Cé go bhfaca muid poill dhubha ag cumasc go díreach trí huaire ar leithligh sa Cruinne, tá a fhios againn go bhfuil go leor eile ann. Seo an áit a gcaithfidh siad a bheith. Creidmheas íomhá: LIGO / Caltech / MIT / Sonoma State (Aurore Simonnet).

Fiafraigh de Ethan: Cé mhéad poill dhubh atá sa Cruinne?

Tá a fhios agat cad é poll dubh, agus tá cúpla ceann aimsithe againn go dtí seo. Ach ó, an bhfuil an oiread sin eile amuigh ansin!

“Is iad dragain seductive na cruinne iad poill dhubha, iad quiescent ón taobh amuigh fós foréigneach ina gcroí, neamhghlan, naimhdeach, príomhaval, ag astaíonn radiance diúltach a tharraingíonn i dtreo iad, ag gobadh suas gach duine a thagann ró-ghar… na arrachtaigh réaltracha aisteach seo, a bhfuil is é an cruthú ná scrios, beatha an bháis, ord anord. " -Robert Coover

Den tríú huair sa stair, tá síniú dochreidte poill dhubha aimsithe againn go díreach: tonnta imtharraingthe mar thoradh ar a gcumasc. Comhcheangail é sin leis an méid atá ar eolas againn ó fhithisí stellar timpeall an ionaid réaltrach, breathnuithe X-gha agus raidió ar réaltraí eile, agus tomhais insilt / treoluas gáis, agus tá an fhianaise maidir le poill dhubha i gcásanna éagsúla dosheachanta. Ach an bhfuil go leor faisnéise ann, ó na foinsí seo agus ó fhoinsí eile, chun líon agus dáileadh na bpoll dubh sa Cruinne a mhúineadh i ndáiríre? Sin ábhar Ask Ethan na seachtaine seo, mar a fhiosraíonn John Methot:

Chuir an t-imeacht LIGO is déanaí iontas orm cé mhéad poill dhubh atá ann, agus chuir sin iontas orm cén chuma a bheadh ​​ar an spéir dá bhféadfaimis iad a fheiceáil (agus, ar mhaithe le soiléire, féach * ach * poill dhubha) ... cad é an spásáil agus an déine dáileadh poill dhubha i gcomparáid le dáileadh réaltaí infheicthe?

B’fhéidir gurb é do chéad instinct dul ag lorg breathnuithe díreacha, agus is tús iontach é sin.

Léarscáil den nochtadh 7 milliún soicind ar Chandra Deep Field-South. Taispeánann an réigiún seo na céadta poill dhubha supermassive, gach ceann acu i réaltra i bhfad níos faide ná ár gceann féin. Creidmheas íomhá: NASA / CXC / B. Luo et al., 2017, ApJS, 228, 2.

Is é an teileascóp X-gha is fearr ar fad againn ná réadlann X-gha Chandra. Ón áit a bhfuil sé i bhfithis na Cruinne, tá sé in ann fiú fótóin aonair a aithint ó fhoinsí X-gha i bhfad i gcéin. Trí íomhá domhain a thógáil de réigiún suntasach den spéir, bhí sé in ann na céadta foinsí pointe X-gha a aithint go litriúil, gach ceann acu ag freagairt do réaltra i bhfad i gcéin seachas ár gceann féin. Bunaithe ar speictream fuinnimh na bhfótón a fuarthas, is é an rud atá á fheiceáil againn ná an fhianaise maidir le poill dhubha supermassive i lár gach réaltra.

Ach chomh dochreidte agus atá an fhionnachtain seo, tá i bhfad níos mó amuigh ansin ná poll dubh ollmhór amháin in aghaidh an réaltra. Cinnte, tá ceann amháin ar a laghad ag gach réaltra, ar an meán, atá na milliúin nó fiú na billiúin maiseanna gréine, ach tá an oiread sin níos mó ann.

Maiseanna na gcóras dénártha poll dubh ar a dtugtar, lena n-áirítear na trí chumasc fíoraithe agus iarrthóir cumaisc amháin a thagann ó LIGO. Creidmheas íomhá: LIGO / Caltech / Sonoma State (Aurore Simonnet).

D’fhógair LIGO a dtrí bhrath díreach le déanaí ar chomhartha tonn láidir imtharraingthe ó phoill dhénártha dhubha a chumasc, ag múineadh dúinn go bhfuil na córais seo coitianta ar fud na Cruinne. Níl go leor staitisticí againn chun meastachán uimhriúil a dhéanamh, toisc go bhfuil na barraí earráide ró-mhór. Ach má mheasann tú raon reatha LIGO, agus an fhíric go bhfaightear comhartha uair amháin gach dhá mhí (ar an meán), is féidir linn a rá go sábháilte go bhfuil ar a laghad mórán de chórais mar seo i ngach réaltra de mhéid Bhealach na Bó Finne ar féidir linn fiosrú a dhéanamh air.

Raon Ardteistiméireachta LIGO agus a chumas poill dhubha chumaisc a bhrath. Creidmheas íomhá: Comhoibriú LIGO / Amber Stuver / Richard Powell / Atlas na Cruinne.

Thairis sin, taispeánann ár sonraí X-gha dúinn go bhfuil go leor binaries poll dubh mais níos ísle amuigh ansin freisin; méid suntasach b’fhéidir níos mó ná na cinn ard-mhais sin a bhfuil LIGO níos íogaire dóibh. Agus níl sé sin fiú ag comhaireamh na sonraí ag cur in iúl go bhfuil poill dhubha ann nach bhfuil i gcórais dhénártha daingean, ar dóigh dóibh a bheith ina bhformhór mór. Má tá an iliomad binaries poll dubh meántéarmach go hard (10–100 mais gréine) inár réaltra, tá na céadta binaries poll dubh íseal (3–15 mais), agus na mílte ar a laghad de dhéantúsáin iargúlta (neamh-dhénártha). ) poill dubh mais stellar.

Le béim ar “ar a laghad” sa chás seo.

Toisc go bhfuil sé thar a bheith deacair poill dhubha a bhrath. Mar atá sé, ní féidir linn a fheiceáil ach na cinn is gníomhaí, is ollmhór agus is suite go mór. Tá na poill dhubha a spreagann agus a chumasc iontach, ach táthar ag súil go mbeidh na cumraíochtaí seo annamh go cosmeolaíoch. Níl sna cinn a fheiceann Chandra ach na cinn is gníomhaí, ach níl an chuid is mó de na poill dhubha mais na gréine go billiúin, agus níl an chuid is mó de na cinn mhóra sin gníomhach faoi láthair. Maidir leis na poill dhubha a fheicimid i ndáiríre, táimid ag súil go hiomlán nach bhfuil iontu ach codán beag bídeach den mhéid atá amuigh ansin, in ainneoin cé chomh iontach is atá an rud a fheicimid i ndáiríre.

B’fhéidir go bhfuil bunús ag an rud a fheicimid mar phléasc gáma-gha le réaltaí neodrón a chumasc, a dhíbraíonn ábhar isteach sa Cruinne, ag cruthú na n-eilimintí is troime ar a dtugtar, ach a mbíonn poll dubh sa deireadh freisin. Creidmheas íomhá: NASA / JPL.

Ach tá bealach againn chun meastachán cáilíochta a dhéanamh ar líon agus dáileadh na bpoll dubh: tá a fhios againn conas a fhoirmítear poill dhubha. Tá a fhios againn conas iad a dhéanamh ó réaltaí óga agus ollmhóra a théann supernovae, ó réaltaí neodrón a bhailíonn nó a chumasc, agus ó thitim dhíreach. Agus cé go bhfuil sínithe optúla cruthú poll dubh débhríoch, tá go leor réaltaí, bás stellar, imeachtaí cataclysmacha, agus foirmiú réalta thar stair na Cruinne feicthe againn le go mbeimid in ann teacht suas leis na huimhreacha atá á lorg againn go díreach.

Fágann iarsma supernova a eascraíonn as réalta ollmhór réad ag titim taobh thiar de: poll dubh nó réalta neodrón, a bhféadfadh an dara ceann díobh poll dubh a chruthú faoi na cúinsí cearta sa todhchaí. Creidmheas íomhá: Réadlann X-gha NASA / Chandra.

Tá na trí bhealach seo le poill dhubha a dhéanamh fréamhaithe go léir, má dhéanaimid rudaí a rianú an bealach ar fad ar ais, chuig réigiúin ollmhóra a chruthaíonn réalta. D’fhonn:

  1. Supernova, teastaíonn réalta uait atá 8–10 n-uaire mais na Gréine ar a laghad. Tabharfaidh réaltaí níos mó ná thart ar 20–40 maiseanna gréine poll dubh duit; tabharfaidh réaltaí níos lú ná sin réalta neodrón duit.
  2. Cumasc réalta neodraithe nó breisiú le poll dubh, teastaíonn dhá réalta neodrón uait a spreagann nó a imbhuaileann go randamach, nó mais siphoning réalta neodrón as réalta chompánach chun tairseach a thrasnú (timpeall 2.5–3 maise gréine) le bheith ina poll dubh.
  3. Poll dubh ag titim go díreach, teastaíonn go leor ábhar uait in aon áit amháin chun réalta a fhoirmiú ~ 25 oiread mais na Gréine nó níos mó, agus na cúinsí cearta chun poll dubh a fháil go díreach (gan aon supernova).
Taispeánann na grianghraif infheicthe / gar-IR ó Hubble réalta ollmhór, thart ar 25 oiread mais na Gréine, atá imithe as feidhm, gan aon supernova ná míniú eile. Is é titim dhíreach an t-aon mhíniú réasúnta iarrthóra. Creidmheas íomhá: NASA / ESA / C. Kochanek (OSU).

Inár gcomharsanacht, is féidir linn a thomhas, de na réaltaí go léir a fhoirmíonn, cé mhéad acu atá den mhais cheart a d’fhéadfadh a bheith ina gcúis le poll dubh a fhoirmiú. Is é an rud a fhaighimid amach nach bhfuil ach thart ar 0.1–0.2% de na réaltaí in aice láimhe a bhfuil go leor mais acu chun supernova a bheith acu, agus a bhformhór mór ag cruthú réaltaí neodrón. Is córais dhénártha iad thart ar leath de na córais a fhoirmíonn, áfach, agus tá réaltaí ag an gcuid is mó de na binaries a fuaireamar amach a bhfuil maiseanna inchomparáide acu lena chéile. Is é sin le rá, ní dhéanfaidh an chuid is mó de na 400 billiún réalta a chruthaigh inár réaltra poll dubh go deo.

Córas aicmithe speictrim Morgan-Keenan (nua-aimseartha), le raon teochta gach aicme réalta os a chionn, i gceilvin. Is réaltaí M-aicme iad formhór mór na réaltaí (75%) sa lá atá inniu ann, agus níl ach 1-in-800 ollmhór go leor le haghaidh supernova. Creidmheas íomhá: LucasVB úsáideoir Wikimedia Commons, breisithe le E. Siegel.

Ach tá sé sin ceart go leor, mar beidh cúpla ceann acu. Níos tábhachtaí fós, áfach, is dóichí a rinne go leor eile, cé gur i bhfad i gcéin a bhí siad. Aon uair a fhoirmíonn tú réaltaí, faigheann tú dáileadh a maiseanna: faigheann tú cúpla réalta ard-mhais, go leor réaltaí mais idirmheánacha eile, agus líon an-mhór réaltaí maise íseal. Tá sé chomh dian go bhfuil an aicme mais is ísle réaltaí, réaltaí aicme M (dwarf dearg), nach bhfuil ach 8-40% de mhais na Gréine, comhdhéanta de 3 as gach 4 réalta inár gcomharsanacht. I go leor braislí réaltaí nua, ní bhfaigheann tú ach dornán de réaltaí ard-mhais: na réaltaí atá in ann dul thar supernova. Ach san am atá caite, bhí réigiúin fhoirmithe réalta ag an réaltra a bhí i bhfad níos mó agus saibhir i mais ná na cinn atá ag Bealach na Bó Finne inniu.

Is í an phlandlann stellar is mó sa ghrúpa áitiúil, 30 Doradus sa Tarantula Nebula, na réaltaí is ollmhór atá ar eolas ag an gcine daonna go dtí seo. Beidh na céadta acu ina bpoll dubh lá éigin (sna cúpla milliún bliain amach romhainn). Creidmheas íomhá: NASA, ESA, F. Paresce (INAF-IASF, Bologna, an Iodáil), R. O'Connell (Ollscoil Virginia, Charlottesville), agus Coiste Maoirseachta Eolaíochta Ceamara Réimse Leathan 3.

Thuas, is féidir leat 30 Doradus a fheiceáil, an réigiún is mó a chruthaíonn réalta sa ghrúpa áitiúil, le mais de thart ar 400,000 Grian. Laistigh den réigiún seo, tá na mílte réaltaí te, an-ghorm ann, ar dóigh go rachaidh na céadta os cionn supernova. Áit éigin beidh idir 10-30% díobh seo poill dhubha, agus beidh an chuid eile ina réaltaí neodrón. Má mheasann muid:

  • bhí go leor réigiún mar seo ag ár réaltra roimhe seo,
  • díríodh na réigiúin is mó i bhfoirm réalta feadh airm bíseach agus i dtreo an ionaid réaltrach,
  • agus nuair a fheicimid pulsars (iarsmaí réalta neodrón) agus foinsí gáma-gha inniu, is dócha go mbeidh poill dhubha ann freisin,

is féidir linn teacht ar léarscáil agus léirmhíniú don áit a bhfuil na poill dhubha.

Tá an léarscáil ardfhuinnimh, ardfhuinnimh den Cruinne a cruthaíodh riamh cruthaithe ag Satailít Fermi NASA. Is dócha go rianóidh an léarscáil de phoill dhubha an réaltra na hastuithe a fheictear anseo le beagán níos scaipthe, agus réiteofar iad sna milliúin foinsí pointe aonair. Creidmheas íomhá: Comhoibriú NASA / DOE / Fermi LAT.

Is é seo an léarscáil uile-spéire Fermi d’fhoinsí pointe gáma-gha sa spéir. Tá sé cosúil le léarscáil réalta ár réaltra, ach amháin go gcuireann sé béim láidir ar an diosca réaltrach. Ina theannta sin, imíonn foinsí níos sine ó ghhathanna gáma, mar sin is iad seo na foinsí pointe a cruthaíodh le déanaí.

I gcomparáid leis an léarscáil seo, bheadh ​​léarscáil de phoill dhubha le feiceáil:

  • Níos comhchruinnithe i dtreo an ionaid réaltrach,
  • Beagán níos scaipthe ar leithead,
  • Tá bulge réaltrach ann,
  • Agus is éard a bheadh ​​ann áit éigin timpeall 100 milliún réad, ord méide a thabhairt nó a ghlacadh.

Má chruthaigh tú hibrideach de mhapa Fermi (thuas) agus den léarscáil COBE (infridhearg) den réaltra, thíos, gheofá pictiúr cáilíochtúil den áit a raibh poill dhubha ár réaltra suite.

An réaltra mar atá le feiceáil infridhearg ó COBE. Cé go dtaispeánann réaltaí ar an léarscáil seo, leanfaidh poill dhubha dáileadh den chineál céanna, cé go bhfuil siad níos comhbhrúite san eitleán réaltrach agus níos láraithe i dtreo an bulge. Creidmheas íomhá: NASA / COBE / DIRBE / GSFC.

Tá poill dhubha fíor, tá siad coitianta, agus tá a bhformhór mór ciúin agus deacair a bhrath inniu. Tá an Cruinne thart le fada an lá, agus cé go bhfeicimid líon an-mhór réaltaí inniu, d’éag an chuid is mó de na réaltaí an-ard maise a bhí ann riamh - i bhfad níos mó ná 95% díobh - fadó. Cá ndeachaigh siad? Is poill dhubha iad timpeall an ceathrú cuid díobh, agus na milliúin ar na milliúin réaltaí fadó a bhí fós ag leá laistigh dár réaltra, agus an cóimheas céanna ag ár gcuid is mó de na réaltraí.

Cumhachtann poll dubh níos mó ná billiún uair mais na Gréine an scaird X-gha i lár an M87, ach b’fhéidir go bhfuil billiún poll dubh eile sa réaltra. Beidh an dlús cnuasaithe go fabhrach i dtreo an ionaid réaltrach. Creidmheas íomhá: NASA / Hubble / Wikisky.

Beidh a gcuid poill dhubha ag réaltraí éilipseacha i gcnámh éilipseach, cnuasaithe timpeall an ionaid réaltrach, cosúil leis an áit a bhfeictear réaltaí. Rachaidh go leor poill dhubha ar imirce, le himeacht ama, go dtí an tobar imtharraingthe i lár réaltra mar gheall ar phróiseas ar a dtugtar deighilt mhais, ar dóigh go n-éireoidh poill dhubha supermassive chomh sármhaith. Ach níl an fhianaise dhíreach againn don phictiúr iomlán seo faoi láthair; go dtí go mbeidh bealach againn chun poill chiúin dhubh a íomháú go díreach, ní bheidh a fhios againn go cinnte. Bunaithe ar a bhfuil ar eolas againn, áfach, is é seo an pictiúr is fearr is féidir linn a thógáil. Tá sé comhsheasmhach, tá sé láidir, agus cuireann an fhianaise indíreach go léir in iúl gurb amhlaidh atá.

Mar thoradh ar ionsú an tsolais tonnfhaid milliméadar a astaíonn leictreoin ag crith timpeall ar réimsí maighnéadacha cumhachtacha a ghineann poll dubh sárfhorleathan an réaltra, bíonn an láthair dorcha ag lár an réaltra seo. Tugann an scáth le fios go bhfuil scamaill fhuar de ghás móilíneach ag cur báistí isteach ar an bpoll dubh. Creidmheas íomhá: NASA / ESA & Hubble (gorm), ALMA (dearg).

In éagmais íomháú díreach, is é seo an eolaíocht is fearr a bhfuil súil aici a dhéanamh, agus insíonn sí rud iontach dúinn: i gcás gach míle réalta a fheicimid inniu, tá thart ar aon pholl dubh, ar an meán, amuigh ansin freisin, cnuasaithe go fabhrach sa dlúis réigiúin spáis. Sin freagra maith go leor ar rud atá beagnach go hiomlán dofheicthe!

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar scríofa ag Ethan, Beyond The Galaxy, agus Treknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive