Черные дыры фото: Черные дыры в космосе их фотографии |

Содержание

Получена первая фотография сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики

Благодаря телескопу Event Horizon удалось сделать первый снимок сверхмассивной черной дыры Стрелец А* в центре нашей галактики. Это изображение — еще один шаг вперед в истории Млечного Пути и научных исследований.

В центре Млечного Пути находится очень компактный и яркий источник радиоволн. Он называется Стрелец А* и представляет собой сверхмассивную черную дыру, масса которой примерно в 4 миллиона раз превышает массу Солнца. Это небесное тело, вокруг которого совершают свое вращательное движение все звезды Млечного Пути, включая нашу собственную.

Этот результат дает неопровержимые доказательства того, что объект действительно является черной дырой, и ценные подсказки о том, как она работает. Изображение было создано глобальной исследовательской группой Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration. Это изображение — долгожданный взгляд на огромный объект в центре нашей галактики. Хотя мы не можем увидеть саму черную дыру, поскольку она абсолютно темная, светящийся газ вокруг нее оставляет заметные следы.

Темная центральная область, известная как тень, черной дыры окружена яркой кольцевой структурой. На снимке запечатлен свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее нашего Солнца. Наблюдения говорят нам об активной сверхмассивной черной дыре, которая притягивает к себе материал и заставляет его погружаться в свою пасть. За прошедшие годы удалось изучить звезды, вращающиеся вокруг Стрельца А*, и световые выбросы от падающего материала внутри нее.

6 октября 2002 года международная группа исследователей опубликовала результаты 10-летних наблюдений за движением звезды S2 вблизи Стрелец A*. Изучив ее орбиту, были оценены масса и радиус сверхмассивной черной дыры. Более поздние наблюдения определили массу в 3,7 млн солнечных масс в объеме с радиусом в 6,25 световых часов, или 6,7 млрд км.

Недавние прямые наблюдения с помощью EHT выявили магнитное поле, связанное с Стрелец A*, которое питает саму черную дыру. Ее активность в центре Млечного Пути превращает ее в своего рода двигатель, который, поглощая материю из того, что проходит поблизости, производит энергию в виде интенсивного излучения.

Первое изображение черной дыры было получено EHT в 2019 году. Это была сверхмассивная черная дыра в центре галактики Мессье 87. EHT смог разрешить этот объект благодаря системе синхронизации нескольких телескопов, разбросанных по всей поверхности Земли. В частности, астрономы использовали Very-Long-Baseline-Interferometry (VLBI) — метод, который объединяет наблюдательную мощность и данные телескопов по всему миру для создания гигантского виртуального радиотелескопа.

Наличие нескольких телескопов на разных широтах Земли в сочетании с вращением Земли приводит к созданию телескопа размером с Землю. Каждый из этих телескопов оснащен антенной с чрезвычайно точными атомными часами для регистрации времени, в которое регистрируются радиосигналы от целевого объекта.

«Мы были поражены тем, как размер кольца согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна», — сказал научный сотрудник проекта EHT Джеффри Боуэр из Института астрономии и астрофизики Academia Sinica в Тайбэе. «Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили наше понимание того, что происходит в центре нашей галактики. И они предлагают новое понимание того, как эти гигантские черные дыры взаимодействуют со своим окружением.»

Стрелец A* и M87* кажутся удивительно похожими, несмотря на то, что черная дыра в нашей галактике более чем в тысячу раз меньше и менее массивна, чем M87*.

«У нас есть два совершенно разных типа галактик и две очень разные массы черных дыр. Однако вблизи края эти черные дыры выглядят удивительно похожими», — говорит Сера Маркофф, сопредседатель научного совета EHT и профессор теоретической астрофизики Амстердамского университета. «Это говорит нам о том, что общая относительность управляет этими объектами вблизи, а любые различия, которые мы видим дальше, должны быть вызваны различиями в материале, окружающем черные дыры».

Это оказалось значительно сложнее, чем для M87*, несмотря на то, что Стрелец A* находится гораздо ближе к нам. Ученый EHT Чи-Кван Чан из обсерватории Стюард, факультета астрономии и Института науки о данных Аризонского университета, США, объясняет:

«Газ в окрестностях черных дыр движется с одинаковой скоростью — почти так же быстро, как свет — вокруг Стрелец A* и M87*. Но там, где газу требуются дни или недели, чтобы совершить оборот вокруг большей M87*, в гораздо меньшей Стрелец A* он совершает оборот за минуты. Это означает, что яркость и структура газа вокруг Стрелец A* быстро менялись, пока коллаборация EHT наблюдала за этим».

Чтобы описать движение газа вокруг Стрелец A*, исследователям пришлось разработать новые сложные инструменты. M87* была более легкой и стабильной целью, в отличие от «нашей» черной дыры. Изображение Стрелец A* представляет собой среднее значение нескольких изображений, полученных командой, что позволило впервые увидеть гиганта, скрывающегося в центре нашей галактики.

Результат, полученный с помощью EHT, является экстраординарным. Еще одна часть истории, которая имеет место, огромный прогресс в научной сфере. Не только за наши знания о Млечном Пути или за то, чему он нас учит, но и потому, что он еще раз подтверждает, куда могут двигаться научные исследования.

Работа велась в течение пяти лет с использованием суперкомпьютеров для объединения и анализа данных, при этом была собрана беспрецедентная библиотека смоделированных черных дыр для сравнения с наблюдениями. Усилия более чем 300 исследователей из 80 институтов по всему миру, которые вместе составляют коллаборацию EHT, позволили добиться этого замечательного достижения.

«Теперь мы можем изучить различия между этими двумя сверхмассивными черными дырами, чтобы получить новые ценные подсказки о том, как работает этот важный процесс», — сказал ученый EHT Кейичи Асада из Института астрономии и астрофизики Academia Sinica, Тайбэй. «У нас есть изображения двух черных дыр — одной на большом и одной на малом конце сверхмассивных черных дыр во Вселенной. Таким образом, мы можем пойти гораздо дальше в проверке поведения гравитации в этих экстремальных условиях, чем когда-либо прежде».

В будущем EHT может раскрыть еще более глубокие тайны радиоизлучения Стрельца А*. Его данные в сочетании с данными новых рентгеновских телескопов и будущих передовых технологий могут позволить нам исследовать неизученные глубины галактического центра. Будущие наземные телескопы, такие как Европейский чрезвычайно большой телескоп, Квадратный километровый массив и все другие, находящиеся в стадии разработки, будут иметь огромное значение в этом поиске. Чтобы помочь нам уловить свет космоса и понять таинственную красоту того, что мы называем домом.

Россия оказалась на обочине научного праздника. Ридус

Фото черной дыры: Россия оказалась на обочине научного праздника. Ридус

Картина дня
org/ListItem»>Наука и техника
Космос

7076445

11 апреля 2019, 06:59
Сергей Болотов, журналист «Ридуса»

Важнейшее научное событие года, если не десятилетия — получение первого в истории человечества снимка черной дыры — обошлось без отечественных ученых, посетовали в Российской академии наук.

«Россия оказалась на обочине научного праздника. Для того чтобы участвовать в этом проекте, нужно иметь радиотелескоп миллиметрового диапазона. К сожалению, в России нет ни одного такого телескопа. Это зеркало 15—20 метров в диаметре. Россия в научном плане давным-давно находится на обочине научного прогресса. Мы занимаемся проектами, которые никому не нужны», — заявил радиостанции «Говорит Москва» ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев.

По мнению Докучаева, результаты работы зарубежных астрономов достойны Нобелевской премии по физике, поскольку прямое доказательство существования черных дыр убедительно подтверждает верность общей теории относительности Эйнштейна, что имеет огромное значение для фундаментальной науки.

«Это будет самым важным научным открытием этого года. Это открытие неимоверной важности. Дело в том, что черные дыры были предсказаны сто лет назад, и до сих пор не было доказательства, что они существуют во Вселенной. Наконец-то получено прямое доказательство существования черных дыр. Это один из труднейших экспериментов, произведенных в физике», — пояснил специалист.

Ученые из проекта Event Horizon Telescope представили 10 апреля первый в истории снимок массивной черной дыры, расположенной в центре галактики Messier 87. Руководитель проекта Шеп Доулман провел специальную пресс-конференцию, о которой узнали во всем мире. Усилиями научных сообществ из разных стран удалось сфотографировать объект на невероятном расстоянии — 55 миллионов световых лет от Земли.

На изображении запечатлена область, которую из-за сильной гравитации не всегда может покинуть даже свет. Тем не менее благодаря Телескопу горизонта событий у человечества есть возможность его рассмотреть: оно представляет собой неидеальное кольцо — в нижней его части плотность света выше и оно вращается по часовой стрелке.

«Сильная гравитация приводит к тому, что лучи света, движущиеся около черной дыры, могут как захватываться черной дырой, так и очень сильно отклоняться и даже двигаться по круговым орбитам. За счет этих эффектов возникает темное изображение черной дыры — так называемая тень черной дыры», — прокомментировал это явление для РИА Новости сотрудник Института космических исследований РАН Олег Цупко.

Научный консультант проекта Хайно Фальке сообщил, что черная дыра, которую удалось сфотографировать, особо крупная — около 100 миллиардов километров в диаметре, а ее масса составляет около 6,5 миллиарда масс Солнца. «Создается ощущение, что ты смотришь на врата ада, на конец пространства и времени, на точку невозврата», — сказал Фальке.

(со звуком)

«Это шаг к пониманию того, как устроен мир» – Огонек № 14 (5559) от 15.04.2019

Первая фотография черной дыры, полученная с помощью системы радиотелескопов Event Horizon Telescope, стала главной новостью прошлой недели.

Есть на фото — значит существует!

Фото: Event Horizon Telescope / National Science Foundation via REUTERS

Беседовала Светлана Сухова

Научное сообщество гудит. Для сенсационного заявления использовали сразу шесть мировых площадок — Брюссель, Вашингтон, Сантьяго-де-Чили, Тайбэй, Токио и Шанхай. Озвучка новости шла на четырех языках. И все ради того, чтобы презентовать несколько фото. При этом «красотка» находится страсть как далеко от планеты Земля — в галактике Messier 87, что в скоплении Девы. Сверхмассивный коллапсар превышает по размерам Солнечную систему. Интернет тут же отреагировал на новость массовым перепостом и сотнями мемов. Что дают ученым фотографии черной дыры, «Огоньку» рассказал старший научный сотрудник головного академического института по исследованию и использованию космического пространства (Института космических исследований РАН), кандидат физико-математических наук Олег Цупко.

— Олег Юрьевич, объясните, пожалуйста, не астрономам, что такое черная дыра и что такое тень черной дыры.

— Я бы начал с того, что существование черных дыр является одним из фундаментальных предсказаний Общей теории относительности. Черная дыра представляет собой область пространства — времени, где гравитация настолько сильна, что даже свет не может ее покинуть. Черные дыры создают вокруг себя очень сильное гравитационное поле, поскольку большая масса сосредоточена в очень малых размерах. Настолько сильная гравитация приводит к тому, что лучи света, движущиеся около черной дыры, могут как захватываться черной дырой, так и очень сильно отклоняться и даже двигаться по круговым орбитам. За счет этих эффектов возникает темное изображение черной дыры — так называемая тень черной дыры.

В настоящее время считается, что в центре большинства галактик имеется сверхмассивная черная дыра, с массой в миллионы и даже в миллиарды масс Солнца. Находящийся далеко наблюдатель должен «видеть» черную дыру как темное пятно на небе (на фоне ярких источников). Это пятно и называется тенью черной дыры. В случае сверхмассивных черных дыр пятно видно на фоне света от вещества, находящегося в непосредственной близости от черной дыры. Размер и форма тени зависят от свойств черной дыры и от положения наблюдателя.

— Какое значение для науки имеет фото черной дыры и оправдан ли тот шум, что поднялся в сети после его публикации?

— Значимость этого открытия для Общей теории относительности и для науки в целом сравнима с недавним открытием гравитационных волн (подробнее — см. «Огонек» № 37 за 2018 год). Есть множество других весомых свидетельств существования черных дыр, но полученное изображение тени черной дыры является прямым и наиболее убедительным доказательством их существования. Никогда ранее ученые не могли сказать, что они «видят» черную дыру.

Фотография черной дыры — это тот редкий и приятный случай, когда поднятый шум полностью соответствует научной ценности результата.

Гораздо чаще мы имеем дело с иной ситуацией: когда поднимаемый в СМИ, соцсетях и интернете шум зависит не столько от научной ценности исследования, сколько от того, как эффектно поданы его результаты. А вот в этом случае результат огромной научной работы действительно возможно подать в очень эффектном виде — в виде одной картинки.

— Что знает научный мир сегодня о черных дырах?

— Существует как огромное количество теоретических работ, описывающих свойства черных дыр с самых разных сторон, так и достаточно много убедительных наблюдательных доказательств их существования. Поскольку сейчас речь идет о наблюдательном открытии, остановлюсь на том, какие наблюдательные свидетельства существования черных дыр были у ученых до прошлой недели.

Во-первых, как я уже говорил, считается, что в центре большинства галактик имеется сверхмассивная черная дыра, с массой в миллионы и даже в миллиарды масс Солнца. Например, в центре нашей Галактики находится сверхмассивная черная дыра массой в несколько миллионов масс Солнца. Это установлено по наблюдениям звезд, вращающихся вокруг центра нашей Галактики, в совокупности с оценками размеров области пространства, где этот центральный объект предполагается. Говоря простым языком: ученые видят, что звезды в центре нашей Галактики вращаются вокруг чего-то невидимого, но очень массивного, причем эта огромная масса сосредоточена в очень малых масштабах. Отсюда ученые и приходят к выводу, что это черная дыра.

Кстати, наблюдения тени сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики тоже проводились в проекте Event Horizon Telescope, но результаты пока не обнародованы. (Представленный снимок — это снимок черной дыры в галактике M87.)

Во-вторых, есть черные дыры в так называемых двойных системах — когда черная дыра звездной массы (не сверхмассивная) находится в паре с обычной звездой. В этом случае может возникнуть поток вещества с обычной звезды на черную дыру, увеличивается светимость и появляется яркий источник, который можно наблюдать. Пример такого источника — Лебедь X-1.

В-третьих, важный шаг по подтверждению существования черных дыр был сделан при недавнем открытии гравитационных волн. Полученный сигнал согласуется с тем, что он вызван слиянием двух черных дыр.

Все эти примеры были известны. Но представленный снимок черной дыры — первое прямое и наиболее убедительное на данный момент доказательство существования черных дыр.

— Способно ли эта фото изменить наши представления?

— Черные дыры описываются Общей теорией относительности. Существовали также убедительные наблюдательные свидетельства их существования (см. выше). Поэтому большинство ученых не сомневалось в существовании черных дыр. Тем не менее ученые, честности ради, часто употребляли слова не «черная дыра», а «кандидат в черную дыру». И считалось, что прямым доказательством их существования станет именно наблюдение тени черной дыры, поскольку образование тени связано с движением лучей света в непосредственной близости от черной дыры. Поэтому самый главный вывод состоит в том, что сейчас получено прямое и наиболее убедительное на данный момент доказательство существования черных дыр.

— Черные дыры — весьма далекие от Земли объекты. Почему человечество уделяет им столько внимания?

— Черная дыра — один из самых популярных объектов в астрофизике, причем как для ученых, так и для широкой публики. Объясняется это удивительными свойствами черных дыр, что следует из Общей теории относительности Эйнштейна — одной из самых фундаментальных теорий на данный момент. Поэтому изучение черных дыр и любое подтверждение их существования и свойств вносят огромный вклад в наше понимание того, как вообще устроен мир.

Добавлю, что в нашей научной группе в ИКИ РАН, возглавляемой профессором Геннадием Бисноватым-Коганом, около пяти лет ведутся активные теоретические исследования тени черных дыр. Опубликовано пять работ в одном из самых престижных научных журналов — Physical Review D. В прошлом году мы опубликовали исследование о том, как расширение Вселенной будет влиять на наблюдаемый размер тени черной дыры. Во Вселенной есть сверхмассивные черные дыры, которые гораздо дальше от нас, чем черная дыра в галактике M87. На больших (как говорят, космологических) расстояниях становятся важными эффекты расширения Вселенной. В том числе расширение Вселенной начинает существенно влиять на размер тени сверхмассивной черной дыры. Мы показали, что для очень далеких черных дыр расширение Вселенной приводит к увеличению размера тени. Это важно, поскольку основная проблема в наблюдении тени — ее очень маленький размер на небе. А за счет влияния расширения Вселенной появляется надежда увидеть тень не только ближайших к нам сверхмассивных черных дыр, но и очень-очень далеких. Примечательно, что размер тени сверхмассивной черной дыры на космологических расстояниях может достигать размера тени в галактике M87. Поэтому наше предсказание возможно проверить уже в ближайшем будущем.

астрономов сделали самое детальное фото черной дыры — посмотрите, какие магнитные поля питают ее здесь

Два года назад астрономам впервые удалось сфотографировать черную дыру. Команда, стоящая за проектом Event Horizon Telescope , была награждена премией за прорыв, известной как Оскар науки, за свои усилия, а Музей современного искусства в Нью-Йорке приобрел изображение в виде струйного отпечатка.

Теперь те же самые астрономы сделали самую подробную на сегодняшний день фотографию черной дыры, одной из самых загадочных особенностей Вселенной, которая когда-то считалась ненаблюдаемой.

В поляризованном свете расплывчатое кольцо света на исходном изображении теперь в фокусе, с четкими линиями, закручивающимися к центру того, что кажется бездонной ямой, засасывающей все и вся в пределах досягаемости.

«Это все равно, что надеть поляризованные солнцезащитные очки в яркий солнечный день — вы вдруг можете увидеть, что происходит», — сказал астроном Шеперд Доулман из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики New York Times .

Телескоп Event Horizon был разработан для получения изображений черной дыры. На изображении виден свет вокруг границы черной дыры. Изображение предоставлено телескопом Event Horizon.

Черная дыра представляет собой поле материи настолько плотное, что даже лучи света не могут избежать ее гравитационного притяжения. Но поскольку черная дыра неумолимо втягивает газ, пыль и звезды, некоторая часть света выбрасывается наружу в виде струй энергичных частиц.

«Этот струйный процесс совершенно удивителен — что-то размером с нашу солнечную систему может выпустить струю, которая пронзает целые галактики и даже соседние галактики», — сказала IGN член команды Event Horizon Telescope Сара Иссаун.

Новое изображение показывает вихрь черной дыры и линии магнитного поля на ее внутреннем краю, иллюстрируя, как магнитное поле утоляет ненасытный голод черной дыры и питает межгалактические фейерверки, которые ее окружают.

На этом изображении показан джет в галактике M87 в поляризованном свете. Его длина составляет 6000 световых лет. Изображение предоставлено ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Goddi et al.

«Основной вывод состоит в том, что мы не только видим магнитные поля вблизи черной дыры, как и ожидалось, но и кажутся сильными. Наши результаты показывают, что магнитные поля могут толкать газ и сопротивляться его растяжению. Результат — интересный ключ к разгадке того, как черные дыры питаются газом и растут», — сказал Джейсон Декстер, профессор Университета Колорадо в Боулдере, Space.com.

«Сейчас мы наблюдаем очередное важное свидетельство, позволяющее понять, как ведут себя магнитные поля вокруг черных дыр и как активность в этом очень компактном регионе космоса может вызывать мощные джеты, простирающиеся далеко за пределы галактики», — сказала Моника Мосьцибродска, координатор в заявлении Рабочей группы EHT по поляриметрии.

Галактика Мессье 87 в созвездии Девы, полученная Очень Большим Телескопом Европейской южной обсерватории. Фото предоставлено Европейской южной обсерваторией.

Результаты нового изображения являются предметом трех статей, опубликованных на прошлой неделе в Astrophysical Journal Letters , две из которых были опубликованы Event Horizon Telescope Collaboration, а одна — ведущего автора Сириако Годди из Университета Радбауд в Нидерландах.

Эта черная дыра, заснятая телескопом, находится на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас, в центре Мессье 87, сверхгигантской эллиптической галактики в созвездии Девы. В 6,5 миллиардов раз больше, чем наше Солнце, оно невообразимо сверхмассивно — окружающее его круглое поле наэлектризованного газа или плазмы, запечатленное на изображении, имеет диаметр около 30 миллиардов миль, или в четыре раза больше орбиты Плутона.

Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакама (ALMA), часть проекта Event Horizon Telescope Collaboration, установлена на фоне Млечного Пути. Фото Европейской южной обсерватории. Фото посла Бабака Тафреши.

Захват изображения потребовал глобальных усилий. Сотрудничество Event Horizon Telescope обеспечивается восемью наземными радиотелескопами в Чили, Мексике, Испании, Гавайях, Аризоне и Антарктике под наблюдением международной группы радиоастрономов, которые синхронизируют свои наблюдения по атомным часам. Вместе сайты, по сути, создают телескоп размером с планету.

Название проекта происходит от точки невозврата вокруг черной дыры. Ни свет, ни материя не могут выйти за горизонт событий.

Посмотрите видео о приближении к черной дыре в галактике Мессье 87 ниже.

Следите за новостями Artnet на Facebook:

Хотите быть впереди мира искусства? Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать последние новости, поучительные интервью и острые критические выводы, которые способствуют развитию беседы.

Представлено второе изображение черной дыры, первое из нашей галактики — Harvard Gazette

Наука

Первое изображение Стрельца A* (или сокращенно Sgr A*), сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики.

Сотрудничество EHT

Новаторская глобальная совместная работа под руководством Гарварда представляет новейший портрет, укрепляющий понимание теории относительности и гравитации

К Хуан Силиезар Штатный сотрудник Гарварда

Дата 12 мая 2022 г. 12 мая 2022 г.

Международная группа астрономов под руководством ученых Центра астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институты, которые сделали первое прямое изображение черной дыры три года назад, теперь сделали второй портрет, на этот раз долгожданный проблеск черной дыры в сердце Млечного Пути .

Новое изображение было сделано исследователями из коллаборации Event Horizon Telescope (EHT), которые представили свое первое изображение в 2019 году. . Группа с самого начала нацелилась на обе черные дыры, но сосредоточила свое внимание на каждой из них из-за разницы в сложности двух проектов.

«Это наша сверхмассивная черная дыра», — сказал Питер Галисон, директор Гарвардской инициативы «Черная дыра», член команды EHT и профессор истории науки и физики Университета Джозефа Пеллегрино. «Это центр того, где мы живем».

Изображение этого объекта, известного как А-звезда Стрельца, часто называемого Sgr A* (произносится как садж-ай-звезда), показывает контрольный признак черной дыры, как и более раннее изображение в галактике Мессье 87 (M87). ): яркое кольцо сверхгорячего светящегося материала, окружающее темный центр, настолько плотный и бездонный, что даже свет не может выйти. То, как свет огибает темный центр, известный как горизонт событий, показывает мощную гравитацию объекта, которая в четыре миллиона раз больше, чем у нашего Солнца.

Новое изображение, описанное сегодня в специальном выпуске The Astrophysical Journal Letters, предоставляет первое прямое визуальное свидетельство того, что гигант, скрывающийся на расстоянии 27 000 световых лет в центре земной галактики, на самом деле является сверхмассивной черной дырой. Это также поддерживает теории о том, где существуют эти космические монстры, и может помочь объяснить, как формируются галактики.

Моделирование, сравнивающее M87 с SgrA*, показывает, насколько быстрее материал, движущийся со скоростью света, вращается вокруг SgrA* из-за его меньшего размера.

Центр астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институт

«Увидев однажды это яркое кольцо вокруг тьмы черной дыры, мы были поражены, но теперь, увидев его дважды, мы начинаем действительно верить в то, что видим, и в то, что в центре галактик находятся эти огромные черные дыры. которые в миллионы или даже миллиарды раз превышают массу Солнца», — сказал Галисон.

Участники проекта EHT представили фотографию в Национальном пресс-клубе в Вашингтоне, округ Колумбия, вскоре после 9утра по восточному стандартному времени, синхронно с шестью другими пресс-конференциями в городах по всему миру.

На пресс-конференции в округе Колумбия Майкл Джонсон, астрофизик CfA и ведущий член EHT, сказал, что один из ключевых уроков проекта заключается в том, что черная дыра в центре Млечного Пути не выглядит тянуть столько же материала, сколько и другие, делая окружающую среду более относительно стабильной.

Члены Гарвардской инициативы «Черная дыра» встречаются, чтобы обсудить первое в истории изображение Стрельца А*.

Центр астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институт

«В то время как у M87 была одна из самых больших черных дыр во Вселенной, и она запускает струю, которая пронзает всю ее галактику, Sgr A * дает нам представление о гораздо более стандартном состоянии черных дыр, тихом и неподвижном», — сказал Джонсон. .

Научный сотрудник NASA Einstein в CfA Сара Иссаун работала над наблюдениями и визуализацией для команды EHT и обсуждала изображение на европейской пресс-конференции в Германии. Она сказала, что новое изображение раскрывает некоторые ключевые детали о черной дыре, которые ранее были неизвестны, в том числе то, что одна сторона черной дыры почти прямо обращена к Земле.

«Эти свойства, это знание фундаментальных свойств черной дыры поможет нам более подробно изучить астрофизику черной дыры позже», — сказал Иссаун.

Иссаун также отметил, что новый взгляд еще больше укрепляет теории Эйнштейна о гравитации и относительности.

«Самое интересное в Sgr A* то, что мы знаем его массу с большой точностью, поэтому мы точно знаем, что теория относительности Эйнштейна должна предсказывать относительно того, насколько большой должна быть тень в центре — около 50 угловых микросекунд по угловому размеру или 60 миллионов километров в поперечнике», — сказал Иссаун. «Это то, что мы измерили в нашем изображении».

Изображения черной дыры были получены с помощью телескопа Event Horizon, всемирной сети, включающей этот массив из Хило, Гавайи, которые соединяются вместе, образуя единый виртуальный инструмент размером с Землю.

Центр астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институт

Исследователи создали изображение с помощью наблюдений Телескопа Горизонта Событий, всемирной сети радиотелескопов, которые связаны друг с другом, образуя единый виртуальный инструмент размером с Землю. В апреле 2017 года восемь радиообсерваторий в шести горах на четырех континентах в течение 10 дней время от времени наблюдали за парой черных дыр — Sgr A* и второй, находящейся в центре эллиптической галактики M87.

Из этих данных наблюдений, которые затем были обработаны алгоритмами суперкомпьютера, было получено изображение черной дыры M87, а также только что выпущенное изображение.

Теперь можно сравнить два изображения, чтобы получить ценную информацию о внутреннем устройстве этих сверхмассивных гигантов и о том, как они взаимодействуют со своим окружением. Считается, что этот процесс играет ключевую роль в формировании и эволюции галактик.

M87 находится на расстоянии 55 миллионов световых лет в скоплении галактики Девы и имеет массу примерно в 6,5 миллиардов раз больше массы нашего Солнца. Яркий круг из газа и пыли, который собирается и закручивается вокруг него, известен как аккреционный диск. Облет вокруг этого гигантского объекта занимает много дней. Это означает, что когда команда EHT освещает его своими телескопами в течение нескольких часов — используя технику, называемую интерферометрией с очень длинной базой, которая работает так же, как съемка изображения с длинной выдержкой на камеру — любые изменения проявляются очень постепенно.

Sgr A*, с другой стороны, находится на маленькой стороне. Если бы M87 был размером с пончик, он был бы размером с футбольный стадион, сказал Иссаун на пресс-конференции в Германии. Это означает, что перегретый газ, который движется со скоростью, близкой к световой, и уходит на орбиту M87 за несколько дней, а на орбиту Sgr A* уходит всего несколько минут, поэтому на изображении так много размытия движения.

«Аналогия: взрослый делает портрет с длинной выдержкой, а он просто сидит неподвижно. Это М87, — сказал Иссаун. «Для Sgr A* у вас есть малыш, бегающий вокруг, и вы пытаетесь сделать его портрет с помощью камеры с длинной выдержкой. Вы просто получите кучу размытия повсюду».

Кроме того, существует гигантское облако ионизированного газа между Землей и центром Галактики, которое искажает изображения, получаемые EHT со Стрельцом А*, находящимся в центральной области Млечного Пути.

«Мы смотрим на наш собственный Галактический центр сквозь межзвездную смесь пыли и газа между нами», — сказал Дэниел Палумбо, аспирант Гарвардского университета в CfA, который работал над анализом данных. «Этот материал рассеивает свет, который мы наблюдаем от Sgr A*. Это как смотреть на что-то сквозь матовое стекло».

«Это наша сверхмассивная черная дыра. Это центр того, где мы живем».

— Питер Галисон, директор Гарвардской инициативы «Черная дыра»

Видя все эти трудности, группа Event Horizon сначала сосредоточилась на данных M87, а затем полностью сосредоточилась на данных Sgr A*.

В конце концов, исследователи смогли получить окончательное изображение, которое представляет собой не одно изображение, а среднее значение тысяч изображений, созданных с использованием различных вычислительных методов для учета движения газа.

Отдельные изображения показали множество различных структур, которые подчеркнули неопределенность в вычислительных методах из-за быстро меняющегося внешнего вида Sgr A*, включая все движения и плазменные вспышки, которые сопровождают его. Усредненное изображение сохраняет черты, более часто встречающиеся на различных изображениях, и подавляет черты, которые появлялись реже.

«Мы хотели знать, как измерить структуру кольца по всем этим возможным изображениям», — сказал Разие Эмами, исследователь с докторской степенью в CfA, который провел точные измерения кольца и работал над объединением данных нескольких ночей наблюдений в одно целое. единственное финальное изображение, выпущенное в четверг.

То, что в настоящее время существуют изображения двух черных дыр очень разных размеров, особенно волнует астрономов, и они уже начали использовать новые данные для проверки теорий и моделей поведения газа вокруг сверхмассивных черных дыр. Это также знаменует собой монументальное совместное достижение EHT, в котором участвуют более 300 исследователей из 80 институтов по всему миру и 11 обсерваторий.

«Аналогия: взрослый делает портрет с длинной выдержкой, а он просто сидит неподвижно. Это М87. Для Sgr A * у вас есть малыш, бегающий вокруг … Вы просто получите кучу размытия повсюду».

— Сара Иссаун, научный сотрудник NASA Einstein в CfA

Большая часть работы проводится в кампусе Гарварда, где работают десятки астрономов, аспирантов, аспирантов и студентов инициативы Black Hole Initiative и CfA.

«Благодаря междисциплинарному опыту в Смитсоновском институте, Гарварде и Центре астрофизики наша большая группа здесь стала центром притяжения этого дальновидного проекта и инкубатором для открытий в течение следующего десятилетия», — сказал ученый CfA Шеперд Доулман. , директор-основатель EHT и содиректор инициативы Black Hole.

Работа по изучению этих гигантов далека от завершения. Члены группы говорят, что сейчас они рассматривают проект EHT следующего поколения (ngEHT): съемка видео черной дыры. Проект будет включать в себя разработку новых сверхскоростных приборов и план удвоения количества радиотарелок в массиве EHT, что позволит ученым «создать кинокамеру размером с Землю», которая «включит черные дыры в яркую жизнь». », — сказал Доулман, который также возглавляет проект ngEHT.

«Мы знаем, что здесь есть на что посмотреть», — сказал Джонсон. «Мы знаем, что есть четкие особенности, которые являются точными предсказаниями общей теории относительности. Вот как мы можем продвигать наши теории дальше. Мы надеемся добавить эти новые телескопы по всему миру и иметь возможность по-настоящему изучить эти острые особенности и увидеть эти фильмы в высоком разрешении».

Отдельная группа ученых CfA примет участие в открытой панели вопросов и ответов в 15:00. EDT сегодня, который будет транслироваться в прямом эфире на CfA’s Facebook и YouTube страниц. В понедельник в 17:15. в Гарвардском научном центре, зал C, состоится специальное публичное мероприятие, на котором члены команды EHT из Гарварда обсудят результаты.

Связанные

Исследователи Event Horizon Telescope показали первое в истории изображение черной дыры

Исследователи представили изображение на века

Что нужно знать о черной дыре Стрельца А* фото

900:02 На прошлой неделе, в четверг, 12 мая, коллаборация Event Horizon Telescope представила первое в истории изображение Стрельца A* (Sgr A*), черной дыры в центре нашей Галактики, Млечного Пути.

Это замечательное изображение появилось спустя три года после самого первого снимка черной дыры, на котором изображена M87*, черная дыра в центре галактики M87. Два изображения выглядят одинаково, несмотря на различия между двумя черными дырами: масса Sgr A*, в четыре миллиона раз превышающая массу Солнца, в тысячу раз меньше массы M87*. Представьте, что вы ищете пончик на поверхности Луны с Земли: именно столько площади неба занимает Sgr A*.

Изображение также является наиболее убедительным доказательством того, что Стрелец A* действительно является сверхмассивной черной дырой.

Что изображено на изображении?

Технически, вы не можете сфотографировать саму черную дыру — в конце концов, все дело в том, что никакой свет не может выйти наружу. Светящееся оранжевое кольцо на этой фотографии показывает материю, окружающую Sgr A*, а «тень» в центре показывает саму черную дыру.

Черная дыра обладает невероятно сильным гравитационным притяжением и будет притягивать любой газ и пыль поблизости на орбиту вокруг себя. Поскольку этот материал закручивается внутрь почти со скоростью света, трение нагревает его, и он излучает энергию в виде радиоволн. Телескоп Event Horizon, который улавливает радиочастоты, улавливает это и регистрирует как яркое гало вокруг черной дыры.

Окончательное изображение является результатом усреднения нескольких отдельных снимков.

Где Стрелец А*?

Стрелец A* находится в центре нашей Галактики, Млечном Пути. С Земли мы можем видеть его в созвездии Стрельца, и оно находится на расстоянии более 26 000 световых лет.

Как работает Телескоп Горизонта Событий?

Телескоп Event Horizon часто называют «телескопом размером с Землю» и «виртуальным телескопом». Но что конкретно это означает?

В астрономии чем больше телескоп, тем лучше. Любительский телескоп с 60-миллиметровым объективом покажет вам приличный вид на поверхность Луны или даже на Юпитер и Сатурн, тогда как 2,4-метровое зеркало космического телескопа Хаббла дает потрясающие изображения туманностей и галактик. Между тем, диаметр зеркала недавно запущенного космического телескопа Джеймса Уэбба составляет 6,5 м, а диаметр главного зеркала строящегося на Земле Чрезвычайно большого телескопа составляет 39 м.

Хаббл, Джеймс Уэбб и ELT — фантастические инженерные подвиги, но их зеркала — ничто по сравнению с Телескопом Горизонта Событий. Соединив вместе 11 телескопов по всему миру, EHT может эффективно создать один телескоп с зеркалом размером с Землю.

Местоположение Sgr A* в Млечном Пути над Большой миллиметровой/субмиллиметровой решеткой Атакама © ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco. org), EHT Collaboration

Этот виртуальный телескоп невероятно мощный. Это все равно, что сидеть в пивном саду в Мюнхене и смотреть на пузырьки в пивном стакане в Нью-Йорке.

«Пока Земля вращается, все телескопы наблюдают за одним и тем же астрономическим объектом в течение нескольких часов, — пояснил Томас П. Кричбаум на пресс-конференции в штаб-квартире Европейской южной обсерватории недалеко от Мюнхена. — На каждом телескопе данные записываются на жесткие диски и точно отмеряют время по точным атомным часам. После наблюдений данные отправляются в центры обработки, где они объединяются в суперкомпьютерах.

«После ряда довольно сложных этапов анализа данных получается изображение радиоисточника с высоким разрешением.»

Почему прошло так много времени после получения изображения M87*?

Это потому, что наблюдение через EHT не похоже на просмотр в телескоп-рефлектор в вашем саду.В ответ вы получаете огромное количество данных, которые необходимо проанализировать и обработать, прежде чем они станут изображением.

Больше похожего на это

Изображение Sgr A* было сделать даже сложнее, чем изображение M87*. «Газ в окрестностях черных дыр движется с одинаковой скоростью — почти со скоростью света — вокруг Sgr A* и M87*», — сказал Чи-Кван Чан, ученый EHT из Университета Аризоны, США.

«Но там, где газу требуется от нескольких дней до нескольких недель, чтобы совершить оборот вокруг большего M87*, в гораздо меньшем Sgr A* он совершает полный оборот за считанные минуты. Это означает, что яркость и структура газа вокруг Sgr A* быстро менялись по мере того, как коллаборация EHT наблюдала за ним — это немного похоже на попытку сделать четкий снимок щенка, который быстро гоняется за своим хвостом».

Что это изображение говорит нам о науке о черных дырах?

«Мы были ошеломлены тем, насколько точно размер кольца согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна», — сказал ученый проекта EHT Джеффри Бауэр из Института астрономии и астрофизики Академии Синика, Тайбэй. улучшили наше понимание того, что происходит в самом центре нашей Галактики, и предложили новое понимание того, как эти гигантские черные дыры взаимодействуют со своим окружением».0003

Черные дыры представляют крайности того, что может описать Общая теория относительности, и в будущем EHT будет рыскать в них до тех пор, пока теория не сработает.

Почему он называется Sgr A*?

Когда он был впервые обнаружен, астрономы не знали, что создает таинственный радиосигнал в центре нашей Галактики. Так, из-за своего расположения в созвездии Стрельца радиоисточник был назван Стрелец А.

Более поздние наблюдения показали, что Стрелец А на самом деле состоит из трех компонентов, наиболее заметным из которых является яркий компактный объект в центре . Роберт Браун, обнаруживший этот объект вместе с Брюсом Баликом в 1974, назвал его Стрельцом А*, чтобы отличить его от Стрельца А в целом.

Браун, как говорят, выбрал это имя, потому что открытие было захватывающим, а символ «*» — это существующее обозначение в физике для обозначения атома в «возбужденном» состоянии.

Что ждет EHT в будущем?

EHT находится в процессе значительных технических обновлений. Наблюдения в марте 2022 года включали больше радиотелескопов, чем когда-либо прежде, а будущие выпуски могут даже включать фильмы о черных дырах.

Почему в центре Млечного Пути находится сверхмассивная черная дыра и стоит ли нам беспокоиться?

Почти каждая известная большая галактика имеет в центре сверхмассивную черную дыру, однако пока неизвестно, образовались ли галактики вокруг семени черной дыры или центр галактик схлопнулся в черные дыры. Существование сверхмассивных черных дыр вообще до сих пор остается загадкой: как они выросли до таких огромных размеров даже в ранней Вселенной?

В любом случае, не беспокойтесь: в ближайшее время нас не засосет стрелок A*. Черные дыры не «съедают» материю как таковую — они просто имеют большую массу, поэтому их гравитационное притяжение особенно велико. Мы бы точно так же вращались вокруг центра нашей Галактики, если бы черная дыра была заменена любым другим объектом с такой же массой.