Содержание
Опубликован первый снимок гигантской черной дыры в Млечном Пути
Ученые из коллаборации Телескопа горизонта событий (EHT) показали первое в истории изображение тени сверхмассивной черной дыры, находящейся в самом центре галактики Млечный путь. Трансляция пресс-конференции, посвященной открытию, велась на YouTube.
Фото предоставляет доказательство того, что в центре галактики действительно находится огромная черная дыра, вокруг которой и вращаются все объекты Млечного пути, включая Солнце, а вместе с ним и Землю.
Ученые предполагают, что подобные объекты находятся в центрах большинства галактик. Такие снимки должны предоставить ценную информацию о том, как живут подобные гиганты.
«Ученые ранее наблюдали, как звезды вращаются по орбитам вокруг чего-то невидимого, компактного и очень массивного в центре Млечного пути. Данные уверенно указывали, что данный объект — известный как Стрелец А* (Sagittarius А*, Sgr A*) — является черной дырой. Сегодняшние изображения представляют собой первое прямое визуальное подтверждение этого», — говорится в сообщении ЕНТ.
По словам специалистов, саму черную дыру, разумеется, увидеть на снимках нельзя, поскольку она абсолютно черна. Однако светящийся газ вокруг нее складывается в характерную картинку: темную центральную область, которую называют «тенью», и окружающую ее яркую кольцеобразную структуру.
«Мы были поражены тем, насколько хорошо размеры кольца согласуются с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна. Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили наше понимание процессов, которые происходят в центре нашей галактики, и дали новые ключи к пониманию того, как черные дыры взаимодействуют со своим окружением», — сказал ученый Джеффри Бауэр из коллаборации ЕНТ.
Черная дыра Sgr A* находится на расстоянии 27 тыс. световых лет от Земли, по массе она в 4 млн раз превосходит Солнце, размер видимого на изображении кольца примерно соответствует орбите Меркурия, то есть около 60 млн км, радиус горизонта событий — около 6 млн км. Впрочем, из-за большого удаления от Земли черная дыра, по словам ученых EHT, предстает на небосклоне крошечной точкой — словно пончик, который пытаешься разглядеть на поверхности Луны.
Чтобы получить изображение этого объекта, астрофизики использовали сеть из восьми обсерваторий в разных частях Земли, которые и образуют все вместе виртуальный телескоп размером с планету, носящий название Телескопа горизонта событий. Сбор данных велся в течение «множества ночей» по много часов подряд, что можно сравнить с фотосъемкой с длинной экспозицией, говорят ученые. Затем информация долго обрабатывалась суперкомпьютерами.
Аналогичным образом в 2019 году удалось получить первый в истории снимок черной дыры М87*, однако этот объект находится за пределами нашей галактики и является значительно более крупным, чем Sgr A*, так что снимать его на деле было проще, поскольку близкий и не такой большой Sgr A* оказался намного более динамичным и изменчивым для наблюдателя.
«Это означает, что яркость и паттерны раскаленного газа вокруг Sgr A* стремительно менялись в процессе наблюдения коллаборацией ЕНТ. Это было словно пытаться сделать четкое фото щенка, стремительно гоняющегося за собственным хвостом», — говорит о работе ученых Чи-Кван Чан из Университета Аризоны.
Полученные изображения — это результат сведения воедино различных снимков, их «среднее арифметическое». Соответствующая работа заняла около пяти лет, а полученный портрет Sgr A*, как отмечает сопредседатель научного совета ЕНТ Сера Маркофф, удивил ученых тем, что показал много сходства между двумя черными дырами — М87* и Sgr A*.
«У нас две галактики полностью разных типов и две очень различные по массе черные дыры, но ближе к своим краям они выглядят удивительно похожими», — говорит она.
Участник коллаборации Кейичи Асада отметил, что теперь ученые могут заниматься сопоставлением различий между двумя супермассивными черными дырами, что должно дать бесценную информацию о том, как такие объекты функционируют. У специалистов есть очень большая и очень далекая дыра М87*, и более близкая и находящаяся на другом конце диапазона габаритов Sgr A*.
Работа по обнаружению сверхмассивного компактного объекта в центре Млечного пути — этим объектом оказалась черная дыра — удостоилась Нобелевской премии по физике в 2020 году.
Сам объект был найден методом отслеживания движения звезд в конце прошлого века.
учёные «сфотографировали» главную чёрную дыру Млечного Пути
12 мая 2022
16:11
Юлия Рудый
Этот компактный объект в центре нашей галактики массивнее нашего Солнца в миллионы раз.
Кадр из видео ESO/Event Horizon Telescope Collaboration.
Различие в размерах и массах определяется эволюцией галактик, хозяйками которых являются эти две чёрные дыры.
Кадр из видео ESO/Event Horizon Telescope Collaboration.
Исследователи сегодня отчитались о сверхвыдающемся событии в науке: они построили «изображение» чёрной дыры, сидящей в центре нашей галактики Млечный Путь. Тем самым они фактически окончательно подтвердили, что это именно чёрная дыра.
Исследователи сегодня отчитались о сверхвыдающемся событии в науке: они построили «изображение» чёрной дыры, сидящей в центре нашей галактики Млечный Путь и фактически являющейся его хозяйкой. Этот монстр дирижирует всеми процессами в Млечном Пути. Удивительно, но только теперь, имея на руках «фотографию» этого объекта, учёные окончательно подтвердили, что это именно чёрная дыра.
Об этом в ходе пресс-конференции объявили участники «Телескопа горизонта событий» (Event Horizon Telescope, или EHT). Данное достижение среди прочего означает, что в будущем астрономы смогут обнаружить и так называемые «кротовые норы» (в том числе в Млечном Пути).
Напомним, что чёрные дыры могут иметь разные массы.
Но ближайшая к Земле известная сверхмассивная чёрная дыра расположена в центре Галактики. Учёные называют её Стрелец A* и обозначают Sgr A*. Она скрыта от прямого наблюдения облаками газа и пыли, плотной межзвёздной средой. Однако её пронзает рентгеновское излучение, радиоизлучение и инфракрасное излучение.
Задача учёных: собрать достигающее Земли излучение, чтобы построить с его помощью представление о том, что происходит в окрестностях чёрных дыр Вселенной и чёрных дыр Млечного Пути, в частности. Ранее мы во всех подробностях рассказывали о том, как та же гигантская коллаборация, объединившая специалистов, работающих в обсерваториях по всему миру, объявила о первой «фотографии» чёрной дыры, хозяйничающей в галактике М87 (Messier 87), расположенной в 54 миллионах световых лет от Земли в созвездии Девы. Позднее мы сообщали о том, что «улыбка» чёрной дыры меняется.
Стрелец А* значительно меньше чёрной дыры галактики M87. Если пончик в руках исследовательницы, представившей открытие, сопоставить по размеру с нашей чёрной дырой, то чёрная дыра галактики M87 будут размером со спортивный стадион.
Кроме того, наша чёрная дыра заслонена от нас значительно большим количеством пыли и газа (хотя находится она ближе – в 27 тысячах световых лет от Земли). Именно поэтому первоначально выбор учёных пал на «хозяйку» галактики M87. Теперь же исследователи собрали изображение чёрной дыры Млечного Пути и показали, не без помощи моделирования, что она вращается.
Для получения достаточно качественных «снимков» (хотя с точки зрения обывателя изображения всё равно выглядят весьма размытыми), 300 учёным пришлось объединить в единую сеть восемь радиотелескопов, расположенных по всему земному шару. Только в этом случае исследователи получают возможность «разглядеть» с Земли достаточное количество деталей.
Добавим, что первоначальная подготовка и оптимизация системы заняли 25 лет работы!
И вот перед нами горизонт событий центральной чёрной дыры нашей галактики! Любуемся.
Этот компактный объект в центре нашей галактики массивнее нашего Солнца в миллионы раз.
Кадр из видео ESO/Event Horizon Telescope Collaboration.
Горизонтом событий этот «край» чёрной дыры называется, потому что, согласно официальному определению, события, происходящие за ним никак не могут повлиять на наблюдателя. Фактически же эта та грань, из-за которой ничего уже не может вырваться из «лап» чёрной дыры, за счёт своей мощнейшей гравитации стягивающей на себя всё окружающее вещество.
Оттуда не может вырваться даже свет, поэтому сама чёрная дыра выглядит тёмным пятном на небе и её крайне сложно обнаружить. Её обычно выдаёт гравитационное воздействие на окружающие объекты.
Так на фоне яркого излучающего вещества образуется так называемая «тень» чёрной дыры, которая для наблюдателя извне выглядела бы как тёмное пятно (если бы он мог видеть в радиодиапазоне).
На изображении ниже две «фотографии» чёрных дыр показаны рядом.
Различие в размерах и массах определяется эволюцией галактик, хозяйками которых являются эти две чёрные дыры.
Кадр из видео ESO/Event Horizon Telescope Collaboration.
Результаты нынешнего исследования чёрной дыры Млечного Пути опубликованы в виде серии статей в журнале The Astrophysical Journal Letters. Все статьи открыты для полноценного изучения.
Теперь перед учёными стоят новые интересные задачи:им нужно будет сравнить наблюдения за Стрельцом A* с существующими моделями, изучить движение чёрной дыры. Наши представления о чёрных дырах, о том, что происходит с материей вблизи горизонта событий, вполне могут измениться в будущем под влиянием достижений коллаборации EHT.
Добавим также, что сеть EHT уже расширена до 11 радиотелескопов. Наблюдения продолжаются. В дальнейшем в сеть вполне могут быть добавлены космические телескопы, такие, как обсерватория «Миллиметрон», которая может расположиться в точке Лагранжа L2 и запланирована к запуску в начале 2030 годов. От них земная атмосфера не скрывает рентгеновские и ИК-лучи. Это означает, что мы, вслед за учёными, узнаем много новых интересных подробностей о жизни чёрных дыр, о том, что происходит в условиях невероятной гравитации.
Присоединиться к коллаборации смогут учёные и из России. Сейчас ведётся подбор существующих радиотелескопов, а также вводятся в строй новые обсерватории. Кроме того, учёные исследуют возможности создания новых радиотелескопов и подбирают для их размещения подходящие места.
Так, исследователи Астрокосмического центра ФИАН рассматривают возможность возведения обсерватории, которая будет «видеть» на нужных длинах волн, на плато Суффа в Узбекистане. С 2018 года проект получил поддержку правительств РФ и Узбекистана.
Также, по инициативе Астрокосмического центра ведётся поиск, подходящих с точки зрения астроклимата, мест на территории России для размещения антенн миллиметрового диапазона. Поясним, что именно в миллиметровом диапазоне длин волн получается создать изображения чёрных дыр высокого разрешения.
Ранее мы писали о том, что другие вселенные могут казаться нам чёрными дырами, а ещё мы рассказывали об обнаружении чёрных дыр из прошлой вселенной.
Больше важных и интересных новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. «Смотрим» – Telegram и Яндекс.Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.
наука
будущее
астрономия
черные дыры
общество
новости
Поблизости обнаружена чудовищная черная дыра, молча занимающаяся своими делами: ScienceAlert
Перекрестие отмечает местонахождение недавно обнаруженной чудовищной черной дыры. (Sloan Digital Sky Survey/S. Chakrabart et al.)
Черные дыры — одни из самых удивительных и загадочных объектов в известной Вселенной. Эти гравитационные гиганты образуются, когда массивные звезды подвергаются гравитационному коллапсу в конце своей жизни и сбрасывают свои внешние слои в результате массивного взрыва (сверхновой).
Между тем, звездный остаток становится настолько плотным, что искривление пространства-времени становится бесконечным в его окрестностях, а его гравитация настолько сильна, что ничто (даже свет) не может покинуть его поверхность.
Это делает невозможным их наблюдение с помощью обычных оптических телескопов, изучающих объекты в видимом свете.
В результате астрономы обычно ищут черные дыры в невидимых длинах волн или наблюдают за их воздействием на объекты поблизости.
Изучив выпуск 3 данных Gaia (DR3), группа астрономов во главе с Университетом Алабамы в Хантсвилле (UAH) недавно обнаружила черную дыру на нашем космическом заднем дворе. Как они описывают в своем исследовании, эта чудовищная черная дыра примерно в двенадцать раз превышает массу нашего Солнца и расположена примерно в 1550 световых годах от Земли.
Из-за своей массы и относительной близости эта черная дыра открывает возможности для астрофизиков.
Исследование проводилось под руководством доктора Суканьи Чакрабарти, заведующего кафедрой Pei-Ling Chan на факультете физики UAH. К ней присоединились астрономы из обсерваторий Института науки Карнеги, Рочестерского технологического института, Центра Карла Сагана Института SETI, Калифорнийского университета в Санта-Круз, Калифорнийского университета в Беркли, Университета Нотр-Дам, Висконсин-Милуоки, Гавайи и Йельского университета.
Статья, описывающая их открытия, недавно появилась в Интернете и находится на рассмотрении в Astrophysical Journal .
Черные дыры представляют особый интерес для астрономов, поскольку они дают возможность изучать законы физики в самых экстремальных условиях. В некоторых случаях, подобно сверхмассивным черным дырам (СМЧД), которые находятся в центре большинства массивных галактик, они также играют жизненно важную роль в формировании и эволюции галактик.
Однако до сих пор остаются нерешенными вопросы о роли невзаимодействующих черных дыр в галактической эволюции. Эти двойные системы состоят из черной дыры и звезды, где черная дыра не оттягивает материал от звездного компаньона. Сказал доктор Чакрабари в пресс-релизе UAH:
«Пока не ясно, как эти невзаимодействующие черные дыры влияют на галактическую динамику в Млечном Пути. Если их много, они вполне могут повлиять на формирование нашей галактики и ее внутреннюю динамику. Мы искали объекты, о которых сообщалось, что у них есть крупный спутник массы, но чья яркость может быть приписана единственной видимой звезде.
Таким образом, у вас есть веские основания полагать, что компаньон темный».
Таким образом, у вас есть веские основания полагать, что компаньон темный».Чтобы найти черную дыру, доктор Чакрабарти и ее команда проанализировали данные Gaia DR3, которые включали информацию почти о 200 000 двойных звезд, наблюдаемых обсерваторией Gaia Европейского космического агентства (ЕКА). Команда отслеживала интересующие источники, консультируясь со спектрографическими измерениями других телескопов, таких как Автоматический искатель планет Ликской обсерватории, Гигантский Магелланов Телескоп (GMT) и Телескоп W.M. Обсерватория Кека на Гавайях.
Эти измерения показали, что звезда главной последовательности подвергается мощному гравитационному воздействию. Как объяснил доктор Чакрабари:
«Притяжение черной дыры к видимой звезде, подобной Солнцу, может быть определено из этих спектроскопических измерений, которые дают нам лучевую скорость из-за доплеровского сдвига. Путем анализа лучевых скоростей видимая звезда — и эта видимая звезда сродни нашему Солнцу — мы можем сделать вывод о том, насколько массивен спутник черной дыры, а также о периоде вращения и эксцентричности орбиты.
Эти спектроскопические измерения независимо подтвердили решение Gaia, которое также указали, что эта двойная система состоит из видимой звезды, которая вращается вокруг очень массивного объекта».Взаимодействующие черные дыры обычно легче наблюдать в видимом свете, потому что они находятся на более узких орбитах и вытягивают материал из своих звездных компаньонов. Этот материал образует аккреционный диск в форме тора вокруг черной дыры, который разгоняется до релятивистских скоростей (близких к скорости света), становится очень энергичным и испускает рентгеновское излучение.
Поскольку невзаимодействующие черные дыры имеют более широкие орбиты и не образуют этих дисков, их присутствие необходимо вывести из анализа движений видимой звезды. Сказал доктор Чакрабарти:
«Большинство черных дыр в двойных системах находятся в рентгеновских двойных системах — другими словами, они ярки в рентгеновских лучах из-за некоторого взаимодействия с черной дырой, часто из-за того, что черная дыра пожирает другую звезду.
вещество от другой звезды падает в этот глубокий гравитационный потенциал, мы можем видеть рентгеновские лучи. год. Он находится довольно далеко от видимой звезды и не приближается к ней».Методы, использованные доктором Чакрабарти и ее коллегами, могут привести к открытию многих других невзаимодействующих систем.
Согласно текущим оценкам, в нашей галактике может быть миллион видимых звезд, у которых есть компаньоны массивных черных дыр. Хотя это составляет крошечную часть ее звездного населения (~ 100 миллиардов звезд), точные измерения обсерватории Гайя сузили этот поиск. На сегодняшний день Gaia получила данные о положении и собственном движении более 1 миллиарда астрономических объектов, включая звезды, галактики,
Дальнейшие исследования этой популяции позволят астрономам узнать больше об этой популяции двойных систем и пути образования черных дыр. Как резюмировал доктор Чакрабарти:
«В настоящее время теоретиками было предложено несколько различных маршрутов, но невзаимодействующие черные дыры вокруг светящихся звезд представляют собой совершенно новый тип популяции.
Поэтому нам, вероятно, потребуется некоторое время, чтобы понять их демографические данные, то, как они формируются, и чем эти каналы отличаются — или похожи — на более известную популяцию взаимодействующих, сливающихся черных дыр».Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочитайте оригинальную статью.
Обнаружен пузырь, мчащийся вокруг черной дыры с «умопомрачительной скоростью»
В мае компания Event Horizon Telescope Collaboration потрясла мир, опубликовав изображение того, что выглядит как горящий французский круллер. На самом деле это был не пончик. Это был умопомрачительный портрет Стрельца А*, могучей черной дыры, удерживающей нашу галактику, ее гравитационное притяжение бесшумно касалось каждой звезды, планеты и астероида внутри.
Это был первый раз, когда мы увидели ее величие — потрясающий момент сам по себе — но ученые еще не закончили. У Sgr A* было чему поучиться.
С точки зрения Земли, примерно в 27 000 световых лет от этой черной дыры, астрономы внимательно наблюдали и изучали пустоту, пытаясь расшифровать, как именно работает свирепый двигатель Млечного Пути.
А в прошлом месяце команда, работающая с мощным радиотелескопом под названием Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая массивная обсерватория, нашла несколько новых подсказок.
После проверки данных ALMA, записанных в тандеме с EHT-наблюдениями Sgr A*, во время монументальной процедуры визуализации черной дыры команда заметила то, что она называет «горячей точкой», порхающей вокруг бездны. Это пятно, говорят они, то тускнеет, то становится ярче, двигаясь по часовой стрелке вокруг Стрельца А*.
«Мы думаем, что смотрим на горячий газовый пузырь, проносящийся вокруг Стрельца А* на орбите, похожей по размеру на планету Меркурий, но совершающей полный оборот всего за 70 минут», — Мациек Вилгус из Об этом говорится в заявлении Института радиоастрономии им. Макса Планка в Германии и ведущего автора исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics.
Для сравнения: Меркурию требуется 88 земных дней, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца, и со скоростью почти 29 миль в секунду эта яйцевидная сфера считается самой быстрой из планет.
Поразительно, но для того, чтобы горячий газовый шар полностью облетел Sgr A* всего за 70 минут, сказал Вилгус, «требуется умопомрачительная скорость около 30% скорости света».
Кроме того, исследователи считают, что орбита пузыря находится на расстоянии от пустоты, которое примерно в пять раз превышает то, что известно как горизонт событий черной дыры. По сути, вокруг каждой черной дыры есть барьер, за который не может выйти свет. Это означает твердую границу между нашей видимой вселенной и тем, что находится внутри зверя. Это горизонт событий.
Исследователи считают, что их недавно обнаруженная горячая точка, по данным Европейской южной обсерватории, связана со вспышками или вспышками рентгеновской энергии, испускаемой центром Млечного Пути. Фактически, такие вспышки были обнаружены в прошлом как с помощью рентгеновских, так и инфракрасных наблюдений Стрельца А*, но это первый случай, когда кто-либо обнаружил их с помощью данных радиотелескопа — и при этом с «очень убедительным указанием» .
Возможно, причина, по которой мы наблюдаем эту энергетическую активность на различных длинах волн — рентгеновских, инфракрасных и радио — заключается в том, что их свойства со временем меняются.
«Возможно, эти горячие точки, обнаруженные в инфракрасном диапазоне, являются проявлением одного и того же физического явления: когда горячие точки, излучающие инфракрасное излучение, остывают, они становятся видимыми в более длинных волнах, как те, которые наблюдались ALMA и EHT», — Джесси Вос, доктор философии студент Университета Радбауд в Нидерландах и соавтор исследования, говорится в заявлении.
Этот широкоугольный снимок в видимом свете показывает насыщенные звездные облака в созвездии Стрельца. Он направлен в сторону центра нашей галактики Млечный Путь.
ESO и оцифрованный обзор неба 2. Благодарность: Давиде Де Мартин и С. Гизар
Кроме того, результаты нового исследования группы также, по-видимому, согласуются с другой давно теоретизированной гипотезой: что вспышки, выбрасываемые из центра Млечного Пути, коренятся в магнитных взаимодействиях, возникающих в результате завихрения горячего газа вблизи Sgr A*.
«Теперь мы нашли убедительные доказательства магнитного происхождения этих вспышек, и наши наблюдения дают нам представление о геометрии процесса. Новые данные чрезвычайно полезны для построения теоретической интерпретации этих событий», — Моника Мосьцибродска из Radboud. Университет и соавтор исследования, говорится в заявлении.
Команда объясняет, что эти интерпретации могут включать взгляд на неуловимое магнитное поле черной дыры в целом или понимание окружающей среды вокруг странной горячей точки. В конце концов, возможно, они могли бы нарисовать картину того, что на самом деле происходит в сердце Млечного Пути — тихом хаотичном месте, где обитает чудовищная черная дыра.
«В будущем мы сможем отслеживать горячие точки на разных частотах, используя скоординированные многоволновые наблюдения с помощью GRAVITY и ALMA», — сказал Иван Марти-Видаль из Университета Валенсии в Испании и соавтор исследования. в заявлении, относящемся к другому астрономическому инструменту ESO.