Содержание
Властелин колец из космоса. Ученые нашли яркую особенность у самой известной черной дыры
Новый снимок черной дыры в центре гигантской галактики М87 позволил ученым обнаружить яркое фотонное кольцо.
Related video
Международная группа ученых обновила первое в истории изображение черной дыры. В результате они смогли обнаружить фотоны (частицы света), которые из-за сильной гравитации черной дыры делают несколько оборотов вокруг горизонта событий объекта, прежде чем вырваться из ее «объятий». Таким образом они формируют фотонное кольцо, сообщает Space.
Первое в истории изображение черной дыры ученые сделали в 2019 году с помощью проекта Event Horizon Telescope, который объединяет десятки телескопов по всему миру. Это была фотография сверхмассивной черной дыры, которая весит примерно как 6,5 млрд Солнц. Эта черная дыра находится в центре гигантской эллиптической галактики Мессье 87 или M87, которая находится на расстоянии в 55 млн световых лет от нас.
Первое в истории изображение черной дыры ученые сделали в 2019 году с помощью проекта Event Horizon Telescope, который объединяет десятки телескопов по всему миру.
Это была фотография сверхмассивной черной дыры, которая весит примерно, как 6,5 млрд Солнц
Фото: ESO
Полученная фотография подтвердила теоретические предсказания того, как должны выглядеть сверхмассивные черные дыры. На ней было видно яркое кольцо из вещества, которое окружает границу черной дыры, горизонт событий, преодолев которую обратно уже не может выйти никакое вещество, в том числе и свет.
Все эти годы ученые пытались обнаружить еще одну скрытую особенность этой черной дыры – тонкое кольцо из фотонов, которые пытаются преодолеть гравитационное влияние черной дыры, которое называется фотонным кольцом. В результате обработки и обновления исходного изображения сверхмассивной черной дыры ученым удалось это сделать.
Все эти годы ученые пытались обнаружить еще одну скрытую особенность этой черной дыры – тонкое кольцо из фотонов, которые пытаются преодолеть гравитационное влияние черной дыры, которое называется фотонным кольцом.
В результате обработки и обновления исходного изображения сверхмассивной черной дыры ученым удалось это сделать
Фото: space.com
Также ученые в ходе нового исследования смогли обнаружить четкий след релятивисткой струи, которую выпускает эта черная дыра. Считается, что эта струя появляется в результате взаимодействия черной дыры и окружающего ее аккреционного диска. Этот диск из вещества, которое притягивает к себе черная дыра, чтобы потом его поглотить.
По словам Эйвери Бродерика из Университета Ватерлоо, Канада, черная дыра в центре галактики М87 часто выпускает такие релятивистские струи, так как поглощает вещество в огромном количестве. По сравнению с ней, черная дыра Стрелец А* в центре нашей галактики просто «мелкий воришка вещества». «Наша» черная дыра поглощает так мало вещества, что это потребление можно сравнить с принятием в пищу человеком одного рисового зерна за 1 млн лет.
Кстати, благодаря проекту Event Horizon Telescope ученые смогли впервые получить изображение черной дыры Стрелец А*, как уже писал Фокус. На сегодня эти два изображения черных дыр являются пока единственными снимками этих объектов.
Сверхмассивная черная дыра Стрелец А* в центре Млечного Пути
Фото: ESO
Фокус уже писал о том, что с помощью черных дыр ученые хотят измерить точную скорость расширения Вселенной.
Также Фокус писал о том, что ученые выяснили, каким образом появились самые первые черные дыры во Вселенной.
Увидеть невидимое: астрономы поймали в телескоп одинокую черную дыру
Срочная новость
Научные события — итоги 2022. Ежегодный рейтинг телеканала «Наука»
Научные события — итоги 2022. Ежегодный рейтинг телеканала «Наука»
Shutterstock
Загадочный космический объект удалось засечь случайно — это помогло разработать новый метод для поиска одиночных черных дыр.
Черные дыры — это то, что остается после смерти крупных звезд и коллапса их ядер. Они невероятно плотные с очень сильной гравитацией, которую не может покинуть даже свет, чтобы объект стал видимым. Может показаться, что черные дыры невидимы по определению. Но их все же можно обнаружить по тому, как они взаимодействуют с другими объектами во Вселенной.
Существует два метода. В «рентгеновских двойных звездах», где звезда и черная дыра вращаются вокруг общего центра, испуская рентгеновские лучи, гравитационное поле черной дыры может притягивать материал своего компаньона. Горячий материал ярко светится в рентгеновском свете, а затем исчезает. Также можно обнаружить пары черных дыр, когда они сливаются вместе, закручиваясь по спирали и испуская короткие вспышки гравитационных волн, которые представляют собой рябь в пространстве-времени.
В 2019 году астрономы сделали первое в истории непосредственное фото черной дыры благодаря светящемуся в ее присутствии материалу. Однако большинство черных дыр — одиночки, которые дрейфуют в космосе, ни с чем не взаимодействуя. Это затрудняет их обнаружение.
Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает, что массивные объекты будут искривлять свет, когда он проходит мимо них. Это означает, что любой свет, проходящий очень близко к невидимой черной дыре, но недостаточно близко, чтобы оказаться внутри, будет преломляться подобно свету, проходящему через линзу. Эффект называется гравитационным линзированием. Его можно заметить, когда космический объект оказывается на одной линии с объектом заднего плана, преломляя его свет последнего. Этот метод уже используется для изучения космоса: от скоплений галактик до планет вокруг других звезд.
Авторы нового исследования как раз применили гравитационное линзирование для поиска черных дыр. Научная статья пока вышла только в препринте, ей предстоит рецензирование, она принята в Astrophysical Journal.
Кратко об открытии сообщает Conversation.
Все началось с того, что ученые из Открытого университета (Великобритания) заметили свет от далекой звезды, который внезапно увеличился, ненадолго сделался ярче, а затем вернулся к нормальному состоянию. Однако они не заметили какой-либо объект на переднем плане, который создал бы гравитационное линзирование. Возможно, объект был одинокой черной дырой, которую никогда раньше не видели. Но это могла быть и просто слабая звезда.
Исследователи в течение шести лет, измеряли, как далеко движется вспыхнувшая звезда. Они рассчитали массу и расстояние до объекта, вызвавшего эффект линзы. В результате выяснилось, что его масса примерно в семь раз превышает массу нашего Солнца и он находится на расстоянии около 5000 световых лет. По космическим меркам это относительно близко. Звезда такого размера и с такого близкого расстояния должна была быть хорошо видна. Поскольку такого нет, астрономы пришли к выводу, что это одиночная черная дыра.
Современные телескопы с широким обзором позволят массово исследовать явления, которые меняются очень быстро.
Невидимым черным дырам Галактики будет гораздо труднее спрятаться. Вместо того чтобы праздновать обнаружение одной, получится найти их так много, что это станет рутиной. Это позволит заполнить пробелы в понимании гибели звезд и образования черных дыр.
На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации
Внеземное
Остальные теги
Расскажите друзьям
Разбор скелета собаки
Сергей Каинов, Гнёздово Project
Разрубленная собака и чуть-чуть золота: в Гнездове завершены раскопки двух курганов X в.
Korea Institute of Fusion Energy
Корейский термоядерный реактор разогрелся в 7 раз сильнее Солнца, работая в течение 24 секунд
East News
Кто мы и откуда: за что в этом году присудили Нобелевскую премию по медицине и физиологии
Shutterstock
Найдено физиологическое объяснение того, почему зимой люди чаще болеют простудами
Установка для создания атомного лазера
Scixel
Физики создали атомный лазер, который может работать вечно
Хотите быть в курсе последних событий в науке?
Оставьте ваш email и подпишитесь на нашу рассылку
Ваш e-mail
Нажимая на кнопку «Подписаться», вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Черная дыра в центре галактики Млечный Путь, полученная телескопом Event Horizon НАСА
В четверг было получено первое изображение сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, дающее первое прямое визуальное свидетельство существования «мягкого гиганта», который находится в центре нашей галактика.
Фотография, на которой показана пустота овальной формы, окруженная ярким кольцом светящегося газа, является лишь вторым изображением черной дыры и первым, на котором подробно видна огромная структура, получившая название Стрелец А. *, в ядре Млечного Пути.
«В течение десятилетий астрономы задавались вопросом, что находится в центре нашей галактики, вытягивая звезды на узкие орбиты из-за своей огромной гравитации», — говорится в заявлении Майкла Джонсона, астрофизика из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.
Теперь у ученых есть первое прямое изображение, подтверждающее, что Стрелец A* действительно является черной дырой.
Исследование проводилось международной группой астрономов, известной как Телескоп горизонта событий, в которую входят более 300 ученых из 80 различных учреждений по всему миру.
Результаты были опубликованы в четверг в специальном выпуске The Astrophysical Journal Letters.
Стрелец A* находится на расстоянии около 27 000 световых лет и в 4 миллиона раз массивнее Солнца.
Считается, что почти все галактики содержат черную дыру в центре, но, поскольку эти гиганты не излучают свет, астрономам сложно получить их прямое представление.
Стрелец A* полностью темный, но на снимке запечатлено светящееся кольцо вокруг скрытого центра — то, что астрономы идентифицировали как характерную тень черной дыры, — сказал Ферьял Озель, профессор астрономии и астрофизики в Аризонском университете и член исследовательская группа.
Наблюдения показывают, как черные дыры «поедают», поглощая близлежащий газ и преломляя свет своей мощной гравитацией, добавила она.
«Свет, исходящий от горячего газа, вращающегося вокруг черной дыры, кажется нам ярким кольцом», — сказал Озель. «Свет, который находится слишком близко к черной дыре — достаточно близко, чтобы быть поглощенным ею — в конечном итоге пересекает ее горизонт и оставляет после себя только темную пустоту в центре».
Изображение было получено с помощью восьми радиотелескопов по всему миру, которые работали как одна гигантская обсерватория.
Этот метод включал соединение «пар телескопов, которые находятся очень далеко друг от друга, в эквивалент телескопа размером с планету», — сказал Винсент Фиш, научный сотрудник обсерватории Хейстек Массачусетского технологического института в Массачусетсе.
Сеть радиотелескопов позволила астрономам наблюдать за Стрельцом A* с разных расстояний и под разными углами, предоставляя ключевые детали, которые можно было собрать воедино, чтобы сформировать целостную картину. По словам Кэти Боуман, доцента вычислительной техники и математических наук Калифорнийского технологического института, этот процесс похож на прослушивание песни, сыгранной на пианино с отсутствующими клавишами.
«Поскольку мы не знаем, когда следует нажимать недостающие клавиши, существует бесконечное количество возможных мелодий, которые могут играть», — сказала она. «Тем не менее, с достаточным количеством функционирующих клавиш наш мозг часто может заполнить пробелы, чтобы правильно распознать песню».
Наблюдения Телескопа Event Horizon могут помочь ученым узнать, как черные дыры поглощают свет и материю вокруг себя, что может помочь исследователям понять, как сверхмассивные черные дыры формируются и вырастают до таких чудовищных размеров.
В 2019 году та же команда Event Horizon Telescope опубликовала первое изображение черной дыры под названием M87*, которая находится в центре галактики Мессье 87, на расстоянии более 53 миллионов световых лет от нас.
Исследователи говорят, что две черные дыры выглядят одинаково, несмотря на то, что Стрелец A* более чем в 1000 раз меньше и менее массивен, чем черная дыра в ядре Мессье 87.
Боуман назвал это «удивительным» — наконец-то увидеть, что находится в сердце нашей галактики.
«Это просто супер захватывающе», сказала она. «Я имею в виду, что может быть круче, чем увидеть черную дыру в центре нашего Млечного Пути?»
Дениз Чоу — репортер NBC News Science, специализирующийся на общей науке и изменении климата.
Астрономы сделали первое изображение огромной черной дыры Млечного Пути
В центре галактики Млечный Путь находится массивное загадочное существо, оказывающее сильное влияние на звезды вокруг него и на воображение астрономов.
Теперь у ученых есть первая в истории фотография огромной силы в центре нашей галактики: Стрелец А*, сверхмассивная черная дыра с массой в 4 миллиона солнц.
Изображение, представленное в четверг, было получено сетью из восьми радиообсерваторий в шести местах по всему миру. Вместе они образуют практический эквивалент телескопа размером с Землю, предназначенного для наблюдения за некоторыми из самых загадочных и загадочных объектов во Вселенной.
Сфотографировать черную дыру — это исключительный подвиг, поскольку ее особенностью является то, что ничто в пределах ее гравитационной хватки не может ускользнуть, включая свет.
Но астрономы могут видеть кольцеобразную границу, известную как горизонт событий, и за ней золотое прозрачное кольцо перегретого газа и искривляющегося света, огибающее край точки невозврата черной дыры.
«Что может быть круче, чем увидеть черную дыру в центре нашего Млечного Пути?» сказала Кэти Боуман, профессор вычислительной визуализации Калифорнийского технологического института и член международной команды телескопа.
Результаты были опубликованы в четверг в Astrophysical Journal Letters.
Черные дыры — самые плотные объекты во Вселенной. Когда гигантская звезда взрывается последней, драматической сверхновой, ее коллапс создает крошечный сгусток материи, настолько плотный, что его гравитационное притяжение искажает ткань пространства и времени вокруг него.
Ученые давно подозревали, что сверхмассивные черные дыры находятся в центре каждой галактики, включая нашу. Тем не менее, несмотря на свои колоссальные размеры, они неуловимы во вселенной, наблюдаемые только по их влиянию на окружающие их объекты.
Получение изображения объекта, от которого не может исходить свет, — это монументальная задача, которую консорциум Event Horizon Telescope поставил перед собой в 2009 году. Эта работа включает в себя совместную работу более 300 ученых и инженеров из 80 учреждений по всему миру.
Потребовалось десятилетие, чтобы сделать первую фотографию черной дыры в центре галактики Мессье 87, удаленной примерно на 55 миллионов световых лет (черная дыра также известна как M87*).
Его горизонт событий составляет почти 25 миллиардов миль в ширину, а его масса примерно равна 6,5 миллиардам солнц.
Хотя Стрелец A* — произносится как «Стрелец A-звезда» и для краткости известен как Sgr A* — находится всего в 27 000 световых лет от Земли, его масса составляет менее 0,1% от массы M87*. Если бы он не был удобно расположен в нашей собственной галактике, его было бы почти невозможно сфотографировать. Боуман сравнил это с тем, что стоит в Лос-Анджелесе и фотографирует крупицу соли в Нью-Йорке.
«Это более мягкая, более совместная черная дыра, чем мы надеялись», — сказал Ферьял Озел, астроном из Университета Аризоны и член-основатель консорциума телескопов. «Мы любим нашу черную дыру».
Действительно, эти фотографии являются самым убедительным доказательством общей теории относительности Эйнштейна. В частности, у Sgr A* размер и форма кольца, окружающего горизонт событий, замечательно согласуются с тем, что ученые предсказали на основе теории Эйнштейна.
«Они такие разные во многих отношениях, но на самом деле одна и та же теория гравитации объясняет» форму обоих изображений, — сказал Боуман. «И это большой результат. На самом деле очень интересно, что они очень похожи».
Сверхмассивная черная дыра слева находится в центре галактики Мессье 87. Тот, что справа, находится в центре нашего Млечного Пути.
(Сотрудничество EHT)
Популярная школьная модель черной дыры предлагает полезный способ визуализации этого космического явления. Представьте себе ткань пространства-времени в виде туго натянутого листа полиэтиленовой пленки, а Землю в виде теннисного мяча, упавшего в его центр. Мяч создаст небольшую кривую в фильме, точно так же, как наша относительно скромная планета делает пространство-время. Однако стальной шарик согнет пленку намного сильнее. Если мяч достаточно тяжелый, пленка провиснет настолько, что любые другие объекты неизбежно скатятся вниз к самому тяжелому. Вот что черные дыры делают со временем и пространством.
«Черные дыры — это не большие космические пылесосы, которыми их любит изображать Голливуд, — сказал Боуман.
Меньший по размеру и менее эффективный Sgr A*, скорее всего, лучше представляет типичную черную дыру во Вселенной, чем сверхмассивная M87*, сказал Боуман.
Астроном из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Андреа Гез получила Нобелевскую премию в 2020 году за открытие Sgr A*. Изображение, полученное EHT, было «замечательно похоже» на сверхмассивную черную дыру, которая, как предполагала она и ее коллеги, находилась в центре этой галактики.
«Есть предсказание, что вы должны увидеть эту концентрацию света вокруг черной дыры, сразу за горизонтом событий, и что вы действительно можете увидеть это замечательно», — сказал Гез.
Чтобы сфотографировать черную дыру с помощью одного телескопа, потребовался бы объектив
шириной 13 миллионов метров — другими словами, телескоп размером с саму Землю.
Телескоп Южного полюса на Южнополярной станции Амундсен-Скотт Национального научного фонда в Антарктиде — это самое экстремальное место из восьми телескопов массива телескопов Event Horizon.
(Джунхан Ким / Университет Аризоны)
Вместо этой логистической невозможности телескоп Event Horizon собирает данные через восемь радиообсерваторий в Гренландии, Антарктиде и шести точках между ними, синхронизированные с атомными часами. Поскольку Земля вращается, обсерватории рассматривают свою цель под множеством углов.
Гламурный снимок Sgr A * был получен из 5 петабайт данных, что эквивалентно 100 миллионам TikTok, сказал член EHT Винсент Фиш из обсерватории Haystack MIT. Опубликованное изображение представляет собой среднее значение нескольких изображений, извлеченных из этих данных.
Коллаборация EHT создала серию изображений Стрельца A*, а затем усреднила их для получения единого изображения.
(Бен Пратер / Рабочая группа по теории EHT; Чи-Кван Чан)
Еще два десятилетия назад «я думал, что мы никогда не увидим таких картинок. Это было бы слишком сложно», — сказал Дэниел Стерн, астрофизик, изучающий черные дыры в Лаборатории реактивного движения НАСА в Ла-Каньяда-Флинтридж.