меню   содержание    N526  N527  N528








 
Джет небольшой чёрной дыры удивил астрономов изменчивостью
 
 

 




Телескоп WISE



_ Космический инфракрасный телескоп WISE ( Wide-field Infrared Survey Explorer ) выявил необычайно высокую изменчивость джета небольшой чёрной дыры, расположенной вблизи центра Галактики в созвездии Жертвенник. Целью новых наблюдений стала двойная система GX 339-4, отстоящая от нас более чем на
20 000 световых лет.
Аппарат наблюдал за содержащим черную дыру регионом в течение почти года. В состав этой экстремальной системы входят чёрная дыра с массой, превышающей шесть солнечных, и звезда на широкой 1,7-дневной орбите.
Как это обычно бывает, вещество светила постепенно переходит к чёрной дыре, которая приобретает аккреционный диск и пару джетов, ориентированных перпендикулярно ему. Нестабильность джетов, разгоняющих вещество до околосветовых скоростей, напоминает звездную светомузыку в виде ритмичных и достаточно мощных вспышек и мерцаний.





Двойная система GX 339-4 с аккреционным диском и джетами
( иллюстрация НАСА ).



«Инфракрасное видение WISE даёт возможность детально рассмотреть наиболее интересные внутренние участки GX 339-4, прилегающие к «основанию» джета», — замечает сотрудник Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) Пошак Ганди ( Poshak Gandhi ), возглавивший научную группу, которая обрабатывала данные с телескопа. Наблюдения, выполненные в 2010-м, застали GX 339-4 в её активном, «ярком» состоянии.

WISE делает снимки в четырёх диапазонах ( на рисунке ниже они обозначены как W1–W4 ) с центрами на 3.4, 4.6, 12 и 22 мкм, причём минимально возможный временнoй интервал, отделяющий фотографии одного и того же объекта друг от друга, составляет 11 с.
В случае GX 339-4 астрономам один раз удалось снять данные с таким интервалом, и полученный результат оказался совершенно неожиданным: всего за 11 секунд плотность потока излучения, регистрируемая в разных диапазонах, успела заметно снизиться. Эта нестабильность свидетельствует в пользу того, что размер «основания» джета может изменяться примерно на порядок за довольно короткое время.

Ученые смогли выделить, что плотность потока излучения джетов, диаметр которых составляет около 25 тысяч километров, регистрируемого телескопом в разных инфракрасных диапазонах, заметно изменяется с периодами от нескольких секунд до нескольких часов. По словам астрофизиков, это первое столь подробное наблюдение физики процесса формирования джетов черной дыры.

Данные WISE также помогли оценить индукцию магнитного поля, действующего на вещество в джете. Рассчитанная величина — (1,5 ± 0,8)•104 Гс — что примерно в 30 тысяч раз превосходит индукцию поля Земли на её поверхности.

 



Модель двойной система GX 339-4



ccылки
:
- science.compulenta.ru/635744
- nasa.gov/mission_pages/WISE/news/wise20110920
- iopscience.iop.org/2041-8205

- lenta.ru/news/2011/09/21/flare
- kosmos-x.net.ru/news/astronomy_prosledili_za_dzhetami_chernoj_dyry_sistemy_gx_339_4
- mosplanetarium.livejournal.com/35898.htm

- kp.ru /daily/25757/2742956
- В центре нашей галактики обнаружена "черная дыра" с цветомузыкой



 

 





 


 
В молодой Солнечной системе могла находиться пятая планета-гигант
 
 




_
Сотрудник кафедры космических исследований Юго-Западного научно-исследовательского института (США) Дэвид Несворны ( David Nesvorny ) попытался смоделировать эволюцию Солнечной системы и выяснил, что добавление пятой планеты-гиганта существенно упрощает эту задачу.

В недавних теоретических расчётах, на результаты которых ориентировался г-н Несворны, было установлено, что гигантские планеты, взаимодействуя с протопланетным газовым диском на начальном этапе своего развития, обычно приходят к компактной расстановке, а соседние гиганты оказываются в орбитальном резонансе. После ухода газа система может стать динамически неустойчивой, планеты активно взаимодействуют друг с другом (наблюдается так называемое гравитационное рассеяние), и их расположение меняется. Эта схема эволюции даёт логичное объяснение экспериментальным данным — скажем, тому, что астрономам довольно часто встречаются экзопланеты на орбитах с большим эксцентриситетом и системы экзопланет, которые находятся в резонансе.




Когда-то Юпитер "проглотил" планету, в ~10 раз тяжелее нашей Земли.

Юпитер примерно в три раза тяжелее Сатурна. Но ядро Сатурна в 2 с лишним раза
тяжелее ядра Юпитера. Так, у Сатурна ядро весит, как 15-25 Земель, а у Юпитера -
только около ~5-10.

 

Солнечная система с её четырьмя планетами-гигантами, расположенными на большом расстоянии друг от друга на орбитах, близких к круговым, отличается от типичной экзопланетной; тем не менее она тоже должна была пройти описанные выше стадии развития. По мнению большинства теоретиков, Сатурн и Юпитер, к примеру, сначала находились в резонансе вида 3:2, то есть соотношение их орбитальных периодов было равно 1,5 ( сейчас оно составляет 2,49 ). После завершения «резонансного» периода гиганты вступили в фазу рассеяния и перешли на вытянутые орбиты, а затем система стабилизировалась за счёт передачи избыточной энергии транспланетному диску, остатки которого сохранились до наших дней в поясе Койпера.
Завершилось всё постепенной миграцией планет к их нынешним орбитам.

Г-н Несворны смоделировал эту цепочку событий, пробуя разные варианты начальных резонансов для четырёх известных гигантских планет с массами, соответствующими массам Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, или пяти гигантов, масса последнего из которых выбиралась из диапазона 3•1025–3•1026 кг
( 0,333–3 массы Нептуна ). В модельном транспланетном диске планетезималей находилась 1 000 одинаковых тел на орбитах с малыми эксцентриситетом и наклонением, причём внешняя его граница всегда устанавливалась на отметке в 30 а. е., а внутренняя могла смещаться. Общая масса диска составляла 10, 20, 35, 50, 75 или 100 земных.


 

_ Приступая к оценке результатов моделирования, ученый сформулировал несколько простых требований к проэволюционировавшим системам. Во-первых, итоговая система, разумеется, должна была содержать ровно четыре планеты-гиганта. Во-вторых, их орбиты должны были напоминать реальные — не отходить более чем на 20% от нынешней величины большой полуоси и не приобретать эксцентриситет и наклонение, превышающие 0,11 и 2° ( такие величины получены простым удвоением эксцентриситета орбиты Сатурна и наклонения Урана). В-третьих, соотношение орбитальных периодов Сатурна и Юпитера должно было менее чем за 1 млн лет изменяться от величины, уступающей 2,1, до значения, превосходящего 2,3. Это условие накладывает некоторые ограничения на сближения и взаимодействия планет.




Результаты расчётов для пяти планет, изначально находящихся в резонансе вида ( 3:2, 3:2, 4:3, 5:4 ).
Точки соответствуют разным удачным вариантам моделирования — таким, которые дают систему
из четырёх планет. Треугольниками обозначены реальные параметры орбиты Юпитера ( красный),
Сатурна ( зелёный), Урана ( голубой) и Нептуна. ( Иллюстрация Astrophysical Journal Letters. )

 

_ При обработке данных г-н Несворны обнаружил, что вычисления для четырёх планет редко дают удовлетворительные результаты. Примером может служить вариант с начальными резонансами вида (3:2, 3:2, 4:3): лучше всего здесь подходит масса диска планетезималей в 30 и 50 земных, но доля систем, удовлетворяющих первому из указанных выше критериев, всё равно не поднимается выше 10 и 13 процентов. Выполнить второе условие ещё сложнее; расчёты для двух упомянутых значений массы диска проводились 120 раз, и только в трёх случаях планеты оказались на подходящих орбитах.

Хуже всего модель четырёх планет проявляет себя при тестировании по третьему критерию: условие выполнялось лишь в ~1% всех просчитанных вариантов.

 

 

По утверждению автора, добавление пятой планеты меняет ситуацию к лучшему. Если планетам задать резонансы ( 3:2, 3:2, 4:3, 5:4 ), массу диска планетезималей приравнять к 50 земным, а массу пятого гиганта сделать эквивалентной массе Урана, то доля систем, удовлетворяющих первому и второму требованиям, составит 37% и 23%. При этом третье условие отбраковывает всего 50% случаев, прошедших отбор по первому и второму критериям.

Остаётся добавить, что «лишний» пятый гигант уходил в межзвёздное пространство при взаимодействии с Юпитером. Вероятно, планеты действительно часто изгоняются из родных систем, а найденная недавно группа «одиноких» экзопланет — это естественный продукт эволюции.



ccылки
:
- science.compulenta.ru/636273
-
iopscience.iop.org/2041-8205

-
arxiv.org/pdf/1109.2949v1
-
newscientist.com/article/dn-missing-planet-explains-solar-systems-structure.htm


по теме
:
- Юпитер и Нептун объявлены пожирателями сверхземель

- Газовый гигант Тюхе - девятая планета солнечной системы?
- Юпитер и Сатурн наполнены жидким металлом


 

 

 

 

 

 



Hosted by uCoz