Содержание
Монстр в центре галактики. Ученые впервые показали фото черной дыры на Млечном Пути
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, EHT collaboration
Подпись к фото,
Фотография Стрельца A*, сделанная учеными
Ученые обнародовали первое фото гигантской (по-научному — сверхмассивной) черной дыры, притаившейся в самом центре Млечного Пути — нашей галактики.
Масса этого космического объекта под названием Стрелец A* (именно так, со звездочкой) в 4 млн (!) раз превышает массу нашего Солнца.
На снимке видна центральная темная область (центральная депрессия яркости), где и обитает эта черная дыра. Она окружена кольцом яркого света, который излучает перегретый газ, ускоряющийся под воздействием неимоверных гравитационных сил.
Чтобы понять масштабы, это кольцо по размерам сопоставимо с орбитой Меркурия, вращающегося вокруг Солнца — около 60 млн км в поперечнике.
К счастью для землян монстр находится весьма далеко от нас, за 26 тыс. световых лет, так что опасности быть затянутыми в эту дыру нет.
- «Абсолютный монстр»: ученым впервые удалось сфотографировать горизонт событий черной дыры
- Ученые получили самые детальные изображения галактик. По ним можно наблюдать за деятельностью черных дыр
- «Звездный монстр»: ученые обнаружили огромную черную дыру, которая не должна существовать
В 2019 году астрономам уже удалось сделать портрет другой сверхмассивной черной дыры — Мессье 87, или просто М 87, которая в тысячу раз превышает массу Стрельца и в 6,5 млрд раз — массу нашего Солнца, однако и находится она дальше, уже в другой галактике.
«Новая фотография — особенная, потому что это «наша» сверхмассивная черная дыра, — гордо заявляет один из учредителей проекта EHT, профессор астрофизики Хейно Фальке. — Эта дыра живет, так сказать, на нашем заднем дворе, и если вы хотите понять, как вообще живут и работают черные дыры, именно она сможет вам об этом рассказать, потому что мы видим ее во всех подробностях».
«Бублик на поверхности Луны»
Сама по себе фотография черной дыры — это уже огромное технологическое достижение. Несмотря на свои колоссальные размеры, Стрелец A* выглядит в небе крошечной точкой, и чтобы детально рассмотреть ее, требуется невероятная степень разрешения.
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
Для этого в EHT воспользовались технологией под названием радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (VLBI).
По сути эта технология позволяет использовать сеть разнесенных на большое расстояние радиоантенн, которые вместе образуют радиотелескоп размером со всю нашу планету.
Таким образом угол наблюдаемого космического пространства может быть урезан до микроарксекунд — тысячных долей угловой секунды.
Такая узкая направленность настолько повышает остроту зрения, что если бы это был человек, он смог бы рассмотреть бублик на поверхности Луны.
Но даже при такой дальнозоркости, чтобы создать картинку черной дыры из нескольких петабайт (один петабайт равен миллиону гигабайт) собранных данных, понадобились сложные алгоритмы и бесконечные часы компьютерных вычислений.
Собственно говоря, поскольку черная дыра искривляет свет, увидеть можно только ее тень, однако яркость материи, окружающей эту тень и выплескивающейся наружу в кольцо, именуемое аккреционным диском, выдает местоположение самого черного монстра.
А в чем, собственно, новость?
Если сравнить снимки Стрельца и М87, на первый взгляд может показаться, что особой разницы между ними нет, но на самом деле это не так.
Наблюдение за обеими черными дырами велось в одно и то же время — в начале 2017 года, однако по сравнению со Стрельцом более массивная M87 выглядела почти статичной.
А вот структура кольца раскаленного газа вокруг Стрельца менялась в тысячу раз быстрее.
Это особенно заметно проявилось в созданных астрофизиками компьютерных моделях, позволяющих вам оказаться как бы в центре нашей галактики и своими глазами (правда, способными видеть в радиодиапазонах) наблюдать за этой черной дырой.
Эти быстрые изменения вокруг Стрельца A* как раз и стали причиной того, что над созданием образа этой черной дыры астрофизики трудились намного дольше, чем в случае с M87, ведь обработка данных потребовала куда больше усилий.
Автор фото, NASA
Подпись к фото,
Инфракрасный телескоп Джеймс Уэбб внимательнее присмотрится к окружению черного монстра
Ученые давно уже подозревали, что сверхмассивные черные дыры предпочитают жить в центре галактик, ведь именно там возникают гравитационные силы, разгоняющие звезды до скорости в 24 тыс. км/c (наше Солнце, для сравнения, «ползет» по галактике со скоростью всего 230 км/с).
Однако награждая в 2020 году астрофизиков Райнхарда Генцеля и Андреу Гез за работу по изучению Стрельца A*, Нобелевский комитет сознательно избегал словосочетания «черная дыра» и упоминал лишь «сверхмассивный компактный объект» на случай, если для этого экзотического феномена найдется какое-то другое объяснение. Однако сегодня все сомнения окончательно отпали.
Уже в августе этого года новый телескоп Джеймс Уэбб (JWST), самый крупный космический телескоп с самым большим зеркалом, обратит свой взор на Стрельца A*.
Правда, у этой орбитальной инфракрасной обсерватории стоимостью 10 млрд долларов не хватит разрешения на то, чтобы напрямую заснять черную дыру и ее аккреционный диск, зато благодаря своим сверхчувствительным инструментам она поможет астрономам детально изучить поведение и свойства сотен звезд вокруг черной дыры.
Ученые даже надеются найти черные дыры размером с обычные звезды и сгустки невидимой, или черной материи в этом регионе Млечного Пути.
посмотрите на фото черной дыры в Млечном Пути
Елизавета
Приставка
Новостной редактор
Елизавета
Приставка
Новостной редактор
В сердце нашей галактики есть черная дыра, которую ученые смогли сфотографировать и теперь показали всем. Ее изучают с помощью телескопа Event Horizon (EHT). Ранее удалось сделать всего одно фото черной дыры, и это был невероятный прорыв. «Хайтек» разбирается, почему нам так важно знать все о нашей ближайшей черной дыре.
Читайте «Хайтек» в
Сфотографировать объект, который не выпускает даже свет наружу, — непростая задача. Восемь астрономических организаций по всему миру объединились, чтобы сделать второй в истории человечества снимок черной дыры.
Фотография черной дыры в сердце Млечного Пути
Что произошло?
Ученые впервые показали фотографию черной дыры, которая находится в центре нашей галактики. Международная команда ученых представила свое новаторское открытие в прямом эфире 12 мая 2022 года.
Астрономы работали на телескопе Event Horizon (EHT), чтобы сделать изображение Стрельца А* — это сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути.
Как черную дыру сфотографировали впервые?
В 2019 году телескоп EHT сделал первые в истории человечества снимки нагретой пыли и газа, которые окружают сверхмассивную черную дыру в центре галактики M87, она расположена на расстоянии 55 млн световых лет от нас.
По словам Франса Кордовы, директора Национального научного фонда США, изображение черной дыры из M87 — это важнейшая работа современных ученых.
Фото черной дыры в галактике M87
Но на первом месте в списке задач EHT сегодня черная дыра, скрывающаяся в центре нашей собственной галактики. Стрелец A*, или сокращенно Sgr A*, находится на расстоянии 27 000 световых лет от нас и имеет небольшой вес, он всего в 4 млн раз превышает массу Солнца.
Но остается несколько вопросов, удастся ли ученым показать горизонт событий этой черной дыры. Если да, то будет ли это выглядеть так, как на снимке в M87.
Зачем нам фото черной дыры?
Если мы больше узнаем о характеристиках и внешнем виде ближайшей черной дыры, это поможет ученым понять эволюцию нашей галактики, считает Джосс Блэнд-Хоторн, астрофизик из Сиднейского университета.
Но мы не можем просто так наблюдать черные дыры. В их центре гравитация настолько сильна, что даже свет не может вырваться наружу. Чтобы сделать снимок черной дыры, EHT использует свет, который излучает горячий газ, вращающийся около края диска черной дыры.
Что мы знаем о ближайшей черной дыре?
В центре большинства галактик находится сверхмассивная черная дыра, масса которой более чем в миллион раз превышает массу нашего Солнца.
Астрономы десятилетиями подозревали, что в нашей галактике тоже есть своя черная дыра, но доказать это было сложно. Эти подозрения исчезли, когда две разные команды ученых из США и Германии исследовали точное движение звезд вокруг центра нашей галактики в 1990-х годах.
Ученые отслеживали эти звезды около 20 лет и поняли, что они движутся под влиянием очень, очень массивного, плотного, темного сгустка. Дальше сократили эту область исследования до соврем небольшой, в результате они пришли к выводу, что это могла быть только черная дыра или что-то, что ведет себя как черная дыра.
Андреа Гез и Рейнхард Генцель, возглавлявшие команды, получили Нобелевскую премию по физике 2020 года за свою работу.
Но до сих пор знания ученых о черной дыре в центре Млечного пути ограничивались знанием о том, что ее огромное гравитационное притяжение сильно влияет на любые пролетающие мимо объекты.
Читать далее
Американский спутник «разглядел» с Земли необычное послание
Опубликовано видео с ракеты, которую запустили из экспериментального ускорителя
Гигантскую воронку нашли в Китае. Там могут скрываться неизвестные науке виды
Поздоровайтесь со Стрельцом А*, черной дырой в центре галактики Млечный Путь
Космос поддерживается своей аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.
Коллаж показывает первое изображение черной дыры в центре Млечного Пути в ее местоположении на небе.
(Изображение предоставлено: ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.
org), EHT Collaboration)
Эта статья была первоначально опубликована в Разговор. (открывается в новой вкладке) Публикация предоставила статью для Space.com Expert Voices: Op-Ed & Insights .
Крис Импи (открывается в новой вкладке) , заслуженный профессор астрономии Аризонского университета
называется Стрелец A* (откроется в новой вкладке) , который находится в центре галактики Млечный Путь. Крис Импи, астроном из Аризонского университета, объясняет, как команда получила это изображение и почему оно так важно.
1. Что такое Стрелец А*?
Стрелец A* находится в центре нашей галактики Млечный Путь, в направлении созвездия Стрельца. На протяжении десятилетий астрономы измеряли выбросы радиоволн от чрезвычайно компактного источника.
В 19В 80-х годах две группы астрономов начали отслеживать движение звезд вблизи этого загадочного источника радиоволн.
Они видели звезды, вращающиеся вокруг темного объекта со скоростью до трети скорости света. По их движениям можно предположить, что в центре Млечного Пути находится черная дыра, в 4 миллиона раз превышающая массу Солнца . Рейнхард Генцель и Андреа Гез позже разделили Нобелевскую премию по физике за это открытие.
Размер черной дыры определяется ее горизонтом событий — расстоянием от центра черной дыры, в пределах которого ничто не может ускользнуть. Ученые ранее смогли подсчитать, что Стрелец A * имеет диаметр 16 миллионов миль (26 миллионов километров).
Черная дыра Млечного Пути огромна по сравнению с черными дырами, которые остаются после гибели массивных звезд (откроется в новой вкладке). Но астрономы считают, что в центре почти всех галактик есть сверхмассивные черные дыры. По сравнению с большинством из них Стрелец А* скуден и ничем не примечателен.
2. Что показывает новое изображение?
Невозможно получить прямое изображение черной дыры, потому что ни один свет не может вырваться из-под ее гравитации.
Но можно измерить радиоволны, излучаемые газом, окружающим черную дыру. (Изображение предоставлено коллаборацией EHT, CC BY-SA)
Сами по себе черные дыры абсолютно темные, поскольку ничто, даже свет, не может избежать их гравитации. Но черные дыры окружены облаками газа, и астрономы могут измерить этот газ, чтобы вывести изображения черных дыр внутри. Центральная темная область на изображении — это тень, отбрасываемая черной дырой на газ. Яркое кольцо — это сам светящийся газ. Яркие пятна на кольце показывают области более горячего газа, который однажды может упасть в черную дыру.
Часть газа, видимого на изображении, на самом деле находится позади Стрельца A*. Свет от этого газа отклоняется мощной гравитацией черной дыры к Земле. Этот эффект, называемый гравитационным линзированием (открывается в новой вкладке), является основным предсказанием общей теории относительности (открывается в новой вкладке).
Галактические ядра, как и центр Млечного Пути на этой фотографии, полны газа и обломков, поэтому очень трудно получить прямые изображения звезд или черных дыр.
(Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech, CC BY-NC)
3. Что пошло на создание этого изображения?
Сверхмассивные черные дыры чрезвычайно трудно измерить. Они находятся далеко и окутаны газом и пылью, забивающей центр галактик. Они также относительно малы по сравнению с необъятностью космоса. От того места, где находится Стрелец А*, на расстоянии 26 000 световых лет от центра Млечного Пути, только 1 из 10 миллиардов фотонов видимого света может достичь Земли — большая часть поглощается газом на пути. Радиоволны проходят через газ гораздо легче, чем видимый свет, поэтому астрономы измерили радиоизлучение газа, окружающего черную дыру. Оранжевые цвета на изображении представляют эти радиоволны.
Исследователи использовали восемь телескопов со всего мира, расположенных в точках пересечения белых линий, чтобы они действовали как единый массивный телескоп. (Изображение предоставлено ESO/L. Calçada, CC BY-ND)
Команда использовала восемь радиотелескопов, разбросанных по всему миру (открывается в новой вкладке), для сбора данных о черной дыре в течение пяти ночей 2017 года.
Каждую ночь генерировали так много данных, что команда не могла отправить их через Интернет — им приходилось доставлять физические жесткие диски туда, где они обрабатывали данные.
Поскольку черные дыры так трудно увидеть, в данных, которые собирают телескопы, существует много неточностей. Чтобы превратить все это в точное изображение, команда использовала суперкомпьютеры для создания миллионов различных изображений (открывается в новой вкладке), каждое из которых представляет собой математически жизнеспособную версию черной дыры, основанную на собранных данных и законах физики. Затем они смешали все эти изображения вместе, чтобы получить финальное красивое и точное изображение. Время обработки было эквивалентно работе 2000 ноутбуков на полной скорости в течение года.
4. Почему новое изображение так важно?
В 2019 году команда Event Horizon Telescope опубликовала первое изображение черной дыры — на этот раз в центре галактики M87. Черная дыра в центре этой галактики, названная M87*, представляет собой чудовище, в 2000 раз больше, чем Стрелец A*, и в 7 миллиардов раз больше массы Солнца.
Но поскольку Стрелец A* находится в 2000 раз ближе к Земле, чем M87*, телескоп Event Horizon смог наблюдать обе черные дыры с одинаковым разрешением, что дало астрономам возможность узнать о Вселенной, сравнив их.
M87* слева в 2000 раз больше, чем Стрелец A* справа. Тонкие белые кружки обозначают размеры орбит планет Солнечной системы. (Изображение предоставлено коллаборацией EHT (благодарность: Lia Medeiros, xkcd), CC BY-ND)
Сходство двух изображений поразительно, потому что маленькие звезды и маленькие галактики выглядят и ведут себя совершенно иначе, чем большие звезды или галактики. Черные дыры — единственные существующие объекты, подчиняющиеся только одному закону природы — гравитации. А гравитации наплевать на масштаб (откроется в новой вкладке).
Последние несколько десятилетий астрономы считали, что в центре почти каждой галактики есть массивные черные дыры . В то время как M87* — необычно огромная черная дыра, Стрелец A*, вероятно, очень похож на многие из сотен миллиардов черных дыр в центрах других галактик во Вселенной.
5. На какие научные вопросы это может ответить?
На основе данных, собранных командой, предстоит еще много научных исследований.
Одним из интересных направлений исследования является тот факт, что газ, окружающий Стрелец A*, движется со скоростью, близкой к скорости света. Стрелец A* относительно мал, и материя просачивается в него очень медленно — если бы он был размером с человека, он потреблял бы массу одного рисового зерна каждый миллион лет. Но сделав множество снимков, можно было бы наблюдать за потоком материи вокруг черной дыры и внутрь нее в режиме реального времени. Это позволило бы астрофизикам изучить, как черные дыры потребляют материю и растут.
Картинка стоит тысячи слов, а по этому новому изображению уже опубликовано 10 научных статей (откроется в новой вкладке). Я ожидаю, что их будет еще много.
Эта статья переиздана с The Conversation (открывается в новой вкладке) под лицензией Creative Commons.
Прочтите оригинальную статью (откроется в новой вкладке) .
Следите за всеми вопросами и дебатами Expert Voices и участвуйте в обсуждениях на Facebook и Twitter. Выраженные взгляды принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения издателя.
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].
Вот как выглядит черная дыра в центре Млечного Пути | Наука
Первое в истории изображение черной дыры в Млечном Пути
Сотрудничество с телескопом Event Horizon
На расстоянии около 27 000 световых лет от нас находится массивный астрофизический объект, примерно в четыре миллиона раз превышающий массу нашего Солнца, окруженный вихрями сверхгорячих газов. Существование этой сверхмассивной черной дыры под названием Стрелец A* предполагалось на протяжении десятилетий, поскольку астрономы наблюдали близлежащие звезды, вращающиеся вокруг чего-то невидимого, компактного и очень массивного в центре Млечного Пути.
Но они никогда не видел что это такое — до сих пор.
Сегодня на пресс-конференции астрономы представили первое изображение этой сверхмассивной черной дыры — оранжево-желтого пончика с темным центром. «Наконец-то мы увидели нашу собственную черную дыру», — говорит в интервью Анджело Рикарте, сотрудник EHT и астрофизик из Центра астрофизики Гарвардского и Смитсоновского институтов. «Лучшее понимание этой черной дыры в центре нашей галактики поможет нам понять историю нашего космического происхождения».
Объявление представляет собой работу более чем 300 исследователей из 80 учреждений, включая Смитсоновскую астрофизическую обсерваторию по всему миру, которые превратили сеть телескопов в обсерваторию размером с планету, известную как Телескоп Горизонта Событий (EHT).
«Наш телескоп должен быть почти таким же большим, как Земля», — сказал на мероприятии Винсент Фиш, астроном из обсерватории Хейстек Массачусетского технологического института и сотрудник EHT.
Для этого команда соединила более полудюжины телескопов по всему миру, используя технику, называемую интерферометрией. «Сопоставив их сигналы и изучив полученные данные, мы можем реконструировать изображения источника. Чем больше телескопов, тем лучше».
Изображение дает более полное представление о тайнах черных дыр и еще раз подтверждает давнюю теорию относительности Эйнштейна. Несмотря на свое название, сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики довольно мала в ночном небе. С Земли «это все равно, что искать теннисный мяч на Луне», — говорит космолог из Университета Центральной Флориды Джеймс Куни, который не имеет отношения к недавнему объявлению.
Наблюдения сети телескопов EHT сгенерировали 3,5 петабайта данных, что эквивалентно 100 миллионам видео TikTok, которые были объединены с помощью сложного компьютерного алгоритма. Данные были настолько огромными, что для их передачи через Интернет потребовались бы годы, поэтому команда отправила жесткие диски в разные места по всему миру для анализа.
Поскольку черные дыры поглощают все вокруг себя, включая свет, эти изображения нельзя назвать традиционными фотографиями. Вместо этого они являются изображениями тени черной дыры. Когда перегретый материал вращается вокруг черной дыры, он светится и светится. Сверхмассивная черная дыра отбрасывает тень на этот светящийся, поглощённый газ.
Ученые EHT использовали аналогичную технику для создания первых изображений горизонта событий черной дыры M87*, опубликованных в 2019 году.. Но сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути совсем другая; он намного меньше, и газ вращается вокруг него гораздо быстрее. Захват изображения был «немного похож на попытку сделать четкий снимок щенка, быстро преследующего свой хвост», — сказал ученый EHT Чи-Кван Чан из Аризонского университета.
Команда столкнулась с другими проблемами, такими как наблюдение за черной дырой через атмосферу Земли и турбулентным газом нашей галактики. Исследователи из EHT собрали десятки тысяч изображений и проанализировали их.
«Усредняя эти изображения вместе, мы можем выделить общие черты, появляющиеся на большинстве из них, и здесь четко выделяется яркое кольцо», — сказала Кэти Боуман из EHT из Калифорнийского технологического института, которая считает, что вычислительная мощность изображений помогает преодолеть эти препятствия.
Изображения Стрельца A* вместе с предыдущими изображениями черной дыры M87* дают ученым больше данных для изучения черных дыр. M87* находится намного дальше от Земли и более чем в 1000 раз больше, чем Стрелец A*, что дает ученым возможность сравнить их. Они могут более внимательно изучить, как газы ведут себя вокруг черных дыр, и понять, как ведет себя гравитация в экстремальных условиях, например, вблизи черных дыр.
Наблюдения также дают ученым возможность проверить теорию относительности Эйнштейна.
Оба изображения двух черных дыр выглядят одинаково, потому что они являются следствием гравитации. Согласно Эйнштейну, пространство-время — или ткань нашей Вселенной — трансформируется вокруг черных дыр точно так же, независимо от их массы, и может предсказать размер отбрасываемой тени. Изображения двух черных дыр, несмотря на различия в размерах, выглядят практически одинаково.
«Это то, что мы надеялись найти, учитывая предсказания общей теории относительности Эйнштейна, — сказал на пресс-конференции Ферьял Озель, ученый EHT из Аризонского университета. «Именно благодаря этому факту мы можем использовать эти новые наблюдения, изображение [Стрельца А*] для выполнения одной из самых сильных проверок общей теории относительности на сегодняшний день».
Изображение черной дыры в центре нашей галактики — не последнее наблюдение, запланированное командой EHT. В марте 2022 года исследователи начали крупную наблюдательную кампанию, в ходе которой к массиву было добавлено больше телескопов, направленных на создание изображений горизонтов событий черных дыр с более высоким разрешением и даже фильмов.