Gibt es automatische Methoden, um (stellare und supermassereiche) Schwarze Löcher zu lokalisieren?

Schwarze Löcher wurden mit verschiedenen Techniken entdeckt, wie unter Wie werden schwarze Löcher gefunden? beschrieben. . Was ich mich gefragt habe, ist: Gibt es automatische Methoden, um sie zu lokalisieren (z. B. künstliche Intelligenz oder Bildanalysetechniken), oder beruht die Entdeckung immer noch darauf, dass echte Menschen z. B. die Bewegung von Sternen in einem bestimmten Teil des Weltraums analysieren? Ich erinnere mich zum Beispiel an einen Vortrag von Andrea Ghez und es schien mir, dass die Analyse manuell durchgeführt wurde.

Vielen Dank im Voraus für Ihre Zeit.

Danke, guter Punkt @ProfRob
Mich würde besonders interessieren, ob der Prozess der Entdeckung schwarzer Löcher in der Milchstraße (und vielleicht in benachbarten Milchstraßengalaxien) durch optische Linsen automatisiert werden könnte ...
@Alex Ich finde das auch interessant. Meine Idee war, zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommene Bildserien zu analysieren und nur anhand der dort gezeigten Entwicklung zu sagen, ob es ein Schwarzes Loch gibt oder nicht, weil beispielsweise Körper mit bestimmten Geschwindigkeiten um etwas kreisen, das auf den Bildern nicht sichtbar ist und so weiter, aber ohne notwendigerweise vollständige detaillierte Gleichungen zu schreiben, die die angenommenen Bewegungsgesetze für den Fall beschreiben, dass es ein Schwarzes Loch gibt.
Hallo, vielleicht möchten Sie die Antwort unten nicht akzeptieren, da Sie nach supermassiven Schwarzen Löchern gefragt haben, aber die Antwort unten diskutiert Methoden zur Erkennung von Schwarzen Löchern mit stellarer Masse, die nicht unbedingt die gleichen Methoden sind.
@DaddyKropotkin Meine Frage war eigentlich ziemlich allgemein, und da ich kein Physiker bin, sah sie für mich vollständig aus. Aber was Sie sagen, ist, dass es nicht alle möglichen Arten von Schwarzen Löchern abdeckt, habe ich Recht? Für einige Schwarze Löcher (die supermassereichen) gibt es also immer noch keine automatischen Methoden? Oder sie existieren, aber sie sind nur anders?
Tatsächlich gibt es Methoden für supermassereiche Schwarze Löcher, und sie sind im Allgemeinen unterschiedlich, aber mit einigen Überschneidungen. Wenn Sie Ihre Frage so bearbeiten, dass dies deutlich wird, können Sie möglicherweise eine genauere Antwort erhalten. Ihre aktuelle Frage bezieht sich auf Andrea Ghez, die an supermassiven Schwarzen Löchern arbeitet, aber die Antwort, die Sie akzeptiert haben, bezieht sich auf allgemeine Methoden zum Nachweis von Schwarzen Löchern mit stellarer Masse. Die Methoden können im Allgemeinen unterschiedlich sein, da Sternmasse und supermassereiche Schwarze Löcher dazu neigen, unter unterschiedlichen astrophysikalischen Umständen/Umgebungen zu existieren
FYI – Diese 3 verschmelzenden Galaxien (siehe Link unten), die beobachtet wurden und bestätigt wurden, dass jede von ihnen das zentrale massive Schwarze Loch hat, befinden sich derzeit in der Anfangsphase der Verschmelzung. Sie können nachweisbare Gravitationswellen erzeugen, wenn ihre Schwarzen Löcher näher kommen und beginnen, sich gegenseitig zu umkreisen aanda.org/articles/aa/full_html/2021/07/aa41210-21/…
Interessant, danke!
Dieser Artikel (der Link unten) erwähnt die Möglichkeit, in Zukunft (anstelle oder zusätzlich zu Interferometern) die Instrumentierung zu verwenden, die auf der Messung von Wirkungen der Wechselwirkung zwischen Gravitationswellen und elektromagnetischen Feldern basiert. ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5390036
Das Bulk-Acoustic-Wave-Resonator-Experiment (BAW) verwendet einen hochfrequenten Gravitationswellendetektor, der auf den Prinzipien des resonanten Massendetektors basiert. In den ersten 153 Tagen der BAW wurden zwei Ereignisse entdeckt, die im Prinzip hochfrequente Gravitationswellen sein könnten. Eine mögliche Erklärung für die Signale ist, dass sie von urzeitlichen Schwarzen Löchern erzeugt wurden. Verschmelzende primordiale Schwarze Löcher mit geringer Masse könnten von LIGO oder Virgo nicht erkannt werden. Eine andere Erklärung ist, dass die Signale von massereichen Kandidaten für dunkle Materie verursacht wurden.
Die NASA hat bekannt gegeben, dass sie mit dem Hubble-Weltraumteleskop die Masse und den Ort eines möglicherweise „wandernden“ Schwarzen Lochs isoliert hat. Dies ist das erste Mal in der Geschichte der Weltraumbehörde, dass ihr dies gelungen ist, obwohl es über 100 Millionen Schwarze Löcher gibt, die unsere Galaxie bevölkern. petapixel.com/2022/06/10/… nasa.gov/feature/goddard/2022/…

Antworten (1)

Es gibt ungefähr drei Methoden, um Schwarze Löcher zu "entdecken":

  1. Finden Sie die Röntgensignatur ihrer Akkretionsscheibe.
  2. Entdecken Sie die Gravitationswellensignatur von Verschmelzungen von Schwarzen Löchern.
  3. Seien Sie schlau und finden Sie etwas Neues, wie zum Beispiel die Radialgeschwindigkeitsmessungen, die das „Einhorn“ entdeckten.

Die Verarbeitung von Gravitationswellen ist fast vollständig automatisch. Die Stressmessungen, die von Ligo und Virgo durchgeführt werden, werden automatisch verarbeitet, um nach Hinweisen auf ein „Zwitschern“ zu suchen, und Kandidaten werden automatisch für weitere Untersuchungen gekennzeichnet. GW-Entdeckungen lokalisieren derzeit das Schwarze Loch nicht genau, entdecken jedoch ihre Existenz und geben Informationen über Masse und Entfernung.

Röntgenquellen werden automatisch durch Röntgennova-Suchen mit Weltraumteleskopen lokalisiert. Das Teleskop scannt eine Region des Himmels auf der Suche nach Veränderungen und markiert mögliche Quellen für weitere Untersuchungen. Die harte Arbeit besteht darin, zu zeigen, dass eine bestimmte Röntgenquelle ein Schwarzes Loch ist und kein Neutronenstern oder etwas anderes. Dies beinhaltet eher das Sammeln einer Kombination von Beweisen als eine einzelne "Entdeckung".

Andere Methoden, wie die Radialgeschwindigkeit, können ebenfalls automatisch verarbeitet werden (durch automatische Systeme, die nach Exoplaneten suchen). Diese können Kandidaten entdecken, aber das Sammeln von Beweisen, dass das Signal von einem Schwarzen Loch stammt, ist eine menschliche Aufgabe.

Viele "Schwarze Löcher" sind in Wirklichkeit "Schwarze-Loch-Kandidaten". Es gibt Hinweise auf etwas, und das stimmt mit einem Schwarzen Loch überein, und so gibt es statt einer "Entdeckung" einen Prozess, bei dem andere Hypothesen durch weitere Beobachtungen eliminiert werden, bis nur noch die Hypothese des Schwarzen Lochs übrig bleibt.

Vielen Dank! Dies beantwortet meine Frage. Würden Sie eine Quelle vorschlagen, um diese Techniken eingehender zu untersuchen?
IMHO würde ich die Methode der Erfassung von Gravitationswellen (in diesem Fall insbesondere diejenigen, deren Signale mit Einsteins Massenvorhersagen in Bezug auf Schwarze Löcher als Quelle solcher Gravitationswellen übereinstimmen) nicht als "Entdeckung" (im astronomischen Sinne) bezeichnen von dieses Wort), da diese Methode nicht in der Lage ist, die Position solcher Schwarzen Löcher und ihre Entfernung zur Erde herauszufinden.
@Alex Du irrst dich. Schauen Sie sich irgendein LIGO/Virgo-Papier über gemeldete kompakte Koaleszenzereignisse an und Sie werden sehen, dass sie die Entfernung zur Quelle von der Erde messen und die Region am Erdhimmel einschränken, um die Richtung zu lokalisieren, aus der das Signal kam.
@Daddy Kropotkin Diese Entfernungsschätzung und Einschränkung der Region in Bezug auf die Position des Schwarzen Lochs sind zu vage, um dies als "astronomische Entdeckung" zu bezeichnen. Außerdem basiert diese Methode nicht auf einer direkten astronomischen Beobachtung, sondern auf der indirekten Schlussfolgerung aus der Einstein-Theorie.
Dies deckt nicht verschiedene Methoden ab, die zur Messung supermassiver Schwarzer Löcher verwendet werden, worum es in dem Verweis des OP auf „einen der Vorträge von Andrea Ghez“ geht.
@Alex Die Entdeckung des Gravitationswellensignals ist bei 5 σ , aber die Quelle des Signals wird abgeleitet. Aber das ist nicht anders als in der elektromagnetischen Astronomie, wo Leuchtkraft, Radialgeschwindigkeit, Spektroskopie usw. eines Objekts gemessen werden und mit Modellen von stellar und galaktisch auf Art, Masse, Spin usw. des Objekts geschlossen wird Evolution, die theoretisch viel unsicherer sind als die reine Allgemeine Relativitätstheorie. physical.stackexchange.com/questions/238782/…
@Daddy Kropotkin Zitat aus Ihrem letzten Kommentar (Großschreibung ist von mir): "... Leuchtkraft, Radialgeschwindigkeit, Spektroskopie usw. eines OBJEKTS werden GEMESSEN ..." Im obigen Fall gibt es bereits ENTDECKTE ASTRONOMISCHE OBJEKTE mit einigen davon direkt gemessene Parameter. Mein Punkt ist: Man kann das astronomische Objekt, dessen Existenz nur auf Schlussfolgerungen beruht, nicht als ENTDECKT bezeichnen.
@Alex Du machst ein semantisches Argument, das keinen physischen Inhalt hat. Ist ein Halo aus dunkler Materie kein astronomisches Objekt?
@Daddy Kropotkin Man könnte sagen, dass "dunkle Materie" sowie "dunkle Energie" an diesem Punkt des Wissens nur zwei hypothetische Konzepte sind, die eingeführt wurden, um die Theorien mit ansonsten unerklärlichen Beobachtungstatsachen in Einklang zu bringen ...
Ok, das hat lange genug gedauert und ist weit von der Antwort entfernt. Ich habe "geortet" in "entdeckt" geändert. Eine GW-Beobachtung entdeckt die Existenz, Masse und Entfernung eines Schwarzen Lochs, aber nicht seinen Standort.
Die GW-Beobachtung ermöglicht es, die Existenz, Masse und Entfernung eines Schwarzen Lochs zu „ERMITTELN“ (NICHT „zu entdecken“).
Vielen Dank für diese Diskussion, ich lerne etwas Neues. @DaddyKropotkin hat meiner Meinung nach einen guten Punkt gemacht, da es so aussieht, als ob diese Methoden für kein Schwarzes Loch gültig sind, also werde ich dies in der Frage klarstellen.
@nicolopinci (Ich wurde durch Peter Erwins Kommentar oben motiviert)
@Peter Erwin Wird die durch das unten beschriebene Ereignis verursachte Gravitationswelle erkannt? science.org/content/article/…
@Alex „Das einzige sichere Signal sind Gravitationswellen, aber die schwerfälligen kollidierenden Massen würden sie mit einer zu niedrigen Frequenz aussenden, um von Detektoren wie dem Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory aufgenommen zu werden, das auf kleinere Fusionen eingestellt ist.“
@Peter Erwin Der Artikel schlägt vor, dass PTA das Gravitationsgedächtnissignal im Zusammenhang mit dem projizierten Ereignis erkennen könnte - stimmen Sie dem zu?
@Peter Erwin Jetzt haben Wissenschaftler mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops der NASA ein isoliertes schwarzes Loch mit stellarer Masse entdeckt, etwa 5.150 Lichtjahre von der Erde entfernt, in Richtung der Ausbuchtung im Zentrum der Milchstraße. „Wir wissen jetzt, dass isolierte Schwarze Löcher existieren“, sagte Sahu. „Und sie haben ähnliche Massen wie die Schwarzen Löcher, die man in Binärdateien findet. Und da draußen muss es viele von ihnen geben.“
@alex: das würde unter Methode 3 "Sei clever" fallen
Neutronensterne, die extrem dichten Kerne massereicher toter Sterne, die sich spiralförmig aufeinander zu oder in ein Schwarzes Loch hineinbewegen, können in den Ozeanen aus schweren geladenen Teilchen, die die Neutronensterne umgeben, Flutwellen auslösen. Diese Flutwellen offenbaren sich durch regelmäßige Blitze elektromagnetischer Strahlung, die als Frühwarnsystem für bevorstehende Fusionen dienen können, fanden die Forscher heraus. Solche elektromagnetischen Fackeln könnten zu sehr frühen Warnzeichen für Fusionen von NSBH (∼ 1 Jahr vor der Verschmelzung) und BNS (∼ 10 Jahre vor der Verschmelzung) und Werkzeugen zur Untersuchung von Neutronensternozeanen werden. arxiv.org/abs/2205.13541
Gibt es automatische Methoden, um (stellare und supermassereiche) Schwarze Löcher zu lokalisieren?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v