Фото черная дыра в космосе: Черные дыры в космосе их фотографии

Новые снимки с телескопа горизонта событий не на шутку встревожили учёных

Как появляется чёрная дыра в космосе?

12 мая астрофизики проекта Event Horizon Telescope опубликовали первую в истории фотографию сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A из самого центра нашей Галактики. Стрелец A* удалён на 27 000 световых лет от Земли, а его вес в четыре миллиона раз больше массы Солнца. О чёрных дырах говорят без малого 240 лет, но долгое время к ним относились скептически. Когда Альберт Эйнштейн доказал, что скорость света — предельная величина, которую развивает физическое тело, открылись новые возможности, чёрные дыры стали доступны для понимания.

Учёные отмечают, что в этом случае двигаться нужно от противного: если в какой-то точке Вселенной сила гравитации превосходит скорость света, эту точку можно смело называть чёрной дырой. Она всё втягивает в себя, ничего не возвращая обратно, и поэтому она — дыра. А то, что она не забирает, от чего она отрывает куски, превращается в плазму, движущуюся со скоростью 99% от скорости света.

Фото © Dursun Aydemir / Anadolu Agency / Getty Images

Даже кванты света не могут покинуть пределы чёрной дыры из-за чудовищной гравитации, поэтому она и называется чёрной. Но есть и нестыковки. Грубо говоря, чёрная дыра — это «дырка от бублика», а сам «бублик», или «аккреционный диск» — насильно притянутая к ней материя. Диск вращается вокруг дыры со страшной скоростью, из-за чего и светится так, что только по нему и можно определить наличие чёрной дыры в космосе. Граница чёрной дыры — горизонт событий, её размер — гравитационный радиус. Эти характеристики зависят от типа чёрной дыры, а тип её зависит от происхождения. Как появляется чёрная дыра в космосе? На месте сколлапсировавшей звезды в сколлапсировавшей части галактики в момент начального расширения Вселенной в ядерных реакциях высоких энергий — на Земле это можно «провернуть» только в Большом адронном коллайдере. Есть малые чёрные дыры, массивные, сверхмассивные и ультрамассивные.

Космическое приключение: Зонд «Паркер» «нырнул в Солнце» и взбудоражил астрофизиков неожиданными данными

Что будет, если попасть в чёрную дыру в космосе?

Горизонт событий — это события, которые мы, наблюдатели, никогда не увидим. Они спрятаны внутри чёрной дыры. Что такое оказаться внутри горизонта событий, или в чреве чёрной дыры? Вот как писал об этом Стивен Хокинг: «Падение сквозь горизонт событий можно сравнить с катанием на каноэ у Ниагарского водопада. Если вы достаточно далеко от края, вы можете отплыть от него, если грести очень быстро. Но рядом с обрывом вам уже ничто не поможет».

Снаружи все чёрные дыры типичны, а внутрь никто и никогда забраться не сможет, да если и сможет, то человек либо превратится в спагетти, либо «с точки зрения внешнего мира исчезнет навсегда». Всё зависит от её массы.

Очень странные дела: Давно покинувшие Солнечную систему «Вояджеры» внезапно вышли на связь и встревожили учёных новыми данными

Сколько чёрных дыр в космосе

В Млечном Пути пока найдено 11 чёрных дыр, и среди них недавно запечатлённая сверхмассивная чёрная дыра в центре Галактики. Но это самые крупные и самые активные. На самом деле потенциально каждая из 400 млрд звёзд, находящихся в Млечном Пути, рано или поздно превратится в чёрную дыру. Во Вселенной триллионы и триллиарды чёрных дыр. Подсчитать их все затруднительно даже математическим способом.

Фото © Nicolas Economou / NurPhoto via Getty Images

Чёрная дыра Стрелец А*, находящаяся в самом центре Млечного Пути, была открыта в феврале 1974 года, аккурат ко Дню влюблённых. Это сверхмассивная дыра, образовавшаяся по одной из версий вследствие коллапса центральной части Галактики под собственным весом. По этой логике у каждой из двух триллионов галактик находится в центре сверхмассивная или ультрамассивная чёрная дыра.

К примеру, в центре галактики Holm 15A есть дыра, в 10 000 раз более массивная, чем Стрелец А*. Это как 40 000 000 000 солнц. Но и если бы наш Стрелец А*, вес которого — «всего» в четыре миллиона раз больше массы Солнца, находился не в Млечном Пути, а прямо в Солнечной системе, то он бы «засосал» в себя все планеты, звёзды, спутники, квазары, пульсары и так далее. Полный мрак.

Почему невозможно сфотографировать чёрную дыру?

Долго считалось, что сфотографировать чёрную дыру невозможно. Если придираться, то снимок Стрельца А* — фото тени, а не пульсирующей дыры как таковой. Потому что слово «фотография» переводится как светопись. А какой может быть свет там, где кванты света поглощаются? Но, если отбросить формализм в сторону, это всё-таки снимок контуров дыры, и для того, чтобы его получить, команде Event Horizon Telescope в составе 300 учёных из 80 институтов пришлось объединить работу одиннадцати гигантских телескопов, расположенных на пяти континентах. В общей сложности было собрано 3,5 петабайта данных, или 3584 терабайта.

Фото © Shutterstock

Сделать это было непросто — Стрелец расположен крайне неудобно, к тому же уровень его свечения меняется каждую минуту, а то и чаще. Только создав сложные алгоритмы обработки и собрав воедино максимальное число ракурсов, а затем смонтировав данные, на что ушли годы, учёные получили искомый снимок. Эта технология была впервые отработана на сверхмассивной звезде в центре галактики М87, снимок которой был обнародован в 2019 году. К слову, М87 и Стрелец А* — части одного проекта Event Horizon Telescope, запущенного в 2014 году.

Учёные верят в то, что это только начало. Интерес к чёрным дырам растёт с каждым днём, уровень техники совершенствуется, и, возможно, в недалёком будущем подобные снимки получится делать чаще, и они будут всё более и более качественными. Интересно, что несмотря на то, что дыры из галактики М87 и Стрелец А* — чёрные дыры абсолютно разного типа, они удивительно похожи.

— Это говорит о том, что общая теория относительности одинаково применима к этим объектам, а любые различия связаны лишь с особенностями окружающего их материала, — отметила астрофизик Сера Маркофф.

Исходя из этого, вскоре можно будет решить ряд проблем, связанных с чёрными дырами, остающихся пока что камнем преткновения. Одна из них — применима ли теория относительности, которая в целом хорошо справляется с объяснением законов Вселенной, за пределами горизонта событий, где есть ещё один горизонт — горизонт Коши, и там все представления о предсказуемой Вселенной сыплются, ввергая учёных в панику. Чтобы не сойти с ума, Роджер Пенроуз ввёл «принцип космической цензуры», согласно которому, грубо говоря, «то, от чего учёные сходят с ума и паникуют, живёт только в теоретических построениях, а Вселенная существует по уже открытым законам». То есть все противоречия нужно выводить за скобки. Состоятельность той же теории относительности, как и выкладок Хокинга, доказывается здесь и сейчас — на практике.

Космический зодиак: Новые данные телескопа «Кеплер» встревожили учёных неожиданными подробностями

Фото © Shutterstock

Чем грозит открытие сверхмассивной чёрной дыры?

Гибелью человечества

Изменением климата

Ничем, она слишком далеко

Евгений Жуков

• Статьи
• нейтронныезвезды
• Вселенная
• Наука и Технологии

Комментариев: 1

Для комментирования авторизуйтесь!

совсем не фотография и не совсем черной дыры

Согласно опросам детей в школах и людей, которые приходят на научно-популярные мероприятия, наиболее частой темой, которая их интересует, являются черные дыры.

Неудивительно, что фотография черной дыры всполошила мировую общественность весной прошлого года — событие сразу же записали в историческое и важное в мировом масштабе. Публикуем конспект лекции астрофизика Юрия Ковалева, прошедшей в рамках фестиваля Pint of Science, в которой он рассказывает, чем на самом деле является упомянутая фотография и что она значит для науки.

Юрий Ковалев

Руководитель лаборатории в Физическом институте им. П.Н. Лебедева и Московском физико-техническом институте, лауреат премий имени Ф.А. Бредихина и Вильгельма Бесселя, член-корреспондент РАН

Самостоятельно сделать снимок черной дыры может каждый: для этого нужно купить стаут,❓Темный элевый сорт пива, приготовленный с использованием жженого солода. желательно, чтобы пена была не очень объемная и долго держалась, налить его в бокал, засунуть палец по центру бокала, быстро вынуть, сфотографировать. В результате у вас должна получиться прекрасная фотография черной дыры (только палец вынимайте быстрее) — ученым же для этого потребовалась пара десятков лет.

Что такое черная дыра

Начнем с теории. Мы знаем, что объекту, например человеку или ракете, для того чтобы покинуть планету Земля и улететь, скажем, на Марс, нужно стартовать с поверхности со второй космической скоростью, которую очень легко посчитать по формуле V2 = 2GM/R. То есть все, что нам нужно знать для расчетов, это массу (M) и радиус объекта (R), не забудем уточнить в справочнике и величину гравитационной постоянной (G). Для Земли вторая космическая скорость равна 11,2 км/с.

Черная дыра — это объект, вторая космическая скорость которого равна или больше скорости света, это настолько массивный и компактный объект, что с него ничто не может улететь, включая фотоны, частицы света

Ученые уже сто лет пытаются проверить общую теорию относительности Эйнштейна и, в частности, постулаты, лежащие в ее основе. Один из них, который знают абсолютно все, это постулат о скорости света, согласно которому скорость света в вакууме — это максимальная скорость, которую можно достичь в нашей Вселенной. Так что, если у вас есть объект, достаточно массивный и достаточно компактный, он будет черной дырой. Почему черной? Потому что, напоминаю, с него ничего не может улететь, в том числе свет, который в норме показал бы черную дыру во всей красе.

Чтобы узнать размер черной дыры, можно использовать формулу второй космической скорости, заменив V2 на c2 (скорость света в квадрате). Размер черной дыры Rg определяет горизонт событий. Он находится на расстоянии от центра, где вторая космическая скорость равна скорости света, — это расстояние называется гравитационным радиусом, или радиусом Шварцшильда, и вычисляется по формуле Rg=2GM/с2.

Чтобы вы представили себе, насколько это большие объекты, давайте сделаем черную дыру из чего-то знакомого, например из Земли. Если мы сожмем Землю, гравитационный радиус для черной дыры, которую мы из нее сделали, будет равен 9 миллиметрам. Если мы сожмем Солнце, сделав из него черную дыру, черная дыра с массой как наше Солнце будет иметь диаметр 6 километров. Под этими тремя километрами гравитационного радиуса ничего нельзя будет увидеть.

Расположение черных дыр

Ученые считают, что массивные черные дыры находятся в центрах других далеких галактик, а также в центре нашей Галактики. Вокруг центра активной галактики располагается диск из пыли и газа, и из внутренних областей этого диска вещество «падает» на черную дыру, в центр. При этом около 10% этого вещества выбрасывается наружу в виде узких горячих джетов. Вместе с веществом на центральную сверхмассивную черную дыру также «падает» и магнитное поле, которое накапливается в «пружину». Электромагнитная пружина в состоянии вытолкнуть наружу материю и даже ускорить ее до скоростей, очень близких к скорости света. Из этих разогнанных струй астрономы могут наблюдать излучение электронов.

Как сделали фотографию черной дыры

Из школьного курса физической оптики мы знаем, что мельчайшие детали, которые любое одиночное оптическое или радиозеркало может различить на небе (самый мелкий масштаб), определяют следующей формулой — λ / D (длина волны наблюдения, разделенная на диаметр зеркала). Но поскольку в радиоастрономии работают с длинными волнами, что бы радиоастрономы ни наблюдали на небе с телескопом, для них все выглядит как точка.

Тем не менее более полувека назад советские радиоастрономы Леонид Матвеенко, Николай Кардашев и Геннадий Шоломицкий презентовали идею, которая называется радиоинтерферометр со сверхдлинной базой. Они предложили собрать вместе много радиотелескопов, расставить их в разных уголках планеты Земля — или даже запустить в космос — и использовать как единую систему. При этом уже упомянутая ранее формула будет выглядеть не как λ / D, а как длина волны, разделенная на расстояние между телескопами: λ / B! Фактически при использовании интерферометра у такой системы образуется высочайшее угловое разрешение, самое высокое в астрономии.

Оптический космический телескоп «Хаббл» имеет угловое разрешение 50 миллисекунд дуги, а изображение тени черной дыры имеет размер в тысячу раз меньше, чем возможности «Хаббла»! Что-то подобное можно сделать и с инфракрасными телескопами, правда, есть сложность в синхронизации, поэтому в инфракрасном диапазоне эту технологию пока не удается довести до желаемого уровня чувствительности.

Тем не менее все мы пользуемся услугами интерферометров ежедневно. В частности, с помощью радиоинтерферометров можно использовать галактики, которые находятся очень далеко, как реперные точки, своего рода гвозди, прибитые к небу, относительно которых можно измерять координаты на Земле. Например, определять параметры вращения Земли и то, как в результате нутации двигается по небу ось вращения планеты. Эта информация необходима для работы систем глобального позиционирования ГЛОНАСС, GPS, и измерения проводятся практически каждый день.

Интерферометру можно придать больше разрешающей силы, уменьшив длину волны λ. Наши коллеги, для того чтобы получить изображение тени черной дыры, уменьшили длину волны наблюдений до 1,3 мм. На коротких длинах волн плазма, которая окружает черную дыру в центрах галактик, становится более прозрачной, и благодаря этому ученые могут разглядеть, что происходит в центре. Чтобы получить такую возможность, ученые работали долгие годы, и в результате угловое разрешение системы оказалось достаточным, чтобы увидеть на изображении тень черной дыры.

О «фотографии черной дыры»

«Фотография черной дыры» представляет собой светящееся кольцо вокруг горизонта событий черной дыры, и для того чтобы его увидеть, нужно иметь экстремальное угловое разрешение. Ни один телескоп, который вы когда-либо видели в своей жизни, не в состоянии иметь настолько высокое угловое разрешение, чтобы различить мельчайшие детали таких объектов. Для этого понадобилась целая система — интерферометр.

Итак, то, что получили ученые, — это не фотография, а восстановленное сложными математическими методами по данным наблюдений интерферометра светящееся фотонное кольцо вокруг центральной черной дыры в галактике Дева А

Увидеть саму черную дыру невозможно: она черная, она поглощает весь свет, который излучается вокруг нее, поэтому мы просто видим кольцо из света, который генерирует диск материи, окружающий черную дыру. Система, получившая в результате астрономических наблюдений необходимые данные, чтобы визуализировать черную дыру, называется The Event Horizon Telescope («Телескоп горизонта событий»). Она состоит из восьми антенн, наиболее важная из которых под именем ALMA находится в Чили на высоте пяти километров над уровнем моря. Она самая большая и, соответственно, самая чувствительная.

То, что измеряет интерферометр, — это не фотография. Это очень хитрые величины, которые позволяют ученым восстановить изображение черной дыры. Представьте, что я строитель, который создает гигантский телескоп размером с планету Земля, и все, что я сделал, — это выстроил каркас и пока не проложил по нему зеркала. Фактически каждая подобная пара телескопов позволяет мне положить на каркас несколько новых зеркал. И чем больше таких пар телескопов участвует в моей системе интерферометра, тем плотнее я заполняю каркас зеркалами и тем больше результатов измерений более высокого качества я получаю, чтобы восстановить изображение исследуемого космического объекта.

Для того чтобы улучшить качество получаемой картинки, можно применить два подхода. Первый — построить больше телескопов. Второй — вращать Землю. Ученые пока что делают акцент на втором методе, потому что Земля и так вращается — мы к этому даже сил не прикладываем, — а телескопы стоят дорого. Именно таким образом все лучше и лучше заполняется зеркалами наш пустой каркас, все качественнее и качественнее восстанавливается изображение тени черной дыры.❓Для тех, кто имеет техническое образование, поясню: интерферометр измеряет небольшие количества параметров Фурье-спектра, а астрономы восстанавливают изображения на основе ограниченного количества его измеренных гармоник.

Как визуализировали данные интерферометра

Ученые, которые занимались исследованием черной дыры, разработали разные способы восстановления ее изображения. Для проверки правильности своего результата они также придумали следующее: разделили команду внутри коллаборации «Телескопа горизонта событий» на несколько групп, которые восстанавливали изображение по полученным измерениям втайне друг от друга — разными методами и с запретом на общение между группами. Когда работа была закончена, все ученые встретились и сравнили результаты. Они увидели, что все изображения совпали с точностью выше 90%, поэтому уверенность в том, что изображения восстановлены правильно и корректно, не эмпирическая, а вполне реальная.

Почему ученые считают, что на «фото» — черная дыра? Из измерений размера тени можно оценить массу черный дыры в изучаемой галактике Дева А. Это одна из самых активных близких к нам галактик с ярко излучающим центром. Масса оказалась равна примерно 6 миллиардам масс Солнца, что совпало с независимыми оценками, которые были сделаны в течение последних 10–20 лет с помощью совсем других методов. То есть размер тени оказался строго таким, как и ожидалось. По большому счету это является, наверное, основным аргументом в пользу того, что темное пятно с ореолом — это именно тень черной дыры.

Однако интересных для нас параметров черной дыры — например, с какой скоростью она вращается или каковы характеристики диска вокруг нее, который «скармливает» в дыру пыль и газ — получить пока не удается.

О черной дыре в центре галактики Млечный Путь

Чтобы случился прорыв в нашем понимании черных дыр, необходимо исследовать черную дыру в центре нашей Галактики, потому что именно ее массу мы знаем с высокой точностью.❓В 2020 году как раз за точное измерение массы центрального компактного объекта в нашей Галактике была дана половина Нобелевской премии по физике.

Центр нашей Галактики — это созвездие Стрельца (по латыни Sagittarius), а компактный объект в центре уже самого созвездия называется Sgr A*. Вокруг него можно видеть движение звезд и измерять параметры их орбит, а дальше на помощь снова приходит школьный курс физики, а точнее, обобщенные законы Кеплера: зная параметры орбиты, период обращения движения звезды по орбите и размеры орбит, можно измерить массу черной дыры.

Что, конечно же, и было сделано, поэтому нам с высочайшей точностью известна масса черной дыры в центре Млечного Пути — речь идет о массе, соответствующей «всего» 4 миллионам масс Солнца. И это немного. Например, размер горизонта событий для Девы А (откуда получено обсуждаемое изображение) равен примерно полутора световых дней. Соответственно, размер горизонта событий для черной дыры в центре нашей Галактики должен быть в тысячу раз меньше: она маленькая, и из-за этого ореол вокруг нее постоянно меняет свой облик.

Трудность с получением изображения черной дыры в центре нашей Галактики можно сравнить с трудностями родителей, которые пытаются сфотографировать своего гиперактивного ребенка. Он постоянно вертится, его изображение меняется — то же самое происходит и в центре нашей Галактики. В дополнение к этому работает хитрый эффект рассеивания излучения, который был открыт нами недавно на «Радиоастроне». Рассеивание происходит на облаке межзвездной плазмы, которое находится посередине между Землей и центром нашей Галактики. Облако представляет собой свободные электроны в турбулентном облаке.

Сейчас между российскими, европейскими и американскими группами ученых готовится и активно обсуждается проект наземного космического интерферометра, который будет работать на миллиметровых длинах волн. С его помощью, как предполагается, удастся получить изображение тени от черной дыры в центре Млечного Пути намного быстрее. Мы рассчитываем на российский «Миллиметрон».

Что дальше? Зачем ученым черная дыра в центре Млечного пути? Мы знаем точно массу и расстояние до Sgr A*, поэтому планируем проверить общую теорию относительности Эйнштейна в сильном гравитационном поле этой черной дыры. Теория относительности проверяется уже сто лет, и пока ее предсказания соответствуют результатам всех экспериментов. Настало время развивать ее дальше.

Spektrum (Германия): монстр показывает зубы

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ

С самого начала эту работу можно было сравнить с первым восхождением на Эверест. Астрофизики завершили один из самых амбициозных проектов: впервые им удалось сфотографировать черную дыру. Этот уникальный снимок будут публиковать в учебниках. О сложностях, возникающих на этом пути у ученых из разных стран, а также о дальнейших планах астрофизиков пишет научный журнал «Шпектрум».

Роберт Гаст (Robert Gast)

Вероятно, если смотреть на Землю из находящейся в сердце Млечного пути черной дыры, то глобус будет напоминать огромный дискотечный шар. По всей Земле люди расставили сверкающие параболические антенны и направили их в апрельское небо 2017 года. Огромные приборы стояли в напоминающей марсианские ландшафты пустыне в чилийских Андах, на вершине одного из потухших мексиканских вулканов, поверх горнолыжной трассы в испанской Сьерра-Неваде, на заросшем зеленью горном перевале в Аризоне, на горе Мауна-Кеа на Гавайях и на Южном полюсе.

Все тарелки этих телескопов вышиной с дом были направлены на крошечное пятнышко в созвездии Стрельца. Астрономы уже давно предполагали, что там, в центре нашей галактики, на удалении в 26 тысяч световых лет, находится черная дыра под названием Стрелец А*. По оценкам ученых она в 4,3 миллиона раз тяжелее нашего Солнца. Вокруг этого места вращаются спиралевидные «рукава» Млечного пути. Десятилетиями оно оставалось тайной: люди еще никогда не видели ни одной черной дыры напрямую, до сих пор они могли лишь по косвенным признакам предполагать существование этих удивительных объектов.

Лицом к лицу с черной дырой

Часами параболические антенны держали под наблюдением этот регион в центре галактики. До этого они уже обследовали центр другой, еще более удаленной галактики под названием М87. Предполагается, что там скрывается еще более огромная черная дыра.

Пять дней велось наблюдение с помощью комплекса телескопов, так называемого «Телескопа горизонта событий» (англ. Event Horizon Telescope, ЕНТ). Более 3 000 терабайтов информации записали за этого время радиотарелки  —  этого было слишком много для передачи данных по Интернету. Поэтому ученые 11 апреля 2017 года упаковали около 1 000 жестких дисков в коробки и отправили их самолетами в Бостон и Бонн для анализа.

И вот спустя два года наконец-то получен результат: на более чем шести пресс-конференциях международная команда исследователей, состоящая из почти 200 ученых, представила фотографию, сделанную ЕНТ. На ней видно лишь размытое красное кольцо на темном фоне. Но ученые уверены: это изображение черной дыры в центре далекой галактики М87 или, если выражаться точнее, очертаний черной дыры.

Для многих ученых это фотография, которую следует поставить в один ряд с всемирно известной «Бледно-голубой точкой» (англ. Pale Blue Dot) 1990 года, сделанной с космического спутника «Вояджер 1». На ней Земля предстает крошечной голубой точкой в просторах Вселенной. Кажется, что снимок говорит нам, посмотрите, насколько хрупка наша Родина.

Снимок, сделанный «Телескопом горизонта событий», несет не менее важное послание. Но вместо оазиса жизни он показывает место максимального уничтожения всего и вся. Оно в определенном смысле  —  полнейшая противоположность стабильной биосферы, которую мы на Земле воспринимаем как нечто само собой разумеющееся.

В пользу этого, во всяком случае, говорит все, что ученые знают о черных дырах. Вес экземпляра в центре М87 составляет невообразимые 13 000 триллионов триллионов триллионов килограммов, то есть столько же, сколько весят шесть с половиной миллиардов Солнц. Гравитация огромной силы втягивает всю материю вблизи дыры в кипящее, бешено вращающееся кольцо из спекшейся субстанции. Вероятно, исходящее от кольца излучение превратило весь прилегающий регион в некое подобие ада.

Как апельсин на Луне

Насколько трудно было сфотографировать это чудовище, ученые, участвовавшие в проекте, рассказали во время пресс-конференции в Брюсселе. На ночном небе тень, которую отбрасывает центральная черная дыра М87, имеет протяженность всего 42-миллионую часть угловой секунды. Поэтому задачу можно сравнить с попыткой сфотографировать апельсин на поверхности Луны.

Сделать подобное наблюдение стало возможным, лишь создав комплекс из восьми радиотелескопов, расположенных в разных точках земного шара. Все вместе они составили «виртуальный» телескоп величиной с Землю. «Работая командой, мы достигли намного большего, чем если бы попытались сделать то же самое поодиночке»,  —  сказал на пресс-конференции один из участников проекта ЕНТ Антон Цензус (Anton Zensus) из Института радиоастрономии Общества Макса Планка.

Но в некотором отношении представленные учеными результаты не полностью соответствовали их ожиданиям: первоначально ученые хотели сфотографировать не только черную дыру в центре галактики М87, удаленной от Земли на 50 миллионов световых лет, но прежде всего подобную дыру в сердце Млечного пути. Достаточно ли будет для этого данных, собранных в ходе исследований 2017 года, пока не ясно. Как заявили ученые в Брюсселе, пока они сконцентрировали внимание на М87. Анализ данных о Стрельце А* продолжается.

А Хокинг ведь всего чуть чуть не дожил..#blackhole pic.twitter.com/AuQ0XPkvo2

— Ded Inside (@Elisabet_Olsen6) 11 апреля 2019 г.

Проект ЕНТ мог в равной степени завершиться как успехом, так и неудачей. С самого начала работу радиоастрономов можно было сравнить с первым восхождением на Эверест. Уже давно черные дыры находились в центре внимания ученых, и поэтому десятилетиями их влекла перспектива сфотографировать одну из них.

Как любое восхождение на горную вершину, проект несколько раз был близок к провалу. Но, в конце концов, он только потому увенчался успехом, что ученые с сильными характерами, несмотря на возникавшее подчас взаимное раздражение, продолжали трудиться вместе. И потому что астрофизики из Европы, Америки и Азии в нашу эпоху политической турбулентности продолжали работать в одном направлении.

Загадочные радиоволны

Начало этой истории положило открытие, сделанное вскоре после Второй мировой войны. Тогда бывшие военные радисты направили свои радарные антенны в космос и сделали неожиданное открытие. Из некоторых регионов неба к Земле приходили очень слабые, но явно различимые радиосигналы.

С физической точки зрения радиоволны похожи на видимый свет, но в принципе они представляют собой нечто иное. Интервалы между соседними световыми волнами составляют от 0,4 до 0,7 миллионной части метра. У радиоволн этот интервал намного больше, он может составлять от нескольких миллиметров до десятков метров. В зависимости от длины волны изменяется и то, как излучение взаимодействует с материей: в то время как стена дома задерживает видимый свет, радиоизлучение беспрепятственно через нее проходит. В том числе и поэтому вид излучения стал основой современной радиотехники.

Лишь в 60-х годах удалось выяснить, откуда идут эти радиосигналы  —  из отдельных галактик, удаленных от Земли на миллиарды световых лет. Как с изумлением установили ученые, внутри них, судя по всему, происходит гигантский фейерверк, наполняющий вселенную излучением.

Вопрос был только в том, откуда эти «активные галактические ядра» берут необходимую энергию? Даже слияния атомных ядер, известного в то время по водородным бомбам, было бы для этого далеко недостаточно. После некоторых раздумий физики наткнулись на другую возможность: материю в свободном падении.

Как показали расчеты, объект, долгое время подвергаемый ускорению в гравитационном поле, обретает невероятную двигательную энергию. Если же этот объект вдруг резко затормозит, то эта энергия преобразуется в тепло или излучение. По чистой случайности ученые в середине 60-х годов как раз вели напряженные дискуссии о том, что могло бы придать материи необходимое ускорение.

Черные дыры считались в то время не более чем одним из курьезных аспектов общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Еще молодому физику Карлу Шварцшильду (Karl Schwarzschild) на полях сражений Первой мировой войны в 1915 году пришла в голову мысль, что некоторые решения полевых уравнений Эйнштейна дают на первый взгляд противоречивые результаты. Так, для экстремально плотных скоплений массы эти уравнения выдают радиус, начиная с которого, как кажется, гравитационное поле стремится к бесконечности — это все равно что разделить единицу на ноль. Такое невозможно  —  решили Эйнштейн, Шварцшильд и многие другие.

Судьба сгоревших звезд

Но в следующие десятилетия астрофизиков постоянно волновал вопрос, что происходит со звездами, внутри которых все атомные ядра соединились и превратились в более тяжелые элементы. В 30-е годы ответы на этот вопрос свелись к следующему: звезды форматом с наше Солнце сжимаются и превращаются в беловатые шары размером с планеты, их называют Белыми карликами. Огненные шары со значительно большей массой сжимаются до еще более компактных объектов величиной с крупный город, их называют нейтронными звездами.

Но что будет, если произойдет коллапс еще более тяжелой звезды? Роберт Оппенгеймер (Robert Oppenheimer), ставший впоследствии отцом американской атомной бомбы, незадолго до начала Второй мировой войны размышлял над этим. Согласно его расчетам ничто и никто не может предотвратить коллапс действительно массивной звезды  —  он будет продолжаться постоянно. Материя должна будет рано или поздно наткнуться на некую точку в центре — такой прогноз дал американский ученый.

Согласно теории относительности Эйнштейна, пространство-время можно растягивать как жевательную резинку. Большие массы растягивают пространственное время в длину. По мнению Оппенгеймера, в случае с огромными массами этот процесс имеет необычные последствия: сила притяжения тут настолько велика, что время практически останавливается, во всяком случае, с точки зрения стороннего наблюдателя. Ему будет казаться, что материя сжавшейся гигантской звезды вечно проваливается в точку в центре.

© AP Photo / M. KornmesserИллюстрация пути звезды S2 мимо сверхмассивной черной дыры

© AP Photo / M. Kornmesser

Для окружения большой массы это имело бы экстремальные последствия: как только что-то пересечет вычисленный Шварцшильдом радиус, так называемый горизонт событий, назад уже дороги не будет, что бы ни произошло.

Долгое время большинство физиков считали все этого забавными рассуждениями, которые не имеют практического значения. Но после открытия активных галактических ядер в начале 60-х годов это отношение изменилось. Помимо прочих, динамичный американский физик Джон Арчибальд Уилер (John Archibald Wheeler) стал с того момента приверженцем идеи Оппенгеймера. Несколько лет спустя именно он введет в оборот понятие «черная дыра».

На одной из конференций в 1963 году один из коллег Уилера представил внятное краткое описание этих странных мест: это  —  само себя поддерживающее гравитационное поле, утратившее всякую связь с материалом, из которого оно происходит. На той же конференции новозеландец Рой Керр (Roy Kerr) представил еще одно решение полевых уравнений Эйнштейна. Они исходят их того, что черные дыры вращаются вокруг самих себя, как это и предполагали тогдашние физики.

Большие и малые черные дыры

Начиная с 70-х годов, астрофизики принялись обследовать Вселенную в поисках этих удивительных объектов. Они обнаружили все больше далеких галактик, в центре которых, как казалось, скрываются невидимые чудовища. Вскоре они открыли нечто в Млечном пути. У них создалось впечатление, что в отдаленном от Земли на 6 000 световых лет созвездии Лебедь X-1 некий объект весом в дюжину Солнц поглотил звезду, что привело к мощному выбросу рентгеновского излучения.

Открытия, подобные этому, подтверждают, что существуют скопления масс самых разных размеров. Коллапсы звезд с очень большой массой приводят к образованию «звездных» черных дыр, как например, Лебедь Х-1. По некоторым оценкам только в нашем Млечном пути есть миллионы таких объектов. Однако в большинстве случаев их окружение не дает излучения. (Даже предсказанное Стивеном Хокингом /Stephen Hawking «излучение Хокинга», якобы исходящее из самих черных дыр, слишком слабо, чтобы его смогли зафиксировать телескопы). Кроме того, темные скопления массы слишком малы, и поэтому на снимках, сделанных телескопами, их очертания различить нельзя.

В центрах галактик ситуация другая. Там подобные объекты обладают в миллионы и даже миллиарды раз большей массой  —  такие аргументы высказывали ученые в 70-х годах. Поэтому у этих объектов соответственно больший диаметр. А кипящая материя в их окружении, часть из которой все время попадает за горизонт событий, предположительно должна обладать мощным излучением.

Маленькая точка среди хаоса

Постепенно накопилось довольно много свидетельств того, что подобная «супермассивная» черная дыры дремлет и в сердце Млечного пути. Со временем ученые досконально изучили внутренние регионы нашей галактики. Они обнаружили там массу экзотических явлений: огромные дугообразные магнитные поля, по которым электроны взбираются вверх, как по винтовой лестнице. Облака горячего газа, проносящиеся на большой скорости. Голубые гигантские звезды, мчащиеся по Вселенной со скоростью в несколько тысяч километров в секунду.

Стрелец А*  —  лишь крошечная точка к этом хаосе. Его размер ученые оценили тогда в десяток миллионов километров  —  это почти в десять раз больше диаметра нашего Солнца. С расстояния в 26 тысяч световых лет эта черная дыра покажется в 10 тысяч раз меньшим объектом, чем те, которые способен различить космические телескоп «Хаббл». Как же тогда точно определить исходящее оттуда излучение и выделить его из огромного скопления других данных?

До середины 90-х годов большинство астрофизиков исходили из того, что мы никогда не сможем увидеть черную дыру. Но в это самое время молодой астрофизик Хайно Фальке (Heino Falcke) случайно натолкнулся на давно забытую научную статью. Фальке  —  харизматичный житель Рейнской области, принимающий в свободное время активное участие в жизни евангелистской общины своей родного города Фрехен. Для него нет противоречия между наукой и религией. По его мнению, физика описывает все то, что можно измерить. А во всем остальном есть достаточно места для веры.

Хорошо, что есть книги

Работая тогда над диссертацией, Фальке задался вопросом, как свет обходит черную дыру. Он стал рыться в библиотеке боннского Института радиоастрономии Общества Макса Планка в старом сборнике материалов научных конференций. Случайно на глаза Фальке попалась работа, до сих пор мало кем замеченная — статья американца Джеймса М.Бардина (James M. Bardeen) 1973 года.

В ней Бардин рассчитал, что будет, если какая-нибудь звезда пройдет за черной дырой. Бардин определил, что в этом случае наблюдатель все равно будет видеть звезду. Ведь свет может обогнуть этот массивный объект. Но такое огибание возможно лишь на определенной орбите: если же частица света будет лететь слишком близко от черной дыры, ее неминуемо притянет к траекториям, которые навсегда увлекут ее за горизонт событий.

На снимке, сделанном телескопом, этот край  —  физики называют его «последней фотонной орбитой»  —  должен четко выделяться. Относительно величины этой структуры Бардин пришел к неожиданному и многообещающему выводу: «тень» должна быть в диаметре в пять раз больше горизонта событий.

«Это был момент озарения»,  —  вспоминает Фальке. Он быстро пришел к мысли, что рассуждения Бардина применимы и в том случае, если черная дыра окружена светящимся кольцом из горячей материи. А это значит, как определил Фальке после некоторых расчетов, что Стрелец А* достаточно велик, чтобы можно было наблюдать за ним через телескопы.

Выводы Бардина совпадали и с результатами измерений галактического центра, представленными коллегами Фальке Томасом Киршбаумом (Thomas Kirschbaum) и Антоном Цензусом в боннском Институте Макса Планка. По этим результатам еще нельзя было судить о деталях. Но можно было интерпретировать их так, что в середине Стрельца А* есть область, из которой не поступает излучение.

С 1995 года Фальке стал с уверенностью заявлять на научных конференциях, что сделать снимок тени Стрельца А* вполне возможно. Однако Фальке и его единомышленникам пришлось убеждать своих коллег. В 2000 году немецкий ученый вместе с двумя своими коллегами изложили в деталях, как успешно провести наблюдения.

Высокое разрешение при комплексном подходе

Инструмент для своих исследований астрофизики видели в методике под названием «радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами», сокращенно РСДБ. К тому времени это была хорошо зарекомендовавшая себя методика, которую использовала и боннская группа исследователей из института Макса Планка под руководством Киршбаума и Цензуса.

Используя РСДБ, астрономы наблюдают за одним и тем же объектом через несколько расположенных далеко друг от друга радиотелескопов. С помощью сверхточных атомных часов астрономы в каждой отдельной точке фиксируют момент, когда радиоволна достигает каждый телескоп. На основе этого точно зафиксированного времени ученые затем собирают результаты в суперкомпьютере.

Благодаря этому изображение обретает значительно более высокое разрешение. Теоретически комплекс телескопов РСДБ имитирует гигантский виртуальный телескоп. Его разрешающая способность соответствует таковой телескопа площадью, соответствующий площади между всеми связанными друг с другом отдельными телескопами.

Но в 2000 году стало ясно, что для наблюдения за черной дырой в центре галактики эта техника недостаточно хороша. В то время РСДБ полноценно работала только для излучения при длине волны в три и более миллиметра. А для съемки черной дыры было необходимо вести наблюдение при длине волны в один или в несколько десятых долей миллиметра  —  это установили Фальке и его коллеги. В этом диапазоне РСДБ работать еще не могла, несмотря на первые обнадеживающие тесты боннских радиоастрономов.

Субмиллиметровое излучение было единственным шансом астрономов. Волны других длин или перехватываются земной атмосферой, или вообще не могут пробиться через густые облака пыли и газа, собирающиеся между Землей и центром Млечного пути. Было еще и третье препятствие: вблизи галактического центра взорвавшаяся звезда оставила после себя турбулентный газовый пузырь, он искажал все снимки Стрельца А* подобно молочному стеклу.

Но субмиллиметровое излучение может проникнуть и через него без искажений. Проблема была в том, что в 2000 году было мало приборов, способных воспринять высокочастотные радиоволны. Поверхности параболических антенн должны быть для этого значительно более гладкими, чем у радиотелескопов для волн больших длин. Кроме того, приборы должны стоять на несколько километров выше уровня моря, потому водяной пар в атмосфере ослабляет сигналы.

Помог закон Мура

Возникла еще и проблема со скоростью передачи данных: тогдашние записывающие устройства могли фиксировать всего несколько сотен мегабайтов в секунду. А требовалось от 10- до 100 раз больше, считали ученые. Кроме того, большинство миллиметровых обсерваторий не были оборудованы обязательными для таких наблюдений атомными часами.

Для развития необходимой техники и модернизации телескопов требовались годы. Ученым помогла компьютерная революция: она сделала цифровые записывающие устройства более мощными и дешевыми. Тем не менее, дальнейшее развитие техники было сизифовым трудом.

В середине 2000-х годов помимо прочих заставила о себе говорить американская группа ученых под руководством Шепарда «Шепа» Доулмена (Shepard Doeleman) из Массачусетского технологического института. С большим энтузиазмом этот ученый трудился над техническими проблемами одномиллиметровой РСДБ. В результате он и его команда значительно продвинули цифровую регистрацию данных и широкополосную технику.

Также как и боннские астрономы группы Киршбаума и Цензуса из Института Макса Планка американцы постоянно пытались наблюдать за Стрельцом А* с помощью субмиллиметровой техники. Для этой цели в 2006 году группа Доулмена связала между собой телескопы в Аризоне, Калифорнии и на Гавайях и направила их на центр Млечного пути.

Первая попытка не удалась, но год спустя наблюдение увенчалось успехом: три телескопа перехватили 1,3-миллиметровое излучение  —  эта была длина волны, с которой затем будет работать ЕНТ. Качество снимка было еще слишком низким, что-то различить на нем было невозможно. Но с точки зрения многих астрофизиков эта генеральная репетиция удалась: «С этого момента стало ясно, что дело может получиться»,  —  вспоминает Доулмен.

Личная размолвка

Хайно Фальке, к тому времени перешедший на работу в нидерландский университет Нимвегена, не участвовал в этой фазе напряженных наблюдений. Будучи физиком-теоретиком, он хотя и публиковал работы о Стрельце А*, но большую часть времени посвящал другим проектам.

В годы, прошедшие после публикации его работы 2000 года, определившей судьбу проекта, Фальке регулярно обменивался с Шепом Доулменом и другими учеными информацией о том, каким образом можно сделать ЕНТ. При этом Фальке и Доулмен время от времени яростно спорили друг с другом, и этот конфликт стал определяющим в истории проекта «Телескоп горизонта событий».

Фальке хотел создать профессионально организованную исследовательскую лабораторию по образцу Женевского центра ядерных исследований CERN, с ясно сформулированным планом проекта и четко определенными компетенциями. По его мнению, это было единственной разумной возможностью управлять большой группой исследователей, поставившей перед собой столь амбициозную задачу. А Доулмен хотел работать так, как это было принято у астрономов: небольшими, управляемыми одним руководителем командами, способными спонтанно реагировать на возникающие проблемы.

Доулмен уже давно решил посвятить свою научную карьеру ЕНТ. Об этом пишет американский научный журналист Сет Флетчер (Seth Fletcher) в своей опубликованной в 2018 году книге о ЕНТ. То, что Хайно Фальке тратил много времени на другие научные проекты и остался в стороне от совершенствования техники, американец считал оппортунизмом. «Я и моя команда пошли тогда на риск. Это необходимо, если хочешь добиться успеха в амбициозном проекте»,  —  говорит сегодня Доулмен, оглядываясь назад.

Фальке же, по его собственным словам, не видел на этой фазе для себя никаких возможностей для участия в экспериментах. «У меня как ученого, временно работающего в зарубежном научном учреждении, не было денег, чтобы где-то построить телескоп»,  —  говорит он. Кроме того, он занимался и другими проектами и набирался при этом опыта, например, с европейским телескопом LOFAR. «Но я и работу над ЕНТ не оставлял и в принципе всегда думал, что в конце концов мы сделаем это вместе»,

В 2010 году немецкого ученого постигло разочарование: в США Доулмен и его коллеги приложили все усилия для того, чтобы их исследование было упомянуто в «Decadal Review», важном стратегическом документе главных научных союзов США. В итоге сообщение о ЕНТ действительно там появилось. Хайно Фальке увидел в списке ученых, участвующих в проекте, имена многих своих европейских коллег, но своего имени он среди них не обнаружил. У него создалось впечатление, что «его» идею собираются воплотить в жизнь без него.

Когда сегодня Шепа Доулмена спрашивают, не хотел ли он оставить Хайно Фальке за бортом, он сначала молчит пару секунд в телефонную трубку. Но потом говорит дипломатично: «В то время не было ясно, какую роль смог бы сыграть Хайно в проекте». У американца и его коллег в то время сложилось впечатление, что у них вдруг появилось очень много новых друзей: после успешного наблюдения с помощью РСДБ за Стрельцом А* многие ученые захотели принять участие в ежегодно повторяющихся измерительных кампаниях.

Борьба за контроль над проектом

Доулмен опасался, что потеряет контроль над проектом и в итоге не получит должного признания за свою работу. А для Хайно Фальке было непонятно стойкое нежелание Доулмена сотрудничать с ним, Как он вспоминает, к тому времени он получил большую научную премию в Нидерландах и предложил закупить на эти деньги оборудование. Но Доулмен не хотел об этом и слышать.

Однако, в конце концов, именно недостаток денег заставил этих ученых объединиться. Но перед этим Фальке удалось значительно улучшить свою позицию в переговорах с Доулменом. Вместе со своим бывшим соавтором по диссертации Михаэлем Крамером (Michael Kramer), ставшим впоследствии директором Института радиоастрономии Общества Макса Планка, и теоретиком гравитации Лучиано Реццолла (Luciano Rezzolla) из франкфуртского Университета имени Гете он подал заявку на получение гранта Европейского исследовательского совета, которым Европейский союз поддерживает научные исследования. В 2013 году на этот грант было подано целых 449 заявки. Но в конце только 13 из них были удовлетворены, в том числе и проект Фальке, Крамера и Реццоллы.

На свою «Black Hole Cam» (англ. «камеру для черной дыры») они получили от ЕС 14 миллионов евро. Цель этого проекта была близка цели ученых, работающих над Телескопом горизонта событий. И те, и другие хотели обследовать центр галактики, найти там черную дыру и помимо нее нейтронные звезды, которые должны были блуждать в этом турбулентном регионе.

Таким образом, возникли две инициативы, стремящиеся сфотографировать черную дыру. Какое-то время европейские ученые думали, что сумеют самостоятельно выполнить эту задачу. Но очень скоро они поняли, что наилучших результатов они смогут добиться, только если будут сотрудничать со своими коллегами по ту сторону Атлантики. Правда, грант Европейского исследовательского совета вызывал недовольство у некоторых ученых, работающих над ЕНТ, прежде всего у Шепа Доулмена.

Но в Америке в то время возникли трудности с финансовой поддержкой науки, денег на проект ЕНТ не хватало. И поэтому вскоре европейские и американские радиоастрономы после сложных переговоров приняли решение о слиянии инициатив. На конференции в Ватерлоу в ноябре 2014 года они согласовали, наконец, между собой организационную структуру для «Event Horizon Collaboration». Шеп Доулмен стал директором, Хайно Фальке членом научного совета, Антон Цензус в качестве «председателя» взял на себя роль посредника.

Самый важный телескоп принудил к соглашению

Но самую главную роль в объединении ученых сыграла субмиллиметровая обсерватория ALMA. Она  —  самый эффективный инструмент в своей области. Приблизительно к 2015 году ученым стало ясно, что без нее им не обойтись, если проект ЕНТ должен увенчаться успехом. Но руководство обсерватории ALMA придает большое значение международному сотрудничеству  —  что и не удивительно, ведь этот комплекс телескопов содержится помимо Европейской организации по астрономическому изучению южного полушария (ESO) еще и одной американской и одной японской исследовательской организацией.

Поэтому дирекция обсерватории потребовала и от ответственных лиц проекта ЕНТ кооперации: Доулмен и его коллеги могли пользоваться 66 параболическими антеннами на чилийском плато только при условии, если вместе с ними будут работать исследователи из проекта ERC под руководством Фальке и азиатские ученые.

И вот наконец в апреле 2017 года восемь расположенных по всему земному шару обсерваторий направили свои антенны на Стрельца А* и М87. Помимо ALMA с европейской стороны в наблюдениях участвовал 30-метровый телескоп IRAM в испанской Сьерра-Неваде, работу которого помимо прочих обеспечивает Общество Макса Планка, а также европейский телескоп APEX в Чили. Во всех местах расположения обсерваторий небо было чистым. Час за часом телескопы следили за своими целями на небе. После трех дней наблюдений не спавшие ночами исследователи были слишком измотаны, чтобы продолжать работу. Через два дня они возобновили наблюдение — и в течение еще двух ночей собирали ценнейшие данные.

© REUTERS / Jeenah Moonэн Маррон рассказывает на пресс-конференции в Вашингтоне о первой фотографии черной дыры

© REUTERS / Jeenah Moon

Прошло полгода, прежде чем все жесткие диски прибыли в Массачусетский технологический институт и боннский Институт радиоастрономии, ведь с Южного полюса их можно было вывезти самолетом только после окончания антарктической зимы. На специально запрограммированных суперкомпьютерах в Бостоне и Бонне ученые собрали воедино все массивы данных. В ходе напряженной филигранной работы они отделили радиоволны от посторонних шумов.

Затем они передали результаты своей работы коллегам, которые из отфильтрованных сигналов составили фотографии. Это значительно более сложно, чем в случае с обычными телескопическими снимками, ведь все восемь радиоволновых обсерваторий записывали свои данные лишь в восьми точках земного шара. То есть, теоретически множество снимков были совместимы с записанными в разных пунктах данными. Поэтому четыре независимых друг от друга группы сравнивали данные наблюдения с десятками тысяч компьютерных моделей, симулирующих все возможные варианты.

Важная функция досталась франкфуртской команде под руководством Лучиано Реццоллы. С помощью созданного ими компьютерного кода группа создала сотни сценариев сложных процессов в непосредственной близи от черной дыры. Для каждого из них суперкомпьютер с 1000-ядерным процессором должен был производить подсчеты иногда в течение целой недели. Благодаря этим «магнитно-гидродинамичным» моделям ученые, наконец, смогли установить, какие физические процессы полнее всего соответствуют реконструированному изображению ЕНТ.

Получившийся в итоге снимок из центра М87 был ближе всего к тому, что многие исследователи предполагали еще раньше: речь идет о супермассивной черной дыре, предположительно окруженной кольцом из сросшейся материи. И очевидно, что вращается или черная дыра, или кольцо. Поэтому нижний край кольца кажется более светлым  —  тут сияющая материя движется по направлению к наблюдателю, предполагают ученые. Это объясняется базирующимся на классическом эффекте Допплера эффектом из теории относительности, физики говорят в этом случае о релятивистском излучении.

В целом, результат хорошо соотносится с решением полевых уравнений Эйнштейна, которое выработал новозеландец Рой Керр (Roy Kerr) в 60-ые годы, написали ученые проекта ЕНТ в одной из шести публикаций о наблюдениях. Они были опубликованы в солидном научном журнале «The Astrophysical Journal Letters».

Один из самых больших вопросов в преддверии пресс-конференций состоял в том, не противоречат ли результаты наблюдений гипотезам теории относительности Эйнштейна. Еще в 2018 году Фальке, Крамер и Реццолла несколько приглушили эти предположения: по их мнению, по первому снимку ЕНТ еще нельзя сделать вывод, что некая альтернативная теория гравитации лучше объяснит результат наблюдения. Это мнение ученые еще раз высказали на пресс-конференции: «Пока снимок выглядит точно так, как это предсказывает теория Эйнштейна»,  —  сказал Лучиано Реццолла.

Некоторые экстремальные сценарии ученые смогли исключить благодаря компьютерным моделям, построенным их командами. В том числе «голая» гравитационная сингулярность и определенные типы «кротовых нор» совершенно не соответствуют снимку из центра М87. И то, и другое физики в прошлом постоянно рассматривали как альтернативы черным дырам.

Радиотелескоп в Африке?

Был ли прав Эйнштейн и в деталях, покажут лишь новые данные измерений. А пока ученые должны заняться массивом данных из кампании наблюдения ЕНТ 2018 года. Смогут ли эти данные заметно улучшить снимок черной дыры из М87, пока не ясно. «Погода была плохая, и как на зло по техническим причинам из процесса выпала ALMA»,  —  говорит Фальке.

Возможность наблюдать за галактическим центром с северного полушария возникает каждый год только на несколько недель в апреле. В 2019 году астрономам пришлось просто отказаться от кампании наблюдения, помимо прочего потому, что возникли проблемы с безопасностью в Мексике. Вопрос, поедут ли ученые из проекта ЕНТ в 2020 году на далекие горные вершины и направят свои параболические антенны на Стрельца А*, остается открытым.

Если же проект ЕНТ будет продолжен, то ученые намереваются подключить к комплексу дополнительные телескопы и продолжить наблюдение на еще более коротких длинах волн. Хайно Фальке, верующий астрофизик, агитирует за строительство субмиллиметрового телескопа на одной из гор Намибии. А в конце концов астрофизики хотят оказаться еще выше: комплекс из связанных между собой телескопов должен будет гоняться за тенью Стрельца А* уже в космосе.

Стрелец A*: первое фото черной дыры Млечного Пути на снимках

Изображение сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, бегемота, получившего название Стрелец A*, полученное телескопом Event Horizon 12 мая 2022 года.

(Изображение предоставлено коллаборацией Event Horizon Telescope)

12 мая 2022 года ученые представили первое в истории изображение Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь.

Историческое изображение Стрельца A* (или Sgr A* для краткости) было получено благодаря Телескопу Горизонта Событий, всемирно известной сети обсерваторий, наиболее известной тем, что запечатлели горизонт событий черной дыры в Мессье 87 (M87) в 2019. Вы можете увидеть изображение выше.

Изображение было получено в субмиллиметровых радиоволнах, и оно показывает, что в сердце Млечного Пути действительно есть черная дыра, пожирающая любой доступный газообразный водород. Изображение также стало огромным технологическим прорывом после многих лет попыток заснять Sgr A*, который намного меньше, чем M87.

Нажмите на стрелки выше, чтобы узнать больше о том, как было сделано открытие черной дыры.

На этом изображении показана Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакама (ALMA), направленная на Млечный Путь, а также местонахождение Стрельца A*, сверхмассивной черной дыры в нашем галактическом центре. Врезка — изображение черной дыры, обнаруженной в 2022 году телескопом Event Horizon. 0003

(Изображение предоставлено ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org), EHT Collaboration)

Стрелец A*, произносится как «Звезда Стрельца А», — сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре нашей спиральной галактики Млечный Путь. В 2008 году астрономы Рейнхард Гензель и Андреа Гез показали, что масса Стрельца A* в 4,3 миллиона раз больше массы Солнца.

Но черная дыра, какой бы большой она ни была, относительно мала по сравнению с Млечным Путем. Диаметр сверхмассивной черной дыры составляет около 14,6 миллиона миль (23,5 миллиона километров) , но сам Млечный Путь имеет ширину 100 000 световых лет и толщину 1 000 световых лет.

Монтаж радиообсерваторий, образующих сеть Event Horizon Telescope (EHT), использованный для изображения центральной черной дыры Млечного Пути, Стрельца A*. К ним относятся Большая миллиметровая / субмиллиметровая решетка Атакамы (ALMA), Эксперимент Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), 30-метровый телескоп IRAM, Телескоп Джеймса Кларка Максвелла (JCMT), Большой миллиметровый телескоп (LMT), Субмиллиметровая решетка (SMA), Субмиллиметровый телескоп. (SMT) и Телескоп Южного полюса (SPT).

(Изображение предоставлено: ESO/M. Kornmesser. Изображения отдельных телескопов: ALMA: ESO APEX: ESO LMT: INAOE Archives GLT: N. Patel JCMT: EAO-W. Montgomerie SMT: D. Harvey 30m: N. Billot SPT : Wikipedia SMA: S. R. Schimpf NOEMA: IRAM Kitt Peak: Wikipedia Млечный Путь: N. Risinger (skysurvey.org))

Event Horizon Telescope Collaboration — это многонациональный исследовательский проект, который занимается изучением черных дыр. В коллаборации участвуют более 200 ученых и инженеров, работающих с телескопами по всему миру. Рабочие группы включают такие аспекты, как приборостроение, сбор и обработка данных, анализ данных, продукты, публикации и другие специальности.

«Горизонт событий» в названии телескопа «Горизонт событий» относится к границе черной дыры, из которой не может выйти никакое излучение (включая свет). Общая теория относительности Эйнштейна также предсказывает, что в черных дырах есть недоступная для фотонов зона.

На этом изображении показано расположение некоторых членов Телескопа Горизонта Событий, а также представление длинных базовых линий между телескопами.

(Изображение предоставлено ESO/L. Calçada)

EHT использует радиотелескопы по всему миру для получения изображений черных дыр, включая Южный полюс, США, Мексику и Чили. Все обсерватории смотрят на одну и ту же цель одновременно, собирая данные в несколько разных форматах. Этот метод наблюдения позволяет многочисленным телескопам действовать как единый большой телескоп, который в идеале увеличивает отдаленные и тусклые объекты.

Телескопы синхронизируются благодаря временным меткам данных с помощью атомных часов. Часы стреляют мазерным (микроволновым лазером) лучом в газообразный водород. Поскольку газообразный водород колеблется с известной частотой, это позволяет проводить измерения аналогично тому, как рассчитывают колебания маятника в старинных напольных часах. Водородные мазерные часы теряют всего около 1 секунды каждые 100 миллионов лет.

Телескоп Event Horizon, массив из восьми наземных радиотелескопов планетарного масштаба, созданный в результате международного сотрудничества, сделал это изображение сверхмассивной черной дыры и ее тени в центре галактики M87.

(Изображение предоставлено коллаборацией EHT)

В 2019 г. EHT запечатлел горизонт событий M87, показав силуэт черной дыры в мельчайших деталях. Он проявляется так ярко, потому что газ, закрученный вокруг черной дыры, создает сильное излучение. (Излучение внутри черной дыры, конечно же, невидимо, так как оно находится за горизонтом событий.)

Последующие исследования 2021 года позволили получить изображение поляризованного света, окружающего черную дыру, который проливает свет на ее магнитные поля. Свет поляризуется, когда излучается в горячих и магнитных средах, таких как черная дыра. Неполяризованный и поляризованный свет имеют разную ориентацию и яркость.

Поляризованный вид «говорит нам, что излучение в кольце, безусловно, вызвано магнитными полями, расположенными очень близко к горизонту событий», — Моника Москибродска, координатор рабочей группы по поляриметрии EHT и доцент Радбаудского университета в Нидерланды, сообщили Space. com в 2021 году.

Коллаборация EHT создала возможные изображения Стрельца A*, используя трассировку лучей, которая предсказывает, как выглядят черные дыры, на основе общей теории относительности Эйнштейна.

(Изображение предоставлено: Ben Prather/EHT Theory Working Group/Chi-Kwan Chan)

Чтобы понять причудливую физику окружающей среды Sgr A*, команда визуализации использовала инструменты и модели для измерения наблюдаемых свойств. Они также разработали более упрощенные модели, «которые мы можем напрямую сопоставить с данными EHT», — сказал журналистам астрофизик из Гарвардского и Смитсоновского институтов Майкл Джонсон после того, как 12 мая 2022 года было объявлено о создании изображения черной дыры. — сказал Джонсон. «Это дает нам другую точку зрения и позволяет нам понять систематические ошибки обоих методов, потому что эти простые модели легче ограничить очень ограниченными данными».

Они работали с моделями двумя способами. Первый заключался в том, чтобы разделить данные по времени и сопоставить их с снимками черной дыры в действии, чтобы убедиться, что измерения не были «загрязнены» изменчивостью окружающей среды. Это было объединено в единую усредненную модель.

Вторая модель стремилась уместить все данные одновременно. «Здесь мы подходим к средней структуре изображения, а также к дополнительному источнику шума изменчивости, который находится поверх этого среднего значения», — сказал Джонсон. «Эта процедура очень похожа на то, что мы делали для создания изображений. Объединив все эти разные подходы, мы смогли точно охарактеризовать свойства кольца».

Сравнение снимков черных дыр в центре галактики M87 слева и в Млечном Пути справа.

(Изображение предоставлено коллаборацией EHT)

И Sgr A*, и M87 столкнулись со своими уникальными проблемами при получении изображений, отметил Винсент Фиш, член группы EHT, который также является ученым-астрономом Массачусетского технологического института.

Sgr A* намного меньше и гораздо более изменчива, чем M87, сказал он журналистам 12 мая 2022 года. «Материалы кружатся вокруг M87 в течение многих дней, но материал перемещается близко к горизонт Sgr A*», — сказал Фиш.

Чтобы «еще больше все усложнить», добавил он, Стрелец A* заблокирован большим количеством пыли в нашей собственной галактике, что затрудняет просмотр всего материала. «Это рассеивает радиоволны и размывает изображение. Но годы наблюдений на других длинах волн позволили астрономам частично смягчить последствия этого размытия».

Рентгеновские, инфракрасные и инфракрасные изображения Стрельца А*.

(Изображение предоставлено: рентген (Чандра), радио (EHT) и ИК (Хаббл))

EHT быстро развивается, чтобы производить больше научных данных. Сотрудничество направлено на добавление нескольких новых телескопов по всему миру для перехода от неподвижных изображений черных дыр к первым фильмам с высоким разрешением, к чему ученые стремились по крайней мере с 2019 года. в то, что мы называем «гибким наблюдением», — сказал Фиш журналистам 12 мая 2022 года. Цель состоит в том, чтобы собрать вместе новые телескопы примерно к 2024 году, хотя получение движущихся изображений может занять некоторое время. 0003

«Данные должны быть обработаны и, знаете ли, кто знает?» Добавлена ​​рыба. «Какие методы динамического изображения должны быть разработаны для этого фильма? Но [это произойдет] через несколько лет после этого, для M87».

Монтаж радиообсерваторий, образующих сеть Event Horizon Telescope (EHT), используемую для изображения центральной черной дыры Млечного Пути, Стрельца A*. К ним относятся Большая миллиметровая / субмиллиметровая решетка Атакамы (ALMA), Эксперимент Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), 30-метровый телескоп IRAM, Телескоп Джеймса Кларка Максвелла (JCMT), Большой миллиметровый телескоп (LMT), Субмиллиметровая решетка (SMA), Субмиллиметровый телескоп. (SMT) и Телескоп Южного полюса (SPT).

(Изображение предоставлено: ESO/M. Kornmesser. Изображения отдельных телескопов: ALMA: ESO APEX: ESO LMT: INAOE Archives GLT: N. Patel JCMT: EAO-W. Montgomerie SMT: D. Harvey 30m: N. Billot SPT : Википедия SMA: С. Р. Шимпф NOEMA: IRAM Пик Китт: Википедия Млечный Путь: Н. Райзингер (skysurvey.org))

Кампания EHT на 2022 год запланировала около недели дистанционных наблюдений. В марте коллаборация EHT предложила исследовать объекты, начиная от черных дыр и заканчивая галактиками и квазарами (имеется в виду сверхъяркие объекты с черными дырами) 9.0003

Стрельца A* в мартовском объявлении дразнили как потенциальную цель для наблюдений, и ученые также заявили, что планируют вернуться к съемке M87. Чиновники использовали методы дистанционного наблюдения в качестве меры безопасности, учитывая продолжающуюся пандемию COVID-19.

Визуализация гравитационного поля черной дыры.

(Изображение предоставлено Центром космических полетов имени Годдарда НАСА/Джереми Шнитман)

В то время как EHT создал потрясающие изображения черных дыр с земли, следующее поколение таких работ может быть получено в космосе. В 2019 году, астрономы из Университета Радбауд в Нидерландах заявили, что они, Европейское космическое агентство и другие в конечном итоге хотели бы разместить два-три спутника на орбите вокруг нашей планеты.

Их концепция называется Event Horizon Imager. Он работает, расширяя доступное расстояние между отдельными радиотелескопами до пределов, которые может обеспечить поверхность Земли. Теоретически большее расстояние может означать лучшее разрешение, что позволит в будущем получать еще более подробные изображения черных дыр.

Чтобы узнать больше о черных дырах, ознакомьтесь с нашим справочным руководством по черным дырам и посмотрите, куда ведут черные дыры. Мы также рассмотрели белые дыры, противоположность черных дыр, и то, как черные дыры повлияли на видеоигры. Возможно, вы захотите прочитать самые смелые идеи Стивена Хокинга о черных дырах, чтобы увидеть, насколько они странны на самом деле.

Элизабет Хауэлл, доктор философии, является штатным корреспондентом на канале космических полетов с 2022 года. Она была автором статей для Space.com (открывается в новой вкладке) в течение 10 лет до этого, с 2012 года. Как гордый Trekkie и канадец, она также занимается такими темами, как разнообразие, научная фантастика, астрономия и игры, чтобы помочь другим исследовать вселенную. Репортажи Элизабет с места событий включают в себя два запуска пилотируемых космических кораблей из Казахстана, три миссии шаттлов во Флориде и встроенные репортажи с моделируемой миссии на Марс в Юте. Она имеет докторскую степень. и магистр наук. получил степень бакалавра космических исследований в Университете Северной Дакоты и степень бакалавра журналистики в Карлтонском университете в Канаде. Элизабет также является инструктором по коммуникациям и науке после окончания средней школы с 2015 года. Ее последняя книга «Моменты лидерства от НАСА» написана в соавторстве с астронавтом Дэйвом Уильямсом. Элизабет впервые заинтересовалась космосом после просмотра фильма «Аполлон-13» в 19 лет.96, и все еще хочет когда-нибудь стать космонавтом.

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].

Астрономы показали первое изображение черной дыры в центре Млечного Пути | Space News

В четверг международная группа астрономов представила первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре нашей собственной галактики Млечный Путь, космического тела, известного как Стрелец A*.

Астрономы считают, что почти все галактики, в том числе и наша, имеют в центре гигантские черные дыры, откуда свет и материя не могут выйти, что крайне затрудняет получение их изображений. Свет хаотично изгибается и закручивается под действием гравитации, когда его засасывает в бездну вместе с перегретым газом и пылью.

Изображение, созданное международной группой ученых, известной как Event Horizon Telescope (EHT), является первым прямым визуальным подтверждением присутствия этого невидимого объекта и получено через три года после самого первого изображения черного дыра из далекой галактики.

На изображении изображена не сама черная дыра, потому что она совершенно темная, а светящийся газ, окружающий явление, которое в четыре миллиона раз массивнее Солнца, в ярком кольце искривляющегося света.

«Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили наше понимание того, что происходит в самом центре нашей галактики», — сказал ученый проекта EHT Джеффри Бауэр из тайваньской академии Sinica.

Бауэр также сказал в заявлении, предоставленном Национальным центром научных исследований Франции (CNRS), что наблюдения предложили «новое понимание того, как эти гигантские черные дыры взаимодействуют с окружающей средой».

Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.

Ферьял Озел из Аризонского университета назвал черную дыру «нежным гигантом в центре нашей галактики», объявив о новом изображении.

Стрелец A*, сокращенно Sgr A*, который произносится как «sadge-ay-star», получил свое название благодаря обнаружению в направлении созвездия Стрельца.

Его существование предполагается с 1974 года, когда в центре галактики был обнаружен необычный радиоисточник.

В 1990-х годах астрономы нанесли на карту орбиты ярчайших звезд вблизи центра Млечного Пути, подтвердив присутствие там сверхмассивного компактного объекта, работа, которая привела к Нобелевской премии по физике 2020 года.

Хотя присутствие черной дыры считалось единственным правдоподобным объяснением, новое изображение дает первое прямое визуальное доказательство.

Поскольку он находится на расстоянии 27 000 световых лет от Земли, на небе он кажется таким же размером, как пончик на Луне.

Для получения изображений такого далекого объекта потребовалось соединить восемь гигантских радиообсерваторий по всей планете, чтобы сформировать единый виртуальный телескоп «земного размера» под названием EHT.

Среди них 30-метровый (98,4-футовый) телескоп Института миллиметровой радиоастрономии (IRAM) в Испании, самая чувствительная одиночная антенна в сети EHT.

EHT смотрел на Sgr A* в течение нескольких ночей в течение многих часов подряд, подобно фотографии с длинной выдержкой.

Группа использовала тот же процесс, когда в 2019 году опубликовала первое изображение черной дыры. Она была получена из галактики, удаленной на 53 миллиона световых лет, и называется M87*, потому что находится в галактике Мессье 87.

Черная дыра Млечного Пути намного ближе, примерно в 27 000 световых лет от нас. Световой год составляет 5,9 триллиона миль (9,5 триллиона километров).

Две черные дыры имеют поразительное сходство, несмотря на то, что Sgr A* в 2000 раз меньше, чем M87*.

«Вблизи края этих черных дыр они выглядят поразительно похожими», — сказала Сера Маркофф, сопредседатель Научного совета EHT и профессор Амстердамского университета.

Оба вели себя так, как предсказывала общая теория относительности Эйнштейна 1915 года, согласно которой сила гравитации является результатом искривления пространства и времени, а космические объекты изменяют эту геометрию.

Несмотря на то, что Sgr A* намного ближе к нам, его визуализация представляла собой уникальную проблему.

Газ в окрестностях обеих черных дыр движется с одинаковой скоростью, близкой к скорости света. Но в то время как на орбиту более крупного M87* уходили дни и недели, он совершил облет Sgr A* всего за несколько минут.

Представление художника о черной дыре с аккреционным диском, плоской структурой материала, вращающейся вокруг черной дыры, и струей горячего газа [Файл: NASA/JPL-Caltech/Раздаточный материал через Reuters]

Исследователям пришлось разработать новые сложные инструменты для учет движущихся целей.

Полученное изображение, созданное более чем 300 исследователями из 80 стран в течение пяти лет, представляет собой среднее значение нескольких изображений, на которых видно невидимого монстра, скрывающегося в центре галактики.

Теперь ученые стремятся сравнить две черные дыры, чтобы проверить теории о том, как газы ведут себя вокруг них, плохо изученное явление, которое, как считается, играет роль в формировании новых звезд и галактик.

Исследование черных дыр, в частности их бесконечно малых и плотных центров, известных как сингулярности, где уравнения Эйнштейна не работают, может помочь физикам углубить свое понимание гравитации и разработать более продвинутую теорию.

Взгляните на сверхмассивную черную дыру Млечного Пути на первом в истории изображении

Первое изображение Стрельца A*, черной дыры в центре нашей галактики.
Предоставлено: Event Horizon Telescope Collaboration

>
Наука
>
Космос

Астрономы наконец-то увидели центр галактики Млечный Путь, разоблачив гигантскую черную дыру, небесный вихрь в 26 000 световых лет от Земли, который в противном случае должен быть скрыт от глаз.

Международная группа исследователей опубликовала в четверг снимок сверхмассивной черной дыры, известной как Стрелец A* 9.0111 , шпионили с помощью восьми связанных радиотарелок со всего мира, которые вместе могут проникать сквозь газовые облака в космическом пространстве. Хотя черные дыры по определению невидимы — свет не может двигаться достаточно быстро, чтобы вырваться из их тисков — Стрелец А* показал себя в виде черной тени, окруженной ярким свечением газа и обломков, кружащихся по ее периметру.

На фотографии показана область в глубоком космосе, напоминающая солнечное затмение — затемненный круг, окутанный сияющим красно-оранжевым пухом света. Изображение было раскрашено так, чтобы человеческий глаз мог его воспринимать.

Еще три года назад любое изображение черной дыры было просто художественной интерпретацией или компьютерной моделью того, как может выглядеть явление вращения, искривления пространства-времени. Этот объект, показанный на фотографии в начале этой истории, является реальным, каждый пиксель представляет собой геркулесову работу: сотни ученых из 80 учреждений по всему миру работают вместе, чтобы собирать, обрабатывать и собирать воедино фрагменты данных.

Твит мог быть удален
(откроется в новой вкладке)

Открытие также было опубликовано в научном журнале Astrophysical Journal Letters . Представители Event Horizon Telescope, международного сотрудничества 300 ученых, которые работали над подвигом, провели одновременные пресс-конференции по крайней мере в семи странах, чтобы поделиться новостями, включая Соединенные Штаты, в Национальном пресс-клубе в столице страны.

Изображение Стрельца А*, произносимое как «Стрелец А-Звезда», является монументальным достижением: уже второй раз ученые преодолевают барьер невидимости, чтобы увидеть черную дыру. Первое фото, опубликованное в апреле 2019 года., продемонстрировал черную дыру, которая находится в центре галактики Мессье 87, которую легче захватить из-за ее размера, несмотря на то, что она находится намного дальше, примерно в 53 миллионах световых лет. Астрономы говорят, что черная дыра, получившая название M87*, по размеру равна солнечной системе Земли, состоящей из восьми планет.

Второе фото служит убедительным подтверждением для научного сообщества, сказал Ферьял Озель, профессор астрономии и физики из Аризонского университета.

«Теперь мы знаем, что это не было совпадением — это не был какой-то аспект окружающей среды, который оказался похожим на кольцо, которое мы ожидали увидеть», — сказала она на новостном мероприятии в Вашингтоне, округ Колумбия. «Теперь мы знайте, что в обоих случаях то, что мы видим, является сердцем черной дыры, точкой невозврата. Эти два изображения кажутся похожими, потому что они являются следствием фундаментальных сил гравитации».

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:

Астрономы увидели первую сверхмассивную черную дыру, которая растет

• Черные дыры, рейтинг

• Что на самом деле происходит на этой загадочной фотографии черной дыры?

• Завораживающее изображение черной дыры показывает магнитное поле

• НАСА показывает массивную черную дыру, оставляющую следы огненной плазмы в космосе A* (находится в центре нашей галактики Млечный Путь).
  Предоставлено: Национальный научный фонд / Кейи «Оникс» Ли

  Стрелец A* , или Sgr A* для краткости значительно меньше, около 27 миллионов миль в поперечнике, но это не мелочь. По оценкам ученых, она в 4 миллиона раз массивнее Солнца. Чтобы сделать трудное для понимания число еще более непостижимым, представьте себе следующее: масса Солнца равна 333 000 единиц Земли.

  Его дом Млечный Путь, спиральная галактика, довольно плоская, но центр погружается туда, где находится сверхмассивная черная дыра. Вокруг него звезды, мчащиеся в разных направлениях. Но дыра, часто антропоморфизированная в поп-культуре как космический монстр, на самом деле довольно «нежна», говорят исследователи, потребляя относительно мало из окружающей среды.

  Черные дыры — одни из самых неуловимых объектов в открытом космосе. Наиболее распространенный вид, называемый звездной черной дырой, часто считается результатом гибели огромной звезды в результате взрыва сверхновой. Затем вещество звезды схлопывается само на себя, сгущаясь в относительно маленькую область.

  Но то, как образуются сверхмассивные черные дыры, в миллионы и миллиарды раз массивнее Солнца, еще более загадочно, чем типичные звездные черные дыры. Многие астрофизики и космологи считают, что эти гиганты скрываются в центре практически всех галактик. Недавние наблюдения космического телескопа Хаббл подтвердили теорию о том, что сверхмассивные черные дыры зарождаются в пыльных ядрах галактик со вспышками звездообразования, где быстро образуются новые звезды, но ученые все еще пытаются решить эту проблему.

  Черные дыры не имеют поверхностей, как планеты или звезды. Вместо этого у них есть граница, называемая «горизонтом событий». Это точка невозврата. Если что-то подлетит слишком близко, оно упадет внутрь, так и не ускользнув от гравитационного притяжения дыры.

  Перед прорывным изображением от 12 мая команда Event Horizon Telescope опубликовала первую фотографию черной дыры в галактике Мессье 87 в апреле 2019 года.
  Кредит: Чип Сомодевилла / Getty Images

  Если M87* является доказательством того, что черные дыры не были научной фантастикой, то Sgr A* является свидетельством десятилетий развития наблюдательной науки. До первой фотографии черной дыры ученые делали вывод о ее присутствии в космосе, обнаруживая ее воздействие на близлежащие звезды и газ. Альберт Эйнштейн, чья общая теория относительности предсказала появление черных дыр более века назад, и Стивен Хокинг, космолог, посвятивший большую часть своей карьеры математическому доказательству их существования, входят в число многих фигур, которые проложили путь к откровению, сделанному в четверг.

  
  Если M87* является доказательством того, что черные дыры не были научной фантастикой, то Sgr A* является свидетельством десятилетий развития наблюдательной науки.
  

  Sgr A* волнует ученых, потому что она обычная, сказал Майкл Джонсон из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. центральная сверхмассивная черная дыра является представителем многих других во Вселенной, что позволяет экспертам больше узнать об этих загадочных космических объектах.

  Несмотря на их визуальное сходство — пылающий пончик против другого пылающего пончика — две черные дыры не могут быть более разными, утверждают ученые. М87* накапливает вещество со значительно большей скоростью, но центральная черная дыра Млечного Пути меняет свой внешний вид быстрее: газу требуется всего несколько минут, чтобы совершить полный оборот вокруг нее, в то время как обращение вокруг своей предшественницы длится около двух недель.

  Более того, первая сфотографированная черная дыра испускает огромную струю излучения, которая простирается до края ее галактики, в то время как Стрелец A* этого не делает.

  Чтобы собрать огромное количество данных, необходимых для обработки нового изображения, Телескоп Event Horizon использовал технику, называемую интерферометрией с очень длинной базой, которая синхронизирует обсерватории по всему миру и использует вращение Земли для формирования одной виртуальной планеты. телескоп больших размеров. По данным организации, вместе инструменты могли видеть небо наравне с тем, что необходимо для чтения газеты в Нью-Йорке из Парижа.

  Во время объявления о черной дыре в 2019 году сотрудники Event Horizon Telescope заявили, что они также пытались создать изображение этой сверхмассивной черной дыры, но команда не смогла получить четкое изображение. Будучи одной из наиболее изученных сверхмассивных черных дыр во Вселенной, она разочаровала многих астрофизиков, которые жаждали заглянуть в собственный пуп нашей галактики.

  «Лично я познакомился с ним 20 лет назад, полюбил его и с тех пор пытался понять», — сказал Озель в четверг.

  На этот раз ученые добавили телескоп Южного полюса, который не использовался на фотографии M87*, к массиву виртуальных телескопов, чтобы улучшить разрешение своих изображений. Исследователи собрали пять петабайт данных, около 2,5 триллионов страниц печатного текста, чтобы уловить хотя бы проблеск этой черной дыры, сказал Дом Пеше, член команды телескопа.

  Иными словами, это количество данных, эквивалентное примерно 100 миллионам видео TikTok, сказал Винсент Фиш, научный сотрудник обсерватории Хейстек Массачусетского технологического института. Это слишком много для потоковой передачи через Интернет, поэтому ученым пришлось отправить сотни жестких дисков в два центра в Западном Массачусетсе и Бонне, Германия, где суперкомпьютеры могли обрабатывать необработанные данные.

  Авторы и права: Даниэль Михалик / Национальный научный фонд

  Правда, фото Sgr A* размыто. Джонсон сравнил размытие с взглядом сквозь матовое стекло. Радиоволны, содержащие важные детали изображения, рассеиваются, из-за чего четкие очертания дыры больше напоминают желейное кольцо. По его словам, чтобы исправить это, телескопы должны быть либо дальше друг от друга, либо достигать более высоких частот.

  «Мы не думаем, что черная дыра на самом деле является размытым изображением на небе», — сказал Джонсон. «Мы просто на грани разрыва здесь».

  
  «Мы не думаем, что черная дыра на самом деле является размытым изображением на небе».
  

  При финансовой поддержке Национального научного фонда и других групп ученые планируют усовершенствовать свои технологии, чтобы сделать изображение значительно более четким.

  Еще одним следующим шагом сотрудничества является попытка превратить эти неподвижные изображения в видео, чтобы ученые могли наблюдать, как газ падает к горизонту событий черных дыр. По их словам, этот проект может быть завершен где-то после 2024 года.

  Но на случай, если кого-то не впечатлит еще один пылающий пончик, Кэти Боуман, доцент кафедры астрономии Калифорнийского технологического института, напомнила, сколько данных содержится в этой картинке.

  «Это изображение на самом деле одно из самых четких изображений, которые вы когда-либо видели», — сказала она.

  Больше
  Инновации

  ---

  Paypigs должны думать о том, как они будут продолжать свою подписку.

  
  15 часов назад
  

  Дайна Макалпайн

  ---

  Вы можете узнать информацию о бюллетенях в приложении и даже поместить наклейку «Я голосовал» в свой профиль.

  
  13.10.2022
  

  Анна Айовин

  ---

  Выделения могут быть различной текстуры, запаха и цвета в зависимости от того, что происходит с вашим телом.

  
  13.10.2022
  

  Кэти Баскервиль

  ---

  Приближается зима, а вместе с ней и ваши бывшие.

  
  11.10.2022
  

  Анна Йовин

  ---

  Начиная с этой недели, вы тоже можете отправиться на Бантр. Поверь в это.

  
  10.10.2022
  

  Анна Айовин

  ---

  Новое исследование показывает, что со временем они адаптировались и стали лучше.

  
  12.10.2022
  

  Сесили Моран

  ---

  Возможно, вы слышали об их родительском космическом камне: комете Галлея?

  
  12.10.2022
  

  Майк Перл

  ---

  Это первая Нобелевская премия, которая будет вручена на этой неделе.

  
  03.10.2022
  

  Шеннон Коннеллан

  ---

  Самки обезьян более избирательны со своими камнями.

  
  28.08.2022
  

  Анна Айовин

  ---

  Какая абсолютная единица.

  
  21.08.2022
  

  Тим Марчин

  ---

  Всем горячо приветствовать Темного Лорда.

  
  13 часов назад
  

  Белен Эдвардс

  ---

  Личность Незнакомца почти установлена.

  
  20 часов назад
  

  Белен Эдвардс

  ---

  Застрял на «Wordle» #482? Вот несколько советов и приемов, которые помогут вам найти ответ.

  
  10 часов назад
  

  Команда Mashable

  ---

  Впереди много спойлеров.

  
  11.10.2022
  

  Ясмин Хамаде

  ---

  «Никто не хочет трахаться с Ларри Дэвидом».