Содержание
«Абсолютный монстр»: ученым впервые удалось сфотографировать горизонт событий черной дыры
- Николай Воронин
- Корреспондент по вопросам науки
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, EHT Collaboration
Подпись к фото,
Масса этой черной дыры превышает солнечную в 6,5 млрд раз
Сенсационное заявление сделали европейские ученые: им удалось впервые сделать фотографию черной дыры — сверхмассивного коллапсара в далекой галактике Messier 87, находящейся в скоплении Девы.
Расстояние до этой черной дыры — около 50 млн световых лет, или почти 500 квинтиллионов (500 миллионов триллионов) километров. Чтобы ее сфотографировать, потребовалась сеть из восьми телескопов, расположенных на разных континентах.
«То, что мы видим [на снимке], — больше по размеру, чем вся наша Солнечная система, — пояснил Би-би-си профессор Университета Неймгена в Нидерландах Хейно Фальке.
— Масса этой черной дыры превышает солнечную в 6,5 млрд раз».
«Это одна из самых массивных черных дыр, которые в принципе могут существовать, — добавил профессор. — Абсолютный монстр, чемпион Вселенной в сверхтяжелом весе».
Для просмотра этого контента вам надо включить JavaScript или использовать другой браузер
Подпись к видео,
Ученые впервые сфотографировали черную дыру
Это настолько важная новость для всего научного мира, что журналистам объявили о ней на пресс-конференции, которую одновременно провели сразу в шести городах: в Брюсселе, Вашингтоне, Сантьяго-де-Чили, Тайбэе, Токио и Шанхае — на четырех языках.
Дело в том, что до сегодняшнего дня все наши представления о черных дырах были исключительно теоретическими. Само их реальное существование было лишь научной гипотезой — пусть и очень убедительной.
Русская служба Би-би-си постаралась (как можно проще) ответить на самые очевидные возникающие вопросы.
Ученые что, не знали, существуют ли черные дыры на самом деле?
Автор фото, DR JEAN LORRE/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Подпись к фото,
Астрономы давно подозревали, что в центре галактики М87 находится супермассивная черная дыра, однако черное пятно в центре этого снимка — не сам коллапсар, а массивное скопление быстро движущихся звезд
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
Строго говоря, да, не знали — точнее, не были уверены. И уж точно ни одной не видели — до сегодняшнего дня. Существовали лишь убедительные косвенные доказательства.
На бытовом уровне это можно сравнить с громом и молнией. Мы знаем, что разряд молнии порождает мощную ударную волну, которую мы воспринимаем как гром, и одно без другого существовать не может.
Однако молния может быть скрыта за толстым слоем облаков или высотными зданиями, и тогда мы слышим только удар грома, а самой молнии не видим — но можем с уверенностью предположить, что она была. Хотя и не можем полностью исключить другие объяснения.
Примерно так же и с черными дырами. Их существование было предсказано более общими научными теориями (впервые — еще в конце XVIII века) и с тех пор многократно подтверждено расчетами. Но «вещественных доказательств» у ученых не было — а теперь есть.
Кстати, ровно по такому же принципу физики десятилетиями прицельно искали предсказанные ранее гравитационные волны и бозон Хиггса. И в итоге — после десятилетий поисков — нашли и то и другое.
Автор фото, NASA
Подпись к фото,
До сегодняшнего дня все изображения черных дыр — как эта картинка — были лишь рисунками художников
«Значимость нашего открытия состоит в том, что оно превратило математический концепт горизонта событий, который обычно представляет собой написанные на доске формулы, в реальный объект — во что-то, что можно проверить, измерить и наблюдать», — заявил один из руководителей проекта Лучано Реццола.
Что мешало сделать фотографию раньше?
Штука в том, что увидеть черную дыру попросту невозможно — ни невооруженным глазом, ни с помощью аппаратуры. Поэтому она и называется черной.
Мы видим те или иные объекты, когда отраженные от них лучи света попадают на светочувствительные рецепторы в наших глазах. В отсутствие света зрение становится совершенно бесполезным.
Представьте себе, что вы находитесь в абсолютно темной комнате, куда не проникает никакой свет. Что вы увидите вокруг? Ничего. Темноту. Даже если пространство вокруг вас заставлено вещами, вы можете их нащупать — но не увидеть.
В комнате вы можете воспользоваться прибором ночного видения: он улавливает невидимое инфракрасное излучение и переводит его в видимую часть спектра.
Однако в случае с черной дырой ее притяжение так велико, что преодолеть его не может никакое излучение, доступное нашим телескопам — ни радиоволны, ни рентгеновское излучение, ни гамма-лучи, — не говоря уже про видимый солнечный свет.
Так что улавливать попросту нечего.
Как же удалось сфотографировать то, что невозможно увидеть никакой аппаратурой?
Строго говоря, на фотографии не сама черная дыра, а ее «внешняя оболочка» — точка невозврата, также известная как горизонт событий.
Так называется область пространства-времени, внутри которой гравитация черной дыры уже не дает вырваться наружу никакой информации, но снаружи у лучей еще есть возможность избежать притяжения.
Автор фото, Science Photo Library
Подпись к фото,
Черная дыра обладает огромной массой — и сильно искривляет вокруг себя время и пространство
Уловить и сфотографировать эти лучи — прошедшие по самому краю горизонта событий, но не поглощенные черной дырой — на протяжении многих лет пытался проект Event Horizon Telescope (EHT). Это сложная сеть радиотелескопов, расположенных на разных континентах и совместно анализирующих информацию.
Задача эта не из простых.
Время и пространство вокруг черной дыры сильно искривлены, а кроме того, ее окружает плотное облако космической пыли и газа.
Однако после нескольких лет сбора и анализа информации это, наконец, удалось сделать.
Автор фото, Katie Bouman
Подпись к фото,
Жесткие диски с информацией, собранной телескопами
Собранной информации было так много, что переслать ее по интернету было просто невозможно: сотни жестких дисков пришлось свозить самолетами в аналитические центры в Бонне и Бостоне.
«Нам удалось сделать то, что казалось предыдущему поколению невозможным», — заявил руководитель проекта, профессор Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики Шеперд Дойлеман.
Так что же на снимке?
Как объясняет профессор Фальке, идеально круглую черную дыру окружает «огненное кольцо» — это устремляющийся в нее горячий газ, разогретый до невероятных температур.
Газ светится так сильно, что затмевает по яркости несколько миллиардов звезд, расположенных в той же галактике, — поэтому его можно увидеть с Земли.
Сама черная окружность — это область внутри горизонта событий, откуда свет вырваться уже не может. Там перестают действовать все привычные нам законы физики.
Что дальше?
Уже несколько лет та же команда ученых пытается сфотографировать ближайший к нам подобный объект — сверхмассивную черную дыру Стрелец A*, находящуюся в центре нашей галактики Млечный путь.
Расстояние до нее от Земли составляет «всего» около 26 тысяч световых лет, а масса превышает солнечную примерно в 4,3 млн раз — в тысячу с лишним раз меньше, чем черная дыра в скоплении Девы.
Как ни странно, сделать этот снимок намного сложнее, чем сфотографировать черную дыру в далекой галактике, поскольку «огненное кольцо» в центре Млечного пути меньшего размера и не такое яркое.
Автор фото, AFP
Подпись к фото,
Этот снимок был сделан телескопом Европейской Южной обсерватории в октябре прошлого года и лишь подкрепил гипотезу ученых о том, что в центре нашей галактики Млечный Путь также находится сверхмассивная черная дыра — но самой дыры на фото так и не видно
Хотите узнавать обо всем самом важном и интересном через мессенджер? Тогда подписывайтесь на наш Telegram-канал.
***
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.
астрономов сделали самое детальное фото черной дыры — посмотрите, какие магнитные поля питают ее здесь
Два года назад астрономам впервые удалось сфотографировать черную дыру. Команда, стоящая за проектом Event Horizon Telescope , была награждена премией за прорыв, известной как Оскар науки, за свои усилия, а Музей современного искусства в Нью-Йорке приобрел изображение в виде струйного отпечатка.
Теперь те же самые астрономы сделали самую подробную на сегодняшний день фотографию черной дыры, одной из самых загадочных особенностей Вселенной, которая когда-то считалась ненаблюдаемой.
В поляризованном свете расплывчатое кольцо света на исходном изображении теперь в фокусе, с четкими линиями, закручивающимися к центру того, что кажется бездонной ямой, засасывающей все и вся в пределах досягаемости.
«Это все равно, что надеть поляризованные солнцезащитные очки в яркий солнечный день — вы вдруг можете увидеть, что происходит», — сказал астроном Шеперд Доулман из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики New York Times .
Телескоп Event Horizon был разработан для получения изображений черной дыры. На изображении виден свет вокруг границы черной дыры. Изображение предоставлено телескопом Event Horizon.
Черная дыра представляет собой поле материи настолько плотное, что даже лучи света не могут избежать ее гравитационного притяжения. Но поскольку черная дыра неумолимо втягивает газ, пыль и звезды, некоторая часть света выбрасывается наружу в виде струй энергичных частиц.
«Этот струйный процесс совершенно удивителен — что-то размером с нашу солнечную систему может выпустить струю, которая пронзает целые галактики и даже соседние галактики», — сказала IGN член команды Event Horizon Telescope Сара Иссаун.
Новое изображение показывает вихрь черной дыры и линии магнитного поля на ее внутреннем краю, иллюстрируя, как магнитное поле утоляет ненасытный голод черной дыры и питает межгалактические фейерверки, которые ее окружают.
На этом изображении показан джет в галактике M87 в поляризованном свете. Его длина составляет 6000 световых лет. Изображение предоставлено ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Goddi et al.
«Основной вывод состоит в том, что мы не только видим магнитные поля вблизи черной дыры, как и ожидалось, но и кажутся сильными. Наши результаты показывают, что магнитные поля могут толкать газ и сопротивляться его растяжению. Результат — интересный ключ к разгадке того, как черные дыры питаются газом и растут», — сказал Джейсон Декстер, профессор Университета Колорадо в Боулдере, Space.com.
«Сейчас мы наблюдаем очередное важное свидетельство, позволяющее понять, как ведут себя магнитные поля вокруг черных дыр и как активность в этом очень компактном регионе космоса может вызывать мощные джеты, простирающиеся далеко за пределы галактики», — сказала Моника Мосьцибродска, координатор в заявлении Рабочей группы EHT по поляриметрии.
Галактика Мессье 87 в созвездии Девы, полученная Очень Большим Телескопом Европейской южной обсерватории. Фото предоставлено Европейской южной обсерваторией.
Результаты нового изображения являются предметом трех статей, опубликованных на прошлой неделе в Astrophysical Journal Letters , две из которых были опубликованы Event Horizon Telescope Collaboration, а одна — ведущего автора Сириако Годди из Университета Радбауд в Нидерландах.
Эта черная дыра, заснятая телескопом, находится на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас, в центре Мессье 87, сверхгигантской эллиптической галактики в созвездии Девы. В 6,5 миллиардов раз больше, чем наше Солнце, оно невообразимо сверхмассивно — окружающее его круглое поле наэлектризованного газа или плазмы, запечатленное на изображении, имеет диаметр около 30 миллиардов миль, или в четыре раза больше орбиты Плутона.
Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакама (ALMA), часть проекта Event Horizon Telescope Collaboration, установлена на фоне Млечного Пути.
Фото Европейской южной обсерватории. Фото посла Бабака Тафреши.
Захват изображения потребовал глобальных усилий. Сотрудничество Event Horizon Telescope обеспечивается восемью наземными радиотелескопами в Чили, Мексике, Испании, Гавайях, Аризоне и Антарктике под наблюдением международной группы радиоастрономов, которые синхронизируют свои наблюдения по атомным часам. Вместе сайты, по сути, создают телескоп размером с планету.
Название проекта происходит от точки невозврата вокруг черной дыры. Ни свет, ни материя не могут выйти за горизонт событий.
Посмотрите видео о приближении к черной дыре в галактике Мессье 87 ниже.
Следите за новостями Artnet на Facebook:
Хотите быть впереди мира искусства? Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать последние новости, поучительные интервью и острые критические выводы, которые способствуют развитию беседы.
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 собственная, имеют в центре гигантские черные дыры, из которых 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.
К ним относятся Институт миллиметровой радиоастрономии (IRAM) 30-метровый (98,4-футовый) телескоп 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 опубликовала первое изображение черной дыры в 2019 году. 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 равен 5,9.триллионов миль (9,5 триллионов 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 сложные новые инструменты для учет движущихся целей.
Полученное изображение, созданное более чем 300 исследователями из 80 стран в течение пяти лет, представляет собой среднее из 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.