Существуют ли автоматические методы обнаружения (звездных и сверхмассивных) черных дыр?

Черные дыры были обнаружены с использованием нескольких методов, описанных в статье Как обнаруживаются черные дыры? . Мне было интересно: существуют ли автоматические методы для их обнаружения (например, искусственный интеллект или методы анализа изображений), или открытие по-прежнему зависит от реальных людей, анализирующих, например, движение звезд в определенной части пространства? Например, я помню одно из выступлений Андреа Гез, и мне показалось, что анализ проводился вручную.

Заранее благодарим вас за ваше время.

Спасибо, хорошая мысль @ProfRob
Мне было бы особенно интересно узнать, можно ли автоматизировать процесс обнаружения черных дыр в Млечном Пути (и, возможно, в соседних галактиках Млечного Пути) с помощью оптического линзирования...
@Alex Я думаю, это тоже интересно. Моя идея состояла в том, чтобы проанализировать серию изображений, сделанных в разное время, и сказать, только на основе показанной там эволюции, есть ли черная дыра или нет, например, потому что есть тела, вращающиеся вокруг чего-то, что невидимо на снимках, с определенными скоростями. и так далее, но без необходимости написания полных подробных уравнений, описывающих законы движения, предполагаемые в случае наличия черной дыры.
Привет, возможно, вы захотите отказаться от ответа ниже, поскольку вы спрашивали о сверхмассивных черных дырах, но ответ ниже обсуждает методы обнаружения черных дыр звездной массы, которые не обязательно являются одними и теми же методами.
@DaddyKropotkin, мой вопрос на самом деле был довольно общим, и, поскольку я не физик, он показался мне полным. Но вы говорите, что это не охватывает все возможные типы черных дыр, я прав? Значит, для каких-то черных дыр (сверхмассивных) до сих пор нет автоматических методов? Или они есть, но они просто другие?
Действительно, методы для сверхмассивных черных дыр существуют, и в целом они разные, но с некоторым перекрытием. Редактирование вашего вопроса, чтобы сделать это ясным, может помочь получить более точный ответ. Ваш текущий вопрос относится к Андреа Гез, которая работает со сверхмассивными черными дырами, но ответ, который вы приняли, касается общих методов обнаружения черных дыр звездной массы. В целом методы могут быть разными, потому что звездная масса и сверхмассивные черные дыры, как правило, существуют в разных астрофизических условиях / средах.
К сведению: эти 3 сливающиеся галактики (см. ссылку ниже), которые наблюдались и было подтверждено, что каждая из них имеет центральную массивную черную дыру, в настоящее время находятся на начальной стадии слияния. Они могут производить обнаруживаемые гравитационные волны, когда их черные дыры приближаются и начинают вращаться вокруг друг друга aanda.org/articles/aa/full_html/2021/07/aa41210-21/…
Интересно, спасибо!
В этой (ссылка ниже) статье говорится о возможности использования в будущем (вместо или в дополнение к интерферометрам) приборов, основанных на измерении эффектов взаимодействия гравитационных волн и электромагнитного поля. ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5390036
В эксперименте с резонатором объемной акустической волны (ОАВ) используется высокочастотный детектор гравитационных волн, основанный на принципах резонансного детектора масс. За первые 153 дня БАВ было обнаружено два события, которые в принципе могли быть высокочастотными гравитационными волнами. Одно из возможных объяснений сигналов состоит в том, что они были созданы первичными черными дырами. Слияние первичных черных дыр малой массы не сможет быть обнаружено ни LIGO, ни Virgo. Другое объяснение состоит в том, что сигналы были вызваны частицами-кандидатами темной материи большой массы.
НАСА объявило, что оно определило массу и местоположение того, что может быть «блуждающей» черной дырой, с помощью космического телескопа Хаббла. Это первый случай в истории космического агентства, которому удалось достичь этого, несмотря на то, что наша галактика населяет более 100 миллионов черных дыр. petapixel.com/2022/06/10/… nasa.gov/feature/goddard/2022/…

Ответы (1)

Существует примерно три метода «обнаружения» черных дыр:

  1. Найдите рентгеновскую сигнатуру их аккреционного диска.
  2. Откройте для себя гравитационно-волновую сигнатуру слияния черных дыр.
  3. Будьте умнее и найдите что-то новое, например, измерения лучевой скорости, которые открыли «единорога».

Обработка гравитационных волн почти полностью автоматизирована. Измерения стресса, сделанные Ligo и Virgo, автоматически обрабатываются для поиска признаков «щебетания», и кандидаты автоматически помечаются для дальнейшего исследования. Открытия GW в настоящее время точно не определяют местонахождение черной дыры, но обнаруживают ее существование и дают информацию о массе и расстоянии.

Источники рентгеновского излучения автоматически обнаруживаются при поиске новых рентгеновских лучей с помощью космических телескопов. Телескоп сканирует участок неба в поисках изменений и отмечает возможные источники для дальнейшего изучения. Тяжелая работа заключается в том, чтобы показать, что конкретный источник рентгеновского излучения является черной дырой, а не нейтронной звездой или чем-то еще. Это, как правило, включает в себя сбор комбинации доказательств, а не одного «открытия».

Другие методы, такие как лучевая скорость, также могут обрабатываться автоматически (автоматическими системами, ищущими экзопланеты). Они могут обнаружить кандидатов, но сбор доказательств того, что сигнал исходит от черной дыры, — задача человека.

Многие «черные дыры» на самом деле являются «кандидатами в черные дыры». Есть свидетельство чего-то, и это согласуется с черной дырой, и поэтому вместо «открытия» есть процесс, посредством которого другие гипотезы устраняются дальнейшими наблюдениями, пока не останется только гипотеза черной дыры.

Большое спасибо! Это ответ на мой вопрос. Не могли бы вы предложить какой-либо источник для более глубокого изучения этих методов?
ИМХО, я бы не назвал метод улавливания гравитационных волн (в данном случае именно тех, сигналы которых совпадают с предсказаниями Эйнштейна о массах черных дыр, являющихся источником таких гравитационных волн) называть "открытием" (в астрономическом смысле это слово), так как этот метод не имеет возможности выяснить местоположение таких черных дыр и их расстояние до Земли.
@ Алекс Ты ошибаешься. Посмотрите любую статью LIGO/Virgo о зарегистрированных событиях компактного слияния, и вы увидите, что они измеряют расстояние до источника от Земли и ограничивают область на земном небе, чтобы определить направление, откуда пришел сигнал.
@Daddy Kropotkin Эта оценка расстояния и ограничение региона в отношении местоположения черной дыры слишком расплывчаты, чтобы называть это «астрономическим открытием». Кроме того, этот метод основан не на прямом астрономическом наблюдении, а на косвенном выводе из теории Эйнштейна.
Это не распространяется на различные методы, используемые для измерения сверхмассивных черных дыр, о чем идет речь в ОП на «одно из выступлений Андреа Гез».
@Alex Открытие сигнала гравитационной волны в 5 о , но источник сигнала предполагается. Но это ничем не отличается от того, как это работает в электромагнитной астрономии, где измеряются светимость, лучевая скорость, спектроскопия и т. д. объекта, а тип объекта, масса, вращение и т. д. выводятся с помощью моделей звездных и галактических явлений. эволюции, которые теоретически гораздо более неопределенны, чем чистая общая теория относительности. физика.stackexchange.com/questions/238782/…
@Daddy Kropotkin Цитата из вашего последнего комментария (с большой буквы мой): «... светимость, лучевая скорость, спектроскопия и т. д. ОБЪЕКТА ИЗМЕРЯЮТСЯ...» В приведенном выше случае уже существует ОБНАРУЖЕННЫЙ АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТ с некоторыми из них непосредственно измеряемые параметры. Моя точка зрения такова: нельзя называть астрономический объект, существование которого основано только на умозаключениях, ОБНАРУЖЕННЫМ.
@Alex Алекс Вы приводите семантический аргумент, который не имеет физического содержания. Гало темной материи — это не астрономический объект?
@Daddy Kropotkin Можно сказать, что «темная материя», а также «темная энергия» на данном этапе познания - это всего лишь две гипотетические концепции, введенные для того, чтобы теории согласовывались с необъяснимыми фактами наблюдений ...
Хорошо, это продолжалось достаточно долго и ушло далеко от ответа. Я изменил "расположенный" на "обнаруженный". Наблюдение GW обнаруживает существование, массу и расстояние до черной дыры, но не ее местонахождение.
Наблюдение GW позволяет «ДОЛГАТЬ» (НЕ «обнаруживать») существование, массу и расстояние до черной дыры.
Спасибо за это обсуждение, я узнаю что-то новое. @DaddyKropotkin, я думаю, сделал правильное замечание, поскольку похоже, что эти методы недействительны для любой черной дыры, поэтому я уточню это в вопросе.
@nicolopinci (меня мотивировал комментарий Питера Эрвина выше)
@Peter Erwin Будет ли обнаружена гравитационная волна, вызванная описанным ниже событием? science.org/content/article/…
@Alex «Единственный верный сигнал — это гравитационные волны, но массивные сталкивающиеся массы будут излучать их на слишком низкой частоте, чтобы их могли уловить детекторы, такие как лазерный интерферометр гравитационно-волновой обсерватории, который настроен на более мелкие слияния».
@Peter Erwin В статье говорится, что PTA может обнаружить сигнал гравитационной памяти, связанный с прогнозируемым событием - вы согласны с этим?
@Peter Erwin С помощью космического телескопа НАСА «Хаббл» ученые обнаружили изолированную черную дыру звездной массы на расстоянии около 5150 световых лет от Земли, в направлении выпуклости в центре Млечного Пути. «Теперь мы знаем, что существуют изолированные черные дыры», — сказал Саху. «И у них есть массы, подобные черным дырам, найденным в двойных системах. И их там должно быть много».
@alex: это подпадает под метод 3 «Будь умным»
Нейтронные звезды, чрезвычайно плотные ядра массивных мертвых звезд, вращающиеся по спирали навстречу друг другу или в черную дыру, могут поднимать приливные волны в океанах тяжелых заряженных частиц, окружающих нейтронные звезды. Исследователи обнаружили, что эти приливные волны проявляются через регулярные вспышки электромагнитного излучения, которые могут служить системой раннего предупреждения о надвигающихся слияниях. Такие электромагнитные вспышки могут стать очень ранними предупредительными признаками слияний NSBH (~ 1 год до слияния) и BNS (~ 10 лет до слияния) и инструментами для изучения океанов нейтронных звезд. arxiv.org/abs/2205.13541
Существуют ли автоматические методы обнаружения (звездных и сверхмассивных) черных дыр?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v