Гипотетические объекты

Найденo 13 статей

Тёмная материя в скоплении галактик Cl 0024+17

Термины

Скрытая масса

Скры́тая ма́сса, материя, выявляемая по своему гравитационному воздействию на распространение света, движение частиц и компактных объектов, на динамику и структуру галактик, их групп, скоплений и сверхскоплений, на эволюцию Вселенной. С конца 20 в. термин «скрытая масса» в научной литературе выходит из употребления, вместо него используют термины «тёмная материя» и «тёмная энергия».

Структурные элементы материи

Тёмная материя

Тёмная мате́рия, вещество небарионной природы, выявляемое по его гравитационному воздействию на распространение света (гравитационное линзирование) и на движение и структуру галактик, их скоплений и сверхскоплений. В пользу существования тёмной материи имеется множество свидетельств, в частности наблюдаемая дисперсия скоростей галактик в скоплениях и кривые вращения спиральных галактик. Совместный анализ наблюдательных данных по анизотропии реликтового излучения и крупномасштабной структуре Вселенной приводит к значению космологической плотности тёмной материи около (где – критическая плотность Вселенной). Природа тёмной материи пока неясна. Известно только, что частицы тёмной материи не являются барионами, но являются стабильными, электрически нейтральными и слабо взаимодействующими. На роль кандидатов в тёмную материю рассматриваются аксионы, нейтралино, первичные чёрные дыры и др.

Релятивистские объекты

Чёрная дыра Керра – Ньюмана

Чёрная дыра́ Ке́рра – Нью́мана, геометрический объект (пространство-время), соответствующий решению уравнений Эйнштейна при наличии массы электрического заряда и момента импульса которые сконцентрированы в сингулярности пространства-времени. Сингулярность расположена в центральной области чёрной дыры и имеет форму кольца. Качественно свойства чёрной дыры Керра – Ньюмана аналогичны свойствам чёрной дыры Керра. В зависимости от соотношения параметров и сингулярность может быть окружена либо двумя горизонтами событий (внутренним и внешним), либо одним. По-другому такой объект называется вращающейся заряженной чёрной дырой. Кроме того, возможно такое соотношение параметров, при котором горизонтов событий нет, т. е. решение представляет собой «голую» сингулярность, а не чёрную дыру. При наличии хотя бы одного горизонта событий удалённый наблюдатель фиксирует многие эффекты в окрестности внешнего горизонта, аналогичные эффектам для чёрной дыры Шварцшильда и других чёрных дыр. Под горизонтами событий сигналы могут как попасть в сингулярность, так и избежать её и уйти в другие вселенные. Внешний горизонт событий чёрной дыры Керра – Ньюмана окружён эргосферой – областью, в которой любой наблюдатель не может оставаться в состоянии покоя и, увлекаемый вращением чёрной дыры, с необходимостью вынужден совершать круговое движение вокруг неё.

Смоделированное изображение аккреционного диска вокруг чёрной дыры

Релятивистские объекты

Чёрная дыра Керра

Чёрная дыра́ Ке́рра, геометрический объект (пространство-время), соответствующий решению уравнений Эйнштейна в вакууме при наличии массы и момента импульса которые сконцентрированы в сингулярности пространства-времени. Сингулярность расположена в центральной области чёрной дыры и имеет форму кольца. В зависимости от соотношения параметров и она может быть окружена либо двумя горизонтами событий (внутренним и внешним), либо одним. По-другому такой объект называется вращающейся чёрной дырой. Кроме того, возможно соотношение и когда горизонтов событий нет, т. е. решение представляет собой «голую» сингулярность, а не чёрную дыру. При наличии хотя бы одного горизонта событий удалённый наблюдатель регистрирует многие из эффектов в окрестности внешнего горизонта, аналогичные эффектам для чёрной дыры Шварцшильда. Под горизонтами событий сигналы могут как попасть в сингулярность, так и избежать её и уйти в другие вселенные. Внешний горизонт событий чёрной дыры Керра окружён эргосферой – областью, в которой любой наблюдатель не может оставаться в состоянии покоя и, увлекаемый вращением чёрной дыры, с необходимостью вынужден совершать круговое движение вокруг неё.

Релятивистские объекты

Чёрная дыра Райсснера – Нордстрёма

Чёрная дыра́ Ра́йсснера – Нордстрёма, геометрический объект (пространство-время), соответствующий решению уравнений Эйнштейна при наличии точечной массы с электрическим зарядом и при условиях статичности и сферической симметрии. Представляет собой сферически-симметричную (невращающуюся) электрически заряженную чёрную дыру. В центре чёрной дыры Райсснера – Нордстрёма расположена сингулярность пространства-времени, в которой сконцентрированы её масса и электрический заряд В зависимости от соотношения и сингулярность может быть окружена либо двумя горизонтами событий, либо одним. Кроме того, возможно соотношение и когда горизонтов событий нет, т. е. решение представляет собой «голую» сингулярность, а не чёрную дыру. При наличии хотя бы одного горизонта событий внешний наблюдатель регистрирует эффекты, аналогичные эффектам для чёрной дыры Шварцшильда. Другая ситуация имеет место под горизонтами, достигая которых, сигналы могут как попасть в сингулярность, так и избежать её и уйти в другую вселенную.

Релятивистские объекты

Сверхмассивные чёрные дыры

Сверхмасси́вные чёрные ды́ры, чёрные дыры массой 106–1010 масс Солнца. К настоящему моменту получены убедительные доказательства существования сверхмассивных чёрных дыр в ядрах большинства галактик, включая нашу Галактику. Массы сверхмассивных чёрных дыр оцениваются по движению «пробных тел» (звёзд, газовых облаков, газовых дисков и т. п.) в их окрестностях и другими, более косвенными методами. Их радиусы можно оценить по наблюдаемой переменности излучения ядер галактик, а также с применением наблюдательных методов высокого углового разрешения. Масса сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики составляет (4,31±0,36) ∙106 масс Солнца. Обнаружена положительная корреляция между массой сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики и массой сфероидального компонента галактики, а также дисперсией скоростей звёзд в нём. Обсуждаются различные аспекты совместной эволюции сверхмассивных чёрных дыр и галактик, в которых они находятся. К настоящему времени открыто много случаев приливного разрушения звёзд вблизи сверхмассивных чёрных дыр. При высоком темпе аккреции вещества галактики на центральную чёрную дыру давление излучения формирует мощный отток вещества, который приводит к «выметанию» газа из галактики и снижению темпа звездообразования в ней. Такие процессы влияют на спектральные характеристики галактики и структуру её центральных областей. Считается, что аккреция вещества на сверхмассивные чёрные дыры является причиной мощного энерговыделения в активных ядрах галактик (в том числе в квазарах).

Изображения сверхмассивных чёрных дыр M87* и Sgr A* (EHT)

Релятивистские объекты

Чёрная дыра Шварцшильда

Чёрная дыра́ Шва́рцшильда, геометрический объект (пространство-время), соответствующий решению уравнений Эйнштейна в вакууме при наличии точечной массы и при условиях статичности и сферической симметрии метрики пространства-времени. Представляет собой сферически-симметричную (не вращающуюся) чёрную дыру, не обладающую электрическим зарядом. Вся масса чёрной дыры Шварцшильда сконцентрирована в сингулярности пространства-времени, которая расположена в центре чёрной дыры и которая не может быть устранена никакими преобразованиями координат, поскольку инварианты тензора кривизны в ней являются бесконечными. Она окружена горизонтом событий, из-под которого невозможно распространение никаких сигналов. Названа в честь К. Шварцшильда, получившего данное решение уравнений Эйнштейна в 1916 г.

Релятивистские объекты

Сингулярность пространства-времени

Сингуля́рность простра́нства-вре́мени, геометрическая особенность, представляющая собой точку или набор точек, где инварианты тензора кривизны пространства-времени приобретают бесконечные значения, в результате чего продолжение входящих в сингулярность мировых линий становится невозможным или неопределённым. Сингулярности присутствуют в космологических моделях (космологическая сингулярность) и в моделях чёрных дыр, причём как в рамках общей теории относительности, так и в рамках других теорий гравитации, являющихся её обобщениями. Исследование сингулярностей необходимо для понимания процессов, протекающих во Вселенной.

Природные объекты, эпохи, процессы, события

Релятивистские объекты

Горизонт событий

Горизо́нт собы́тий, граница области пространства-времени, в которой сигналы, распространяющиеся со скоростью света, полностью удерживаются тяготением и не могут уйти на бесконечность во внешнее пространство. Является границей чёрной дыры. Если чёрная дыра не вращается, то горизонт событий представляет собой сферу с радиусом, равным гравитационному радиусу , где – масса чёрной дыры, – гравитационная постоянная, c – скорость света в вакууме. Вращение чёрной дыры деформирует горизонт событий, однако по порядку величины его размеры остаются теми же.

Релятивистские объекты

Чёрные дыры

Чёрные ды́ры, общее название сколлапсировавших объектов, не имеющих материальной поверхности; их границей является горизонт событий. Согласно общей теории относительности (ОТО), внутри чёрных дыр существует сингулярность, в которой кривизна пространства-времени и плотность материи формально достигают бесконечного значения. В случае невращающейся чёрной дыры сингулярность является точкой в её центре; попавшее в чёрную дыру вещество оказывается в сингулярности. В случае вращающихся чёрных дыр сингулярность имеет структуру бесконечно тонкого кольца и при некоторых условиях частицы могут избежать попадания в неё. В рамках ОТО все свойства чёрной дыры определяются тремя параметрами: массой, моментом импульса и электрическим зарядом. Размер чёрной дыры прямо пропорционален её массе. При массе, равной массе Солнца, радиус невращающейся незаряженной чёрной дыры составляет около 3 км.