Содержание
учёные «сфотографировали» главную чёрную дыру Млечного Пути
12 мая 2022
16:11
Юлия Рудый
Этот компактный объект в центре нашей галактики массивнее нашего Солнца в миллионы раз.
Кадр из видео ESO/Event Horizon Telescope Collaboration.
Различие в размерах и массах определяется эволюцией галактик, хозяйками которых являются эти две чёрные дыры.
Кадр из видео ESO/Event Horizon Telescope Collaboration.
Исследователи сегодня отчитались о сверхвыдающемся событии в науке: они построили «изображение» чёрной дыры, сидящей в центре нашей галактики Млечный Путь.
Тем самым они фактически окончательно подтвердили, что это именно чёрная дыра.
Исследователи сегодня отчитались о сверхвыдающемся событии в науке: они построили «изображение» чёрной дыры, сидящей в центре нашей галактики Млечный Путь и фактически являющейся его хозяйкой. Этот монстр дирижирует всеми процессами в Млечном Пути. Удивительно, но только теперь, имея на руках «фотографию» этого объекта, учёные окончательно подтвердили, что это именно чёрная дыра.
Об этом в ходе пресс-конференции объявили участники «Телескопа горизонта событий» (Event Horizon Telescope, или EHT). Данное достижение среди прочего означает, что в будущем астрономы смогут обнаружить и так называемые «кротовые норы» (в том числе в Млечном Пути).
Напомним, что чёрные дыры могут иметь разные массы. Но ближайшая к Земле известная сверхмассивная чёрная дыра расположена в центре Галактики. Учёные называют её Стрелец A* и обозначают Sgr A*. Она скрыта от прямого наблюдения облаками газа и пыли, плотной межзвёздной средой.
Однако её пронзает рентгеновское излучение, радиоизлучение и инфракрасное излучение.
Задача учёных: собрать достигающее Земли излучение, чтобы построить с его помощью представление о том, что происходит в окрестностях чёрных дыр Вселенной и чёрных дыр Млечного Пути, в частности. Ранее мы во всех подробностях рассказывали о том, как та же гигантская коллаборация, объединившая специалистов, работающих в обсерваториях по всему миру, объявила о первой «фотографии» чёрной дыры, хозяйничающей в галактике М87 (Messier 87), расположенной в 54 миллионах световых лет от Земли в созвездии Девы. Позднее мы сообщали о том, что «улыбка» чёрной дыры меняется.
Стрелец А* значительно меньше чёрной дыры галактики M87. Если пончик в руках исследовательницы, представившей открытие, сопоставить по размеру с нашей чёрной дырой, то чёрная дыра галактики M87 будут размером со спортивный стадион.
Кроме того, наша чёрная дыра заслонена от нас значительно большим количеством пыли и газа (хотя находится она ближе – в 27 тысячах световых лет от Земли).
Именно поэтому первоначально выбор учёных пал на «хозяйку» галактики M87. Теперь же исследователи собрали изображение чёрной дыры Млечного Пути и показали, не без помощи моделирования, что она вращается.
Для получения достаточно качественных «снимков» (хотя с точки зрения обывателя изображения всё равно выглядят весьма размытыми), 300 учёным пришлось объединить в единую сеть восемь радиотелескопов, расположенных по всему земному шару. Только в этом случае исследователи получают возможность «разглядеть» с Земли достаточное количество деталей.
Добавим, что первоначальная подготовка и оптимизация системы заняли 25 лет работы!
И вот перед нами горизонт событий центральной чёрной дыры нашей галактики! Любуемся.
Этот компактный объект в центре нашей галактики массивнее нашего Солнца в миллионы раз.
Кадр из видео ESO/Event Horizon Telescope Collaboration.
Горизонтом событий этот «край» чёрной дыры называется, потому что, согласно официальному определению, события, происходящие за ним никак не могут повлиять на наблюдателя.
Фактически же эта та грань, из-за которой ничего уже не может вырваться из «лап» чёрной дыры, за счёт своей мощнейшей гравитации стягивающей на себя всё окружающее вещество.
Оттуда не может вырваться даже свет, поэтому сама чёрная дыра выглядит тёмным пятном на небе и её крайне сложно обнаружить. Её обычно выдаёт гравитационное воздействие на окружающие объекты.
Так на фоне яркого излучающего вещества образуется так называемая «тень» чёрной дыры, которая для наблюдателя извне выглядела бы как тёмное пятно (если бы он мог видеть в радиодиапазоне).
На изображении ниже две «фотографии» чёрных дыр показаны рядом.
Различие в размерах и массах определяется эволюцией галактик, хозяйками которых являются эти две чёрные дыры.
Кадр из видео ESO/Event Horizon Telescope Collaboration.
Результаты нынешнего исследования чёрной дыры Млечного Пути опубликованы в виде серии статей в журнале The Astrophysical Journal Letters. Все статьи открыты для полноценного изучения.
Теперь перед учёными стоят новые интересные задачи:им нужно будет сравнить наблюдения за Стрельцом A* с существующими моделями, изучить движение чёрной дыры. Наши представления о чёрных дырах, о том, что происходит с материей вблизи горизонта событий, вполне могут измениться в будущем под влиянием достижений коллаборации EHT.
Добавим также, что сеть EHT уже расширена до 11 радиотелескопов. Наблюдения продолжаются. В дальнейшем в сеть вполне могут быть добавлены космические телескопы, такие, как обсерватория «Миллиметрон», которая может расположиться в точке Лагранжа L2 и запланирована к запуску в начале 2030 годов. От них земная атмосфера не скрывает рентгеновские и ИК-лучи. Это означает, что мы, вслед за учёными, узнаем много новых интересных подробностей о жизни чёрных дыр, о том, что происходит в условиях невероятной гравитации.
Присоединиться к коллаборации смогут учёные и из России. Сейчас ведётся подбор существующих радиотелескопов, а также вводятся в строй новые обсерватории.
Кроме того, учёные исследуют возможности создания новых радиотелескопов и подбирают для их размещения подходящие места.
Так, исследователи Астрокосмического центра ФИАН рассматривают возможность возведения обсерватории, которая будет «видеть» на нужных длинах волн, на плато Суффа в Узбекистане. С 2018 года проект получил поддержку правительств РФ и Узбекистана.
Также, по инициативе Астрокосмического центра ведётся поиск, подходящих с точки зрения астроклимата, мест на территории России для размещения антенн миллиметрового диапазона. Поясним, что именно в миллиметровом диапазоне длин волн получается создать изображения чёрных дыр высокого разрешения.
Ранее мы писали о том, что другие вселенные могут казаться нам чёрными дырами, а ещё мы рассказывали об обнаружении чёрных дыр из прошлой вселенной.
Больше важных и интересных новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. «Смотрим» – Telegram и Яндекс.
Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.
наука
будущее
астрономия
черные дыры
общество
новости
Опубликован первый снимок гигантской черной дыры в Млечном Пути
Ученые из коллаборации Телескопа горизонта событий (EHT) показали первое в истории изображение тени сверхмассивной черной дыры, находящейся в самом центре галактики Млечный путь. Трансляция пресс-конференции, посвященной открытию, велась на YouTube.
Фото предоставляет доказательство того, что в центре галактики действительно находится огромная черная дыра, вокруг которой и вращаются все объекты Млечного пути, включая Солнце, а вместе с ним и Землю.
Ученые предполагают, что подобные объекты находятся в центрах большинства галактик. Такие снимки должны предоставить ценную информацию о том, как живут подобные гиганты.
«Ученые ранее наблюдали, как звезды вращаются по орбитам вокруг чего-то невидимого, компактного и очень массивного в центре Млечного пути.
Данные уверенно указывали, что данный объект — известный как Стрелец А* (Sagittarius А*, Sgr A*) — является черной дырой. Сегодняшние изображения представляют собой первое прямое визуальное подтверждение этого», — говорится в сообщении ЕНТ.
По словам специалистов, саму черную дыру, разумеется, увидеть на снимках нельзя, поскольку она абсолютно черна. Однако светящийся газ вокруг нее складывается в характерную картинку: темную центральную область, которую называют «тенью», и окружающую ее яркую кольцеобразную структуру.
«Мы были поражены тем, насколько хорошо размеры кольца согласуются с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна. Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили наше понимание процессов, которые происходят в центре нашей галактики, и дали новые ключи к пониманию того, как черные дыры взаимодействуют со своим окружением», — сказал ученый Джеффри Бауэр из коллаборации ЕНТ.
Черная дыра Sgr A* находится на расстоянии 27 тыс. световых лет от Земли, по массе она в 4 млн раз превосходит Солнце, размер видимого на изображении кольца примерно соответствует орбите Меркурия, то есть около 60 млн км, радиус горизонта событий — около 6 млн км.
Впрочем, из-за большого удаления от Земли черная дыра, по словам ученых EHT, предстает на небосклоне крошечной точкой — словно пончик, который пытаешься разглядеть на поверхности Луны.
Чтобы получить изображение этого объекта, астрофизики использовали сеть из восьми обсерваторий в разных частях Земли, которые и образуют все вместе виртуальный телескоп размером с планету, носящий название Телескопа горизонта событий. Сбор данных велся в течение «множества ночей» по много часов подряд, что можно сравнить с фотосъемкой с длинной экспозицией, говорят ученые. Затем информация долго обрабатывалась суперкомпьютерами.
Аналогичным образом в 2019 году удалось получить первый в истории снимок черной дыры М87*, однако этот объект находится за пределами нашей галактики и является значительно более крупным, чем Sgr A*, так что снимать его на деле было проще, поскольку близкий и не такой большой Sgr A* оказался намного более динамичным и изменчивым для наблюдателя.
«Это означает, что яркость и паттерны раскаленного газа вокруг Sgr A* стремительно менялись в процессе наблюдения коллаборацией ЕНТ.
Это было словно пытаться сделать четкое фото щенка, стремительно гоняющегося за собственным хвостом», — говорит о работе ученых Чи-Кван Чан из Университета Аризоны.
Полученные изображения — это результат сведения воедино различных снимков, их «среднее арифметическое». Соответствующая работа заняла около пяти лет, а полученный портрет Sgr A*, как отмечает сопредседатель научного совета ЕНТ Сера Маркофф, удивил ученых тем, что показал много сходства между двумя черными дырами — М87* и Sgr A*.
«У нас две галактики полностью разных типов и две очень различные по массе черные дыры, но ближе к своим краям они выглядят удивительно похожими», — говорит она.
Участник коллаборации Кейичи Асада отметил, что теперь ученые могут заниматься сопоставлением различий между двумя супермассивными черными дырами, что должно дать бесценную информацию о том, как такие объекты функционируют. У специалистов есть очень большая и очень далекая дыра М87*, и более близкая и находящаяся на другом конце диапазона габаритов Sgr A*.
Работа по обнаружению сверхмассивного компактного объекта в центре Млечного пути — этим объектом оказалась черная дыра — удостоилась Нобелевской премии по физике в 2020 году. Сам объект был найден методом отслеживания движения звезд в конце прошлого века.
астрономов обнаружили ближайшую к Земле черную дыру
Астрономы с помощью Международной обсерватории Джемини, управляемой NOIRLab NSF, обнаружили самую близкую к Земле известную черную дыру. Это первое однозначное обнаружение дремлющей черной дыры звездной массы в Млечном Пути. Его непосредственная близость к Земле, всего в 1600 световых годах от нас, предлагает интригующую цель для изучения, чтобы углубить наше понимание эволюции двойных систем. Предоставлено: Международная обсерватория Близнецов/NOIRLab/NSF/AURA/J. да Силва/Spaceengine/M. Замани
Черные дыры — самые экстремальные объекты во Вселенной. Сверхмассивные версии этих невообразимо плотных объектов, вероятно, находятся в центрах всех крупных галактик.
Черные дыры звездной массы, масса которых примерно в 5–100 раз превышает массу Солнца, встречаются гораздо чаще: только в Млечном Пути их насчитывается около 100 миллионов.
Однако на сегодняшний день подтверждено лишь несколько, и почти все они являются «активными» — это означает, что они ярко светятся в рентгеновских лучах, поскольку поглощают материал ближайшего звездного компаньона, в отличие от спящих черных дыр, которые этого не делают.
Астрономы с помощью телескопа Gemini North на Гавайях, одного из телескопов-близнецов Международной обсерватории Джемини, управляемой NOIRLab NSF, обнаружили ближайшую к Земле черную дыру, которую исследователи назвали Gaia Bh2. Эта дремлющая черная дыра весит примерно в 10 раз больше массы Солнца и расположена примерно в 1600 световых годах от нас в созвездии Змееносца, что делает ее в три раза ближе к Земле, чем предыдущий рекордсмен, рентгеновская двойная система в созвездии Единорога. .
Новое открытие стало возможным благодаря тщательным наблюдениям за движением компаньона черной дыры, солнцеподобной звезды, которая вращается вокруг черной дыры примерно на том же расстоянии, что и Земля вокруг Солнца.
«Возьмите солнечную систему, поместите черную дыру туда, где находится солнце, и солнце, где находится Земля, и вы получите эту систему», — объяснил Карим Эль-Бадри, астрофизик из Центра астрофизики | Гарвардского и Смитсоновского институтов и Института астрономии Макса Планка, а также ведущий автор статьи, описывающей это открытие.
«Хотя было много заявлений об обнаружении подобных систем, почти все эти открытия впоследствии были опровергнуты. Это первое однозначное обнаружение солнцеподобной звезды на широкой орбите вокруг черной дыры звездной массы в нашей галактике. .»
Хотя в Галактике Млечный Путь бродят миллионы черных дыр звездной массы, те немногие из них, которые были обнаружены, были обнаружены в результате их энергетического взаимодействия со звездой-компаньоном. По мере того, как материал от ближайшей звезды движется по спирали к черной дыре, он перегревается и генерирует мощные рентгеновские лучи и струи материала. Если черная дыра не питается активно (т.
е. бездействует), она просто сливается с окружающей средой.
«Последние четыре года я искал спящие черные дыры, используя широкий спектр наборов данных и методов, — сказал Эль-Бадри. «Мои предыдущие попытки, как и попытки других, выявили целый зверинец бинарных систем, маскирующихся под черные дыры, но поиски впервые принесли плоды».
Группа первоначально идентифицировала систему как потенциально содержащую черную дыру, проанализировав данные космического корабля Gaia Европейского космического агентства. Gaia запечатлела мельчайшие неровности в движении звезды, вызванные гравитацией невидимого массивного объекта. Чтобы изучить систему более подробно, Эль-Бадри и его команда обратились к прибору Gemini Multi-Object Spectrograph на Gemini North, который измерил скорость звезды-компаньона, когда она вращалась вокруг черной дыры, и обеспечил точное измерение ее орбитального периода.
Последующие наблюдения Близнецов имели решающее значение для ограничения орбитального движения и, следовательно, масс двух компонентов в двойной системе, что позволило команде идентифицировать центральное тело как черную дыру примерно в 10 раз массивнее нашего Солнца.
«Наши последующие наблюдения Джемини вне всякого сомнения подтвердили, что двойная система содержит нормальную звезду и по крайней мере одну спящую черную дыру», — пояснил Эль-Бадри. «Мы не смогли найти правдоподобного астрофизического сценария, который мог бы объяснить наблюдаемую орбиту системы, в которой не было бы хотя бы одной черной дыры».
Команда полагалась не только на превосходные наблюдательные возможности Gemini North, но и на способность Gemini предоставлять данные в сжатые сроки, поскольку у команды было очень мало времени для выполнения последующих наблюдений.
«Когда у нас появились первые признаки того, что в системе есть черная дыра, у нас была всего одна неделя, прежде чем два объекта оказались на максимальном расстоянии друг от друга на своих орбитах. Измерения в этот момент необходимы для точных оценок массы в двойной системе. — сказал Эль-Бадри. «Способность Gemini обеспечивать быстрые наблюдения имела решающее значение для успеха проекта.
Если бы мы пропустили это узкое окно, нам пришлось бы ждать еще год».
Текущие модели эволюции двойных систем астрономов с трудом объясняют, как могла возникнуть своеобразная конфигурация системы Gaia Bh2. В частности, звезда-прародительница, которая позже превратилась в недавно обнаруженную черную дыру, должна была быть как минимум в 20 раз массивнее нашего Солнца.
Это означает, что он прожил бы всего несколько миллионов лет. Если бы обе звезды образовались одновременно, эта массивная звезда быстро превратилась бы в сверхгиганта, раздувшись и поглотив другую звезду, прежде чем она успела бы стать настоящей, сжигающей водород звездой главной последовательности, подобной нашему Солнцу.
Совершенно неясно, как звезда солнечной массы могла пережить этот эпизод и стать, по-видимому, нормальной звездой, на что указывают наблюдения двойной черной дыры. Все теоретические модели, допускающие выживание, предсказывают, что звезда солнечной массы должна была оказаться на гораздо более узкой орбите, чем та, что наблюдается на самом деле.
Это может указывать на наличие серьезных пробелов в нашем понимании того, как черные дыры формируются и развиваются в двойных системах, а также предполагает существование пока еще неисследованной популяции спящих черных дыр в двойных системах.
«Интересно, что эта система не так легко вписывается в стандартные модели эволюции бинарных систем», — заключил Эль-Бадри. «Это ставит много вопросов о том, как образовалась эта бинарная система, а также о том, сколько этих спящих черных дыр существует».
«Являясь частью сети космических и наземных обсерваторий, Gemini North не только предоставил убедительные доказательства существования ближайшей к настоящему времени черной дыры, но и первой нетронутой системы черных дыр, не загроможденной обычным горячим газом, взаимодействующим с черная дыра», — сказал руководитель программы NSF Gemini Мартин Стилл.
«Хотя это потенциально предвещает будущие открытия предсказанной популяции спящих черных дыр в нашей Галактике, наблюдения также оставляют загадку, которую предстоит разгадать — несмотря на общую историю со своим экзотическим соседом, почему звезда-компаньон в этой двойной системе такая нормальная.
?»
Дополнительная информация:
Карим Эль-Бадри и др. Солнечная звезда, вращающаяся вокруг черной дыры Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества (2022). DOI: 10.1093/mnras/stac3140
Предоставлено
Национальная оптико-инфракрасная исследовательская лаборатория астрономии
Цитата :
Астрономы обнаружили ближайшую к Земле черную дыру (2022, 4 ноября)
получено 14 ноября 2022 г.
с https://phys.org/news/2022-11-astronomers-closest-black-hole-earth.html
Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
Найдена самая близкая к Земле черная дыра. Она в 10 раз больше Солнца
По оценкам, в Млечном Пути насчитывается 100 миллионов черных дыр звездной массы
Вашингтон:
Ближайшая к Земле черная дыра обнаружена астрономами с помощью Международной обсерватории Близнецов , управляемый NOIRLab NSF.
Впервые подтверждено существование в Млечном Пути дремлющей черной дыры звездной массы. Между ним и Землей всего 1600 световых лет, и это увлекательный предмет для исследований, чтобы улучшить наши знания о развитии двойных систем.
Самые экстремальные явления во Вселенной — черные дыры. Все огромные галактики предположительно имеют сверхмассивные версии этих непостижимо плотных объектов в своих центрах.
По оценкам, только в Млечном Пути насчитывается 100 миллионов черных дыр звездной массы, которые значительно преобладают и весят от пяти до ста раз больше, чем Солнце. В отличие от спящих черных дыр, которые не сильно вспыхивают в рентгеновских лучах, поскольку они поглощают материю близлежащей звезды-компаньона, до сих пор подтверждено лишь небольшое их число, и почти все они «активны».
Ближайшая к Земле черная дыра была названа Gaia Bh2 астрономами, использующими телескоп Gemini North на острове Гавайи, один из телескопов-близнецов Международной обсерватории Джемини, которой управляет NOIRLab NSF.
В три раза ближе к Земле, чем предыдущий рекордсмен, рентгеновская пара в созвездии Единорога. Эта спящая черная дыра примерно в 10 раз больше Солнца и расположена примерно в 1600 световых годах от нас в созвездии Змееносца. Изысканные исследования движения партнера черной дыры, звезды, похожей на Солнце, которая вращается вокруг черной дыры примерно на том же расстоянии, что и Земля вокруг Солнца, позволили сделать новое открытие.
«Возьмите Солнечную систему, поместите черную дыру на место Солнца и Солнце на место Земли, и вы получите эту систему», — объяснил Карим Эль-Бадри, астрофизик из Центра астрофизики | Гарвардского и Смитсоновского институтов и Института астрономии Макса Планка, а также ведущий автор статьи, описывающей это открытие.
«Хотя было много заявлений об обнаружении подобных систем, почти все эти открытия впоследствии были опровергнуты. Это первое однозначное обнаружение солнцеподобной звезды на широкой орбите вокруг черной дыры звездной массы в нашей Галактике.
.»
Несколько черных дыр звездной массы, которые были обнаружены, были обнаружены благодаря их энергетическим взаимодействиям со звездой-компаньоном, несмотря на то, что, вероятно, миллионы из них блуждают по Галактике Млечный Путь. Перегретый материал ближайшей звезды движется по спирали к черной дыре, производя интенсивное рентгеновское излучение и струи вещества. Когда черная дыра бездействует (то есть не питается активно), она просто сливается со своим окружением.
«Последние четыре года я искал спящие черные дыры, используя широкий спектр наборов данных и методов, — сказал Эль-Бадри. «Мои предыдущие попытки, как и попытки других, выявили целый зверинец бинарных систем, маскирующихся под черные дыры, но поиски впервые принесли плоды».
Данные с космического корабля «Гайя» Европейского космического агентства были первоначально изучены исследователями, чтобы определить потенциальное присутствие в системе черной дыры. Gaia зафиксировала незначительные отклонения скорости звезды, вызванные невидимым огромным объектом.
Эль-Бадри и его команда использовали многообъектный спектрограф Близнецов на Близнецах Север для более подробного изучения системы. Это устройство точно определило орбитальный период звезды-компаньона, измерив скорость звезды-компаньона, когда она вращалась вокруг черной дыры. Команда смогла идентифицировать центральное тело как черную дыру примерно в 10 раз массивнее нашего Солнца благодаря последующим наблюдениям Gemini, которые были необходимы для наложения ограничений на орбитальную скорость и, следовательно, массы двух компонентов. бинарная система.
«Наши последующие наблюдения Джемини вне всяких разумных сомнений подтвердили, что двойная система содержит нормальную звезду и по крайней мере одну спящую черную дыру», — пояснил Эль-Бадри. «Мы не смогли найти правдоподобного астрофизического сценария, который мог бы объяснить наблюдаемую орбиту системы, в которой не было бы хотя бы одной черной дыры».
Поскольку у них было очень мало времени для проведения последующих наблюдений, команда полагалась не только на отличные наблюдательные возможности Gemini North, но и на способность Gemini предоставлять данные в короткие сроки.
«Когда у нас появились первые признаки того, что в системе есть черная дыра, у нас была всего одна неделя, прежде чем два объекта оказались на максимальном расстоянии друг от друга на своих орбитах. Измерения в этот момент необходимы для точных оценок массы в двойной системе. — сказал Эль-Бадри. «Способность Gemini проводить наблюдения в короткие сроки имела решающее значение для успеха проекта. Если бы мы упустили это узкое окно, нам пришлось бы ждать еще год».
Уникальную конфигурацию системы Gaia Bh2 трудно объяснить, используя современные представления астрономов об эволюции двойных систем. Звезда-прародительница, которая позже превратилась в недавно открытую черную дыру, должна была иметь массу как минимум в 20 раз больше массы Солнца.
У него была бы короткая продолжительность жизни в несколько миллионов лет. Если бы обе звезды образовались одновременно, эта огромная звезда быстро превратилась бы в сверхгиганта, раздула и поглотила бы вторую звезду, прежде чем у нее появился бы шанс превратиться в настоящую звезду главной последовательности, подобную нашему Солнцу, которое сжигает водород.