:17
этой черной дыре но они не очень мощные00:56:21
при этом в прошлом ситуация была иной то00:56:26
есть черные дыры могут быть связаны с00:56:28
яркими источниками если есть большой00:56:30
приток вещества вот сейчас на нашу00:56:32
черную дыру течет малое вещества но все00:56:35
равно видим сколько мы видим источник но00:56:38
он довольно слабый мы знаем что в00:56:39
прошлом Это было не так и вот лет уже00:56:43
под 20 назад Миша ревнивцев и соавторы00:56:46
получили замечательный результат00:56:48
используя данные наблюдений на спутнике00:56:51
интеграл напомню говорили это европей00:56:54
защитник с кодирующей маской00:56:58
первый аппарат который довольно хорошо00:57:00
начал строить изображения с хорошим00:57:02
угловым разрешением на энергиях выше 2000:57:05
килоэлектрон вольт00:57:07
и был обнаружено следующее вот он00:57:10
сагитариуса со звездочкой тут какие-то00:57:12
другие рентгеновские источники а00:57:14
интересен вот этот рентгеновский00:57:16
источник00:57:17
это сагитереус Б2 это молекулярное00:57:20
облако молекулярному облаку не положено00:57:23
быть рентгеновским источником там00:57:25
особенно нечему светиться00:57:27
единственное объяснение это00:57:30
флуоресценция то есть мощный поток00:57:34
излучения когда-то накачал Это облако00:57:36
энергии Теперь оно потихоньку излучает и00:57:39
возникает вопрос Что же это был за00:57:41
источник единственная здравое объяснение00:57:42
это собственно сагитариуса со звездочкой00:57:44
то есть в прошлом мы знаем В каком00:57:47
поскольку мы знаем расстояние от всех до00:57:49
сих источник находился в высоком00:57:52
состоянии то есть его светимость была00:57:54
гораздо выше темпа Греции был выше00:57:56
он много излучал в том числе в рентгене00:57:59
И сейчас мы видим но такой своеобразное00:58:02
Эхо этого излучение Эхо формально это00:58:04
отражение здесь не отражение00:58:06
флоресценция но суть примерно такая же00:58:10
с тех пор было обнаружено еще00:58:14
рентгеновское излучение от нескольких00:58:15
молекулярных облаков в разных00:58:17
расстояниях от центра Галактики и00:58:20
поэтому у нас есть такие ну почти прямые00:58:24
данные об активности Центральной черной00:58:28
дыры в прошлом00:58:30
а сейчас видны вспышки как я говорил при00:58:35
этом светимость может увеличиваться раз00:58:38
в 10000:58:40
стандартная светимость Это примерно00:58:42
солнечной светимость А вот во время00:58:45
вспышки в сто раз там получаете 10000:58:47
светимости Солнца примерно изучение00:58:52
рентгеновского излучения в00:58:55
во время вспышек Пусть и модельным00:58:58
образом но позволяет измерить еще один00:59:00
параметр черной дыры это Темп ее00:59:02
вращения00:59:05
последние годы благодаря интерстеллару00:59:09
картинка с которого в середине00:59:12
большую популярность получила00:59:14
визуализации черных дыр и Давайте00:59:16
какой-то кусочек времени посвятим этом00:59:20
начнем с левой нижней картинки поскольку00:59:24
она принципиально отличается от других00:59:25
здесь показан эффект гравитационного00:59:28
линзирования на черной дыре то есть Что00:59:30
будет если вы наблюдаете звездное небо и00:59:36
относительно недалеко от вас пролетает00:59:38
Черная дыра00:59:39
поскольку Черная дыра очень компактный00:59:42
объект то искажение пространства времени00:59:44
вблизи черной дыры просто очень заметны00:59:47
то есть смотрите здесь важна не масса не00:59:49
размера а именно отношения Масса К00:59:51
размеру компактность00:59:53
Именно поэтому черные дыры вот как бы00:59:57
так интересно Но эффект количественный01:00:00
здесь происходит такой переход01:00:01
количество01:00:03
но тем не менее эффект существует на01:00:07
любом объекте01:00:09
Вот какой-нибудь01:00:12
первый Экспериментальная проверка теории01:00:15
относительности01:00:16
наблюдение отклонения положения звезд во01:00:20
время солнечного затмения это похожий01:00:22
эффект но он слабенький его еле-еле01:00:25
можно было измерить А здесь эффект очень01:00:27
сильный И соответственно можно01:00:29
визуализировать черные дыры вот таким01:00:32
способом здесь действительно взят01:00:34
реальное изображение неба и дальше01:00:39
подставлена Черная дыра и проделан01:00:41
численно корректные процедура по01:00:44
пересчету того как будет наблюдаться01:00:46
звездное небо с соответствующего01:00:49
расстояния черной дыры01:00:51
а теперь другие картинки Ну вот те01:00:54
которые имеют отношение к интерстеллару01:00:56
три верхних это01:00:59
сложная такая картинка которая01:01:02
соответствует тому что у нас есть черная01:01:04
дыра и аккреционный диск вокруг неё мы01:01:07
наблюдаем это все с некоторого01:01:09
расстояния вблизи плоскости01:01:11
аккреционного диска и опять-таки из-за01:01:14
гравитационного линзирования из-за01:01:16
искажения пространства времени видим01:01:17
довольно сложную картину картинка в01:01:20
интерстелларе с одной стороны она01:01:22
основана на реальных данных01:01:24
и То есть стеллар вы все знаете да01:01:28
более-менее01:01:29
хорошо01:01:31
поставить Кто был вторым консультантом01:01:34
интерстеллара kipturn понятно01:01:38
Да была Лена мурчикова01:01:41
вот там поскольку Они хотели почти все01:01:45
время иметь консультантом на площадках01:01:47
занятой человек во-вторых все формулы в01:01:50
фильме они все реально написаны То есть01:01:52
даже когда там пролистывается блокнот он01:01:54
реально исписан реальными формулами если01:01:57
формулы написана мужской рукой мужским01:01:59
персонажем то это писал кипрн а большое01:02:03
количество написано главным женским01:02:05
персонажем это все писала Лена01:02:07
и соответственно в общем отбирали01:02:10
человека который постоянно может01:02:11
консультировать и может хорошим почерком01:02:13
но явным женским написать огромное01:02:14
количество формул связанных там струнами01:02:18
или еще чем-нибудь вот хорошо то есть01:02:22
там как бы реально было много физики Но01:02:24
дальше но он01:02:25
творческий к этому подходил в частности01:02:28
Он сказал что люди не поймут если мы01:02:31
сделаем картинку несимметричной и01:02:33
картинка в интерстелларе она основана на01:02:36
реальных расчетах но она искусственно01:02:38
симметрирована здесь выбрано несколько01:02:41
эффектов которых мы поговорим01:02:43
Вот это одно из самых детальных01:02:45
современных изображений вот из этой01:02:48
статьи01:02:50
и по-моему это как раз группа связана с01:02:54
тортом считал В общем появилось01:02:55
несколько таких красивых расчетов мы01:02:58
сейчас обсудим как это откуда все01:03:03
берется01:03:04
А вот это самое первое картинка которая01:03:07
всеми с каком-то году была посчитана это01:03:10
люменой считал01:03:11
с этой картинки там забавная связанная01:03:14
история01:03:15
она выглядит Мне нравится как это вы01:03:17
знаете как фильмы01:03:19
1910 годов смотреть то есть что-то есть01:03:23
какой-то Шарм в этом01:03:25
посчитать они безусловно могли01:03:27
компьютеры уже были принтеров не было01:03:29
нормально то есть эта картинка хитрым01:03:31
образом рисовалась почти вручную по01:03:34
результатам сложных численных расчетов01:03:36
Почему Потому что просто не было01:03:38
возможности взять нажать Принт и01:03:40
отправить хорошо Значит вот тут очень01:03:43
хорошо видны и эффекты гравитационного01:03:47
линзирования и асимметрия вправо-влево и01:03:50
вы знаете что диск вращается вот в эту01:03:53
сторону вот эта часть диска движется к01:03:54
нам почему она ярче мы поговорим там01:03:57
есть два эффекта про один из которых01:03:58
обычно забывают даже три эффекты01:04:01
забывают про два в простом изложении А01:04:05
это расчеты так называемой тени черной01:04:08
дыры Но в неком смысле это01:04:10
гипертрофированная вот эта часть но она01:04:12
возникает такая картинка возникает без01:04:15
операционного диска как возникает тоже с01:04:18
вами будем обсуждать у лювине есть01:04:21
полезная относительно свежая статья по01:04:24
моему01:04:25
где01:04:27
показаны визуализация падения в черную01:04:30
дыру с диском соответственно разные01:04:32
кадры они соответствуют разным точкам на01:04:34
траектории01:04:36
мы летим еще находимся далеко от диска01:04:39
подлетаем к диску проходим сквозь диск01:04:42
вот здесь соответственно картинка такая01:04:45
размытая за поглощения и рассеяние в01:04:47
диске дальше мы уже близко к черной дыре01:04:50
начинаем видеть вот такую картинку такой01:04:53
глаз замечательный это фотонная сфера01:04:56
подлетаем ближе к черной дыре вот эта01:04:58
картинка с горизонта это картинка уже01:05:01
изнутри но соответственно смотрим не01:05:03
вперед наружу01:05:06
хорошо Значит01:05:09
мы с вами сказали что в галактике01:05:13
довольно много черных дыр Давайте в уме01:05:15
прямо проделаем оценку Значит у нас01:05:17
получилось Я буду брать именно числа01:05:19
которые у нас получились01:05:21
Сверкнула вспыхивает раз в 70 лет в01:05:24
галактике01:05:25
отношения числа нейтронов звезд к черным01:05:28
дырам там примерно один к пяти да01:05:31
соответственно01:05:34
Черная дыра появляется в галактике раз в01:05:38
350 лет у нас получается а возраст01:05:42
Галактики немножко округляя 10001:05:43
миллиардов лет делим одно на другое и01:05:47
получаем 30 миллионов черных дыр если я01:05:51
не ошибся на самом деле их побольше под01:05:53
100 миллионов но как бы то ни было даже01:05:56
в уме очень быстро мы получили что в01:05:58
галактике есть многие десятки миллионов01:06:00
черных дыр а видим Мы01:06:04
10 1001:06:08
и вроде на 350 разделить01:06:13
получаем соответственно 3 на 10 7 Вот01:06:18
соответственно видим Мы там Пару01:06:21
десятков систем являющихся01:06:25
рентгеновскими двойными а остальные 10001:06:28
миллионов черных дыр Мы не видим поэтому01:06:30
люди довольно давно обсуждали Как можно01:06:33
увидеть одиночную черную дыру01:06:36
и есть два способа первый это все-таки01:06:40
окреция01:06:42
одиночная Черная дыра движется не в01:06:44
пустом пространстве а в реальной01:06:46
межзвездной среде среди с конкретной01:06:47
плотностью и можно посчитать как Черная01:06:50
дыра будет взаимодействовать с этим01:06:51
веществом и посмотреть каким будет Темп01:06:54
покрыться какие будут наблюдательные01:06:55
проявления01:06:57
Это Виктория Шварцман другой выпускник01:07:01
который в семидесятом году впервые01:07:06
начал рассматривать аккрецию на01:07:09
одиночные нейтронные звезды и черные01:07:11
дыры из межзвездной среды и были01:07:13
получены некоторые оценки забегая вперед01:07:16
такие объекты до сих пор не обнаружены01:07:18
то есть эффекты все-таки очень слабые и01:07:21
до сих пор нам не хватает01:07:22
чувствительности но нет Никаких сомнений01:07:24
что эти объекты есть01:07:26
Вот как это вы01:07:28
одиночные черную дыру видите не видите я01:07:31
не вижу она есть вот здесь это очень01:07:34
убедительно есть второй эффект это01:07:36
микролинзирование про механизирование мы01:07:39
говорили когда говорили про экзопланеты01:07:41
Поэтому сильно повторяться не буду есть01:07:44
источник есть линза есть факальная линия01:07:46
и наблюдатель находящийся вблизи01:07:49
факальной линии будет видеть усиление01:07:51
блеска источника соответственно события01:07:55
микролизирования будет длиться тем01:07:57
дольше чем больше масса линзы01:08:02
просто при той же скорости массивной01:08:05
линзы искажает пространство до той же01:08:07
величины в большом объеме вокруг себя01:08:09
здесь не важна компактность здесь важно01:08:11
именно масса01:08:13
и соответственно при наблюдении событий01:08:16
линзирования мы можем выделять длинные01:08:18
события Вот например события01:08:21
линзирования которые длилось почти два01:08:23
года Это позволяет сделать оценку массы01:08:26
линзы в данном случае Она оказывается01:08:28
больше четырех массам мы наводим туда01:08:31
телескоп звезда с массой 4 массы солнца01:08:34
очень яркая Давайте там вспомним01:08:35
какую-нибудь другую формулу и получается01:08:38
что она имеет светимость там порядка 10001:08:40
светимости солнца Если я правильно01:08:42
быстро уме посчитал01:08:45
звезду со светимостью 100 светимости01:08:47
солнце видно очень хорошо В данном01:08:49
случае не видно тождественно ничего01:08:52
возникает вопрос Какой объект может01:08:55
иметь массу больше четырех масс солнца и01:08:58
иметь очень низкую светимость и значит01:09:01
немножко подумав мы отвечаем Черная дыра01:09:04
соответственно вот такие события01:09:06
микролинзирования на сегодняшний день их01:09:08
Известно около десятка дают хорошие01:09:12
кандидаты в черные дыры Но в данном01:09:15
случае я уж точно использую слово01:09:16
кандидат Потому что есть дополнительные01:09:18
неопределенности01:09:20
но все равно черные дыры в данном случае01:09:23
самые лучшие объяснение вообще говоря мы01:09:25
примерно представляем себе01:09:28
даже уже какую-то статистику по01:09:31
одиночным черным дырам в галактике Когда01:09:33
будут01:09:34
проанализированные данные спутника ГАИ01:09:37
по линзированию то это статистика прямо01:09:39
резко01:09:40
драматические возрастет и мы станем01:09:44
гораздо лучше понимать популяцию01:09:46
одиночных черных это еще несколько01:09:49
примеров из другого проекта вот01:09:51
предыдущий был обли01:09:53
а это проект мачо тоже длинные события01:09:57
здесь примерно год Здесь чуть больше01:09:59
года01:10:01
и соответственно нам нужны оценки с01:10:04
массой с нижним пределом массы больше01:10:06
трех масс солнца есть события с массами01:10:09
Ну там две массы солнца это же объекта01:10:11
не видно тогда это кандидаты в01:10:14
линзирование на одиночных нейтронных01:10:17
звездах есть события Где масса линзы01:10:21
порядка одной массы солнце немножко01:10:24
меньше тогда это кандидаты в01:10:26
линтирование на одиночных белых карлик01:10:28
все это тоже есть но сейчас нам01:10:31
интереснее про черные01:10:32
это значит черные дыры Звездных масс а01:10:35
сверхмассивные черные дыры Мы наблюдаем01:10:37
в центрах галактик01:10:39
Обратите внимание часть коллег прям01:10:41
лютый ненавидят вот эту картинку или ей01:10:43
подобные по куча причин первая здесь01:10:46
совершенно нет эффектов гравитационного01:10:48
линзирования То есть у нас ровный шарик01:10:51
ровный диск Вот такая красота так нельзя01:10:53
увидеть и магнитосфера здесь нарисованы01:10:56
немножко странная как у нейтронной01:10:57
звезды у актрицирующей черной дыры Может01:11:00
быть магнитосфера но она будет выглядеть01:11:02
немножко по-другому не так показано01:11:04
здесь хорошо значит история01:11:08
сверхмассивных черных дыр начинается в01:11:12
60-е годы когда были идентифицированы01:11:15
такие объекты как квазары01:11:17
проклозары мы еще немножко поговорим01:11:19
потом потом01:11:24
поговорим но суть состояла в том что01:11:27
было обнаружено что есть источники01:11:30
которые обладают колоссальной01:11:32
светимостью но при этом малыми размерами01:11:35
то есть светимость скажем там десяток01:11:38
светимости нашей галактики а размера01:11:41
объекта меньше одного парсека ну или там01:11:44
даже меньше одной сотой парсек и нужно01:11:48
было придумать механизм энерговыделения01:11:50
который бы это объяснял и появилась две01:11:54
или три статьи не помню там как точно01:11:56
было три наверное статьи эта статья сам01:12:00
Питера статья зельдович Новикова и01:12:01
статья линдон бэла где было01:12:04
показано что окреция вещества на01:12:08
массивные черные дыры удовлетворяет всем01:12:11
требованиям То есть вы можете получить01:12:13
нужную светимость01:12:15
нужный Спектр нужный размер объекта Ну01:12:20
по крайней мере удовлетворить01:12:21
существовавшим пределом на тот момент01:12:23
и э с этого момента вот эта гипотеза01:12:26
начала жить э шестидесятых годов но01:12:29
только в девяностые годы01:12:33
сердце успокоилось на том что все типы01:12:37
активных ядер галактик э аквазар - это01:12:40
активные ядра галактик то есть э-э01:12:43
яркий источник находится в центре01:12:45
какой-нибудь очень далёкой Галактики01:12:47
которая просто рассмотреть трудно01:12:49
все активные ядра галактик связаны01:12:52
именно со сверхмассивными чёрными01:12:56
соответственно из этого вытекает что01:12:59
практически у каждой Галактики Черная01:13:01
дыра есть просто не всегда Она находится01:13:03
в активном состоянии вот у нас Черная01:13:05
дыра есть но сейчас она не в активном01:13:07
состоянии есть черная дыра и в ближайший01:13:11
крупной галактике в туманности Андромеды01:13:13
которая имеет обозначение m31 вот этот01:13:17
источник это м31 со звездочкой но здесь01:13:20
звездочку добавили я бы сказал01:13:23
следуя тому что у нас гитариуса со01:13:26
звездочка здесь Значит м31 со звездочкой01:13:29
звездочка значит Черная дыра Черная дыра01:13:32
в туманности Андромеда имеет немножко01:13:33
большую массу несколько десятков01:13:35
миллионов масс солнца но светимость тоже01:13:39
не очень большая чуть больше чем у нас01:13:41
но01:13:43
светимость далека от предельной01:13:45
Черная дыра в туманности Андромеды тоже01:13:48
переменная значит01:13:51
интересующие нас объект вот он01:13:53
вот этот объект01:13:56
и вот два рентгеновских снимка сделанные01:14:00
в разное время вот здесь объект по сути01:14:03
не видно он имеет очень низкую01:14:05
рентгеновскую светимость А вот здесь он01:14:06
довольно яркий то есть здесь тоже01:14:09
окреция переменная и это Совершенно01:14:12
естественно поскольку01:14:16
нет механизма который бы обеспечивал в01:14:19
таких галактиках строго постоянный01:14:22
приток вещества к центральной черной01:14:25
дыре периодически появляются какие-то01:14:27
объекты там может быть звезды Звездные01:14:29
скопления молекулярные облака которые01:14:31
дают01:14:32
дополнительный приток вещества и тогда01:14:35
Черная дыра переходит в более активное01:14:37
состояние01:14:38
существенно что есть много методов01:14:42
определений или оценки масс01:14:45
сверхмассивных черных дыр чтобы изучать01:14:47
объекты нужно что-то измерять01:14:50
В современных естественных науках мы01:14:52
фактически не умеем ничего изучать если01:14:54
не измеряем значит здесь нужно измерять01:14:57
массы есть несколько способов о которых01:15:00
мы поговорим01:15:04
самые лучшие способы точно так же как01:15:06
случае звезд01:15:07
связана с тем что мы наблюдаем вращение01:15:10
какого-нибудь объекта вокруг черной дыры01:15:15
в случае черной дыры в центре нашей01:15:18
галактики это прямо звезды01:15:20
в случае других галактик не видно01:15:23
движение звезд вокруг черной дыры просто01:15:25
Потому что далеко но к счастью в01:15:28
межзвездной среде возникают условия для01:15:31
появления естественных мазерных01:15:33
источников То есть это источники01:15:36
коротковолнового радиоизлучения и01:15:39
излучение в какой-то молекулярной линии01:15:43
Это очень хорошо потому что тогда вы01:15:46
можете очень точно измерить скорость01:15:48
движения источника потому что Вы точно01:15:50
знаете лабораторное положение линий и01:15:53
если вы наблюдаете мазерный источник на01:15:56
небольшом расстоянии от центра01:15:57
какой-нибудь Галактики то мы можем01:15:59
можете быть уверены что движение этого01:16:03
источника определяется гравитационным01:16:06
потенциалом черной дыры соответственно01:16:08
вы видите На каком угловом расстоянии01:16:10
источник находится от центра Галактики01:16:13
это напрямую измеряется вы знаете01:16:16
расстояние до Галактики поэтому вы01:16:18
получаете абсолютно размер орбиты этого01:16:22
мазера и после того как вы померили01:16:25
скорость вы получаете оценку массы01:16:27
внутри его орбиты01:16:28
которая с огромной астрономической01:16:31
точностью совпадает с массой черной дыры01:16:33
потому что других массивных объектов Там01:16:36
просто нет вот такой метод работает01:16:39
где-нибудь для десятка галактик примерно01:16:44
число небольшое но зато в данном случае01:16:46
Вы получаете точную оценку масс точная01:16:49
Вот вот такая то есть точность Я не знаю01:16:51
на уровне 10 процентов В данном случае01:16:54
считается очень хорошей точностью01:16:55
измерения массы01:16:58
иногда нет матерных источников но вы01:17:02
можете видеть газовый диск01:17:05
видеть не в том смысле что можете01:17:08
рассмотреть деталь а в том смысле что вы01:17:11
по спектральным данным можете померить01:17:15
скорость движения вещества поперек диска01:17:18
то есть вот эта часть диска01:17:22
обычно так показывают эта часть диска01:17:24
движется от нас скорость положительная01:17:27
вот эта часть диска движется к нам01:17:30
соответственно сидит Черная дыра вы01:17:33
получаете амплитуду скорости движения01:17:35
вещества в диске У вас есть01:17:39
видимый угловой размер диска зная01:17:41
расстояние до Галактики вы получаете01:17:43
абсолютный размер01:17:45
и тогда снова определяете массу01:17:48
центрального объекта Вот это проделано01:17:50
для черной дыры в центре Галактики 87 и01:17:54
там масса получается по этой оценке 301:17:57
миллиарда масса01:17:59
после того как для какого-то числа01:18:04
объектов вы померили достаточно точная01:18:07
масса вы естественно начинаете искать не01:18:11
коррелирует ли масса черной дыры с01:18:13
какими-то параметрами Галактики которые01:18:16
легко опознать01:18:18
Ну то есть вот там идет по улице человек01:18:21
интересный вопрос А какая у него01:18:22
зарплата Ну не знаю какая зарплата01:18:25
просто идет человек с походкой это не01:18:27
коррелирует обычно Но вы можете01:18:29
посмотреть там какие у него часы на руке01:18:31
или в какую машину Он садится это уже01:18:33
коррелирует с тем какая у него зарплата01:18:37
слабо может быть всякие отклонения был01:18:40
раньше такой анекдот что если в 90-е01:18:42
годы девушка видела молодого человека на01:18:45
Мерседесе то она знала что он много01:18:46
зарабатывает сейчас если она видит01:18:48
человек на Мерседесе скорее всего01:18:49
большой невыплаченный кредит01:18:53
Вот Но тем не менее корреляция работает01:18:55
и01:18:58
одной из лучших корреляций для масс01:19:01
черных дыр является корреляция с01:19:04
параметрами балджигалактики помните вот01:19:06
у Галактики есть диск есть большое гало01:19:08
Есть такой центральное вздутие которое01:19:10
называется балдж вот оказалось что01:19:12
параметры балджи лучше всего коррелируют01:19:15
с параметрами черных дыр и очевидно хотя01:19:18
у деталях люди продолжают спорить это01:19:21
связано с историей формирования01:19:22
Галактики то есть масса черной дыры01:19:25
растет если в центральную часть01:19:27
Галактики течет газ А если в центральную01:19:30
часть Галактики течет газ то по большей01:19:32
части Он вообще говоря не втекает в01:19:34
черную дыру а превращаются в звезды и01:19:36
превращаясь в звезды В центральной части01:19:39
он добавляет к балджу поэтому параметры01:19:42
балджа коррелирует с параметрами черной01:19:45
дыры потому что они росли за счет одного01:19:47
и того же втекавшего газа они01:19:49
оказываются связаны и корреляция01:19:52
получается ну довольно хорошая с01:19:54
течением времени она на самом деле01:19:56
становится все лучше и лучше01:19:58
по горизонтали отложена масса балджо в01:20:00
единицах масс солнца по вертикальной01:20:02
массы черной дыры Ну и видно что01:20:05
корреляция почти Линейная01:20:09
и типичное значение поскольку корреляция01:20:12
Линейная вот этот коэффициент не сильно01:20:14
меняется Черная дыра составляет примерно01:20:17
там одну десятую процента от массы а мал01:20:21
масло это малая доля массы Галактики то01:20:24
есть черная дыра подчеркну еще раз01:20:25
всегда сильно легче всей Галактики01:20:28
Поэтому в глобальной гравитационный01:20:30
потенциал вносит очень маленький вклад и01:20:34
доминирует только в самой Центральной01:20:36
области там на расстоянии уже несколько01:20:37
пар всех от себя01:20:41
схема Галактики Нам сейчас не нужно01:20:45
Спрашивается Откуда берутся черные дыры01:20:48
вот начнем про это говорить и как раз в01:20:52
следующий раз того же самого Стартуем01:20:54
Итак в центр галактик наблюдается01:20:57
сверхмассивные черные дыры это не01:21:00
врожденная масса черных дыр их масса01:21:02
существенно увеличивались в процессе01:21:06
эволюции Галактики и отсюда возникает01:21:09
корреляция массы черной но нужно чтобы01:21:13
что-то было в начале нужно чтобы01:21:14
какая-то Черная дыра легкая черная01:21:17
возникает вопрос откуда они берутся есть01:21:21
два основных механизма01:21:24
первый это коллапс ядер01:21:28
массивных звезд население 3 помните есть01:21:31
самая-самое первое поколение звезд во01:21:34
Вселенной звезды населения 3 они01:21:36
образовывались из чистого водорода и01:21:38
гелия Они могли быть очень массивными01:21:40
из-за этого у них могли быть массы01:21:43
порядка многих сотен масс солнца и в01:21:47
основном как показывают расчеты такие01:21:49
звезды коллапсируют черные дыры01:21:50
соответственно01:21:53
задолго до формирования галактик01:21:56
возникают возникает большое количество01:21:59
черных дыр с массами порядка 100-20001:22:02
масс солнца01:22:04
Этот способ наверняка работает01:22:07
дальше у вас начинают формироваться01:22:10
Галактики и туда уже попадают01:22:13
многочисленные Вот Эти черные это01:22:16
массивные объекты Поэтому взаимодействуя01:22:19
гравитационно с другими объектами в01:22:21
галактике они имеют тенденцию оседать в01:22:24
минимум потенциал центральную часть01:22:27
галактики01:22:29
по ходу этой эволюции Они окрецируют то01:22:33
есть увеличивают свою массу попав в01:22:35
центр Галактики африцируют еще больше и01:22:37
наконец могут превратиться01:22:40
сверхмассивные черные дыры01:22:43
этот сценарий наверняка работает но есть01:22:45
объекты которые в нем не описываются это01:22:49
мощные квазары находящиеся очень далеко01:22:52
то есть Эти глаза мы видим такими какими01:22:56
они были спустя там скажем01:22:58
600 миллионов лет после большого взрыва01:23:01
Спрашивается Можно ли начав С 200 масс01:23:05
солнца за 600 миллионов лет дорасти до 101:23:08
миллиарда масса Солнца и ответ01:23:10
отрицательный нельзя то есть есть01:23:13
примеры объектов которые не вписываются01:23:15
в этот сценарий Но эти объекты легко01:23:17
объяснить если начать чуть более01:23:20
массивных черных дыр не 100-200 масс01:23:23
солнца две-три тысячи масс солнца01:23:25
Спрашивается откуда взять Такие черные01:23:27
дыры тогда появляется второй сценарий у01:23:30
Вас могут коллапсировать большие облака01:23:32
газа пыли и всего что туда намешано и01:23:37
они могут давать черные дыры больших01:23:39
было проведено масса численных расчетов01:23:42
и Да есть условия в молодой Вселенной01:23:46
для формирования таких объектов таких01:23:49
черных дыр будет скорее всего намного01:23:51
меньше чем этих но зато у них большие01:23:54
массы они будут быстрее попадать в центр01:23:56
галактик И самое главное стартовав с01:23:59
большей массы они быстрее дорастают до01:24:03
тех параметров которые мы видим в01:24:06
некоторых объектах и поэтому вот это два01:24:09
основных сценария но важно что их01:24:11
объединяет то что это единая картина01:24:14
которая называется иерархическая01:24:17
скручивание Когда Вы начинаете с01:24:19
объектов небольшой массы а потом они01:24:23
складываются в более крупные объекты то01:24:26
есть такие вот небольшие мини голов01:24:28
складываются в первые небольшие01:24:31
Галактики они складываются в большие01:24:33
Галактики Но дальше растут скопления01:24:35
галактик сверхскопления важно что на01:24:38
входе этого процесса то есть очень рано01:24:40
возникают уже черные дыры Вот время от01:24:44
большого взрыва то есть уже там на01:24:46
временах 200 миллионов лет после01:24:47
большого взрыва они могут возникать А01:24:50
дальше естественным образом они попадают01:24:52
в те структуры которые мы наблюдаем то01:24:54
есть Галактики и понятно почему они01:24:56
оказываются в центрах и понятно почему01:24:58
мы их там видим там больше темпа Греции01:25:00
Может быть но при этом есть важный вывод01:25:03
у такого сценария неизбежно существует01:25:05
большое количество Отбросов то есть01:25:08
вообще говоря большая часть вот этих01:25:09
когда-то появившихся черных дыр не01:25:12
попали в центр галактик01:25:14
и это черные дыры условно как раз01:25:17
промежуточных масс и поэтому Вселенная в01:25:21
целом и каждая Галактика вообще говоря01:25:23
содержит большое количество блуждающих01:25:25
черных дыр01:25:27
ну которые пока никак не удалось01:25:30
обнаружить поскольку обнаружить черную01:25:33
дыру в черном космосе довольно трудно01:25:36
хорошо но Давайте01:25:39
я просто проверю работает ли у меня01:25:42
видео и мы на этом тогда01:25:44
будем останавливаться это картинка01:25:47
моделирование формирование01:25:48
крупномасштабной структуры бежит красное01:25:52
смещение по сути время нулевое красное01:25:55
смещение соответствует настоящему01:25:57
моменту времени01:25:59
а начинается расчет вот01:26:02
z28.6 в этот момент не было ни первых01:26:05
звезд ни первых галактик но вещество уже01:26:08
было распределено неоднородно в этот01:26:11
момент Вселенная была соответственно в01:26:13
29,6 раз меньше чем сейчас01:26:17
и дальше можно моделировать это01:26:21
формирование структуры здесь01:26:22
моделируется фактически только темные01:26:24
вещество то есть мы видим формирование01:26:26
скопления сверхскопления галактик но01:26:30
если мы отзумимся на более мелкий01:26:34
масштаб то мы увидим формирование01:26:38
черных дыр и рост черных дыр и в01:26:41
современных расчетов это реализовано Это01:26:44
другая картинка формирования01:26:46
крупномасштабной структуры Мне она01:26:47
нравится тем что ее вот Под разными01:26:50
ракурсами можно крутить смотреть здесь01:26:53
снова вот такой большой сгусток это01:26:55
скопление галактик01:26:57
ну а там очень большие сферы скопления01:26:59
галактик и наконец мы можем опуститься01:27:01
еще на один уровень ниже и посмотреть01:27:03
формирование уже отдельного скопления01:27:05
галактик здесь снова показана только01:27:08
движение темного вещества01:27:10
Ну вот во многих этих сливающихся Гала01:27:13
уже сидят01:27:16
сверхмассивные черные дыры хорошо на01:27:19
этом тогда остановимся и в следующий раз01:27:21
начнем с описания единой модели активных01:27:25
ядер Галактики Спасибо01:27:26
[музыка]Описание:
На этой лекции уважаемый Сергей Борисович закончит тему НЕЙТРОННЫХ ЗВЁЗД и ПУЛЬСАРОВ! Он расскажет об их ОСТЫВАНИИ, ТЕПЛОПОТЕРЯХ, ТЕМПЕРАТУРЕ, ВОЗРАСТЕ и СКОРОСТЯХ! Зрители узнают о траекториях и местах рождения НЕЙТРОННЫХ ЗВЁЗД. А после перерыва Сергей Борисович начнёт тему ЧЁРНЫХ ДЫР! Вы узнаете о том, что такое ЧЁРНАЯ ДЫРА, какие существуют реальные и гипотетические её основные типы. Какая самая достоверная ЧЁРНАЯ ДЫРА? Что происходит при ПАДЕНИИ в ЧЁРНУЮ ДЫРУ? Как увидеть ЧЁРНУЮ ДЫРУ? И что такое МАЗЕРЫ? Наши соцсети: паблик ВК: https://vk.com/public212939391 Инстаграм канала "МГУ 112" (признана запрещённой социальной сетью на территории РФ): https://www.facebook.com/unsupportedbrowser YouTube канал Сергея Борисовича: https://www.youtube.com/channel/UCGk5wyYgpGKuu5Wkjg0WIzQ ВК Сергея Борисовича: https://vk.com/id6382040 Социальные сети оператора (Всеволод Наумов): ВК: https://vk.com/piiv0_seva_tri_k0mpa Инстаграм (признана запрещённой социальной сетью на территории РФ): https://www.facebook.com/unsupportedbrowser
Готовим варианты загрузки
* — Если видео проигрывается в новой вкладке, перейдите в неё, а затем кликните по видео правой кнопкой мыши и выберите пункт "Сохранить видео как..."
** — Ссылка предназначенная для онлайн воспроизведения в специализированных плеерах
Вопросы о скачивании видео
Как можно скачать видео "ВОЗРАСТ и СКОРОСТИ НЕЙТРОННЫХ ЗВЁЗД. ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ. | АСТРОФИЗИКА - ПОПОВ Сергей Борисович ФизФак МГУ"?
Сайт http://unidownloader.com/ — лучший способ скачать видео или отдельно аудиодорожку, если хочется обойтись без установки программ и расширений. Расширение UDL Helper — удобная кнопка, которая органично встраивается на сайты YouTube, Instagram и OK.ru для быстрого скачивания контента.
Программа UDL Client (для Windows) — самое мощное решение, поддерживающее более 900 сайтов, социальных сетей и видеохостингов, а также любое качество видео, которое доступно в источнике.
UDL Lite — представляет собой удобный доступ к сайту с мобильного устройства. С его помощью вы можете легко скачивать видео прямо на смартфон.
Какой формат видео "ВОЗРАСТ и СКОРОСТИ НЕЙТРОННЫХ ЗВЁЗД. ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ. | АСТРОФИЗИКА - ПОПОВ Сергей Борисович ФизФак МГУ" выбрать?
Наилучшее качество имеют форматы FullHD (1080p), 2K (1440p), 4K (2160p) и 8K (4320p). Чем больше разрешение вашего экрана, тем выше должно быть качество видео. Однако следует учесть и другие факторы: скорость скачивания, количество свободного места, а также производительность устройства при воспроизведении.
Почему компьютер зависает при загрузке видео "ВОЗРАСТ и СКОРОСТИ НЕЙТРОННЫХ ЗВЁЗД. ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ. | АСТРОФИЗИКА - ПОПОВ Сергей Борисович ФизФак МГУ"?
Полностью зависать браузер/компьютер не должен! Если это произошло, просьба сообщить об этом, указав ссылку на видео. Иногда видео нельзя скачать напрямую в подходящем формате, поэтому мы добавили возможность конвертации файла в нужный формат. В отдельных случаях этот процесс может активно использовать ресурсы компьютера.
Как скачать видео "ВОЗРАСТ и СКОРОСТИ НЕЙТРОННЫХ ЗВЁЗД. ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ. | АСТРОФИЗИКА - ПОПОВ Сергей Борисович ФизФак МГУ" на телефон?
Вы можете скачать видео на свой смартфон с помощью сайта или pwa-приложения UDL Lite. Также есть возможность отправить ссылку на скачивание через QR-код с помощью расширения UDL Helper.
Как скачать аудиодорожку (музыку) в MP3 "ВОЗРАСТ и СКОРОСТИ НЕЙТРОННЫХ ЗВЁЗД. ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ. | АСТРОФИЗИКА - ПОПОВ Сергей Борисович ФизФак МГУ"?
Самый удобный способ — воспользоваться программой UDL Client, которая поддерживает конвертацию видео в формат MP3. В некоторых случаях MP3 можно скачать и через расширение UDL Helper.
Как сохранить кадр из видео "ВОЗРАСТ и СКОРОСТИ НЕЙТРОННЫХ ЗВЁЗД. ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ. | АСТРОФИЗИКА - ПОПОВ Сергей Борисович ФизФак МГУ"?
Эта функция доступна в расширении UDL Helper. Убедитесь, что в настройках отмечен пункт «Отображать кнопку сохранения скриншота из видео». В правом нижнем углу плеера левее иконки «Настройки» должна появиться иконка камеры, по нажатию на которую текущий кадр из видео будет сохранён на ваш компьютер в формате JPEG.
Сколько это всё стоит?
Нисколько. Наши сервисы абсолютно бесплатны для всех пользователей. Здесь нет PRO подписок, нет ограничений на количество или максимальную длину скачиваемого видео.