Сверхмассивная черная дыра в центре млечного пути: Черная дыра в центре Млечного Пути практически не вращается — Наука

Черная дыра в центре M87 примерно в тысячу раз тяжелее, чем SgrA*, но и в тысячу раз дальше. Поскольку размер горизонта событий черной дыры прямо пропорционален ее массе, а угловой размер на небе обратно пропорционален расстоянию, изображения теней обеих черных дыр должны быть примерно одного размера. Но получить картинку с SgrA* оказалось гораздо сложнее.

Проходя через эти облака, излучение ослабляется и изображение становится более размытым, возникают субструктуры пятна рассеяния, обнаруженные российским телескопом «Радиоастрон» (читайте об этом в материале «„Радиоастрону“ пять лет»). И поглощение, и искажение излучения приходится учитывать при построении финального изображения. Эти эффекты были теоретически предсказаны ранее, но для большинства других активных ядер галактик они малы, и на практике их почти никогда не учитывают. Поэтому в коллаборации EHT пришлось разрабатывать методы учета таких искажений, чтобы в итоге получить четкие изображения.

«Для М87 размер горизонта событий — примерно полтора световых дня, и поэтому на этом масштабе картинка этого бублика меняется очень медленно. Если представить, что вы снимаете черную дыру в М87 обычным фотоаппаратом, то это означало бы, что вы можете держать затвор открытым восемь-девять часов. За это время картинка почти не изменится, и вы сможете спокойно все данные, собранные за этот период использовать для синтеза единого изображения, — объясняет в беседе с N + 1 Юрий Ковалев из АКЦ ФИАН. — Для черной дыры в центре нашей Галактики это совсем не так, там картина меняется намного быстрее, и это основная причина, по которой нашим коллегам потребовалось так много времени».

Размер тени SgrA* — около десяти световых минут, говорит он, то есть за несколько десятков минут движение плазмы и газа меняет картинку, а телескоп не успевает за такую короткую выдержку получить изображение.

Обычно сеанс наблюдений одного объекта с помощью EHT продолжаются 10–12 часов, но даже за один час структура кольца вокруг SgrA* может полностью измениться. Поэтому получилось так, что радиоастрономы получили множество кусочков мозаики, но все они относились к разным картинкам, потому что пока они получали эти фрагменты, изображение менялось.

Чтобы собрать из них единое изображение потребовалось пять лет.

«Участники коллаборации сгенерировали огромное количество моделей, и короткие кусочки наблюдательных данных сравнивали с результатами, которые давали разные модели и пытались выяснить, какой класс моделей лучше подходит к данным. Они нашли четыре кластера моделей, четыре типа изображений, которые согласовывались лучше всего», — говорит Ковалев.

Итоговое изображение и четыре усредненных изображения из четырех кластеров. Столбчатые диаграммы показывают вклад каждого из кластеров в конечную картину

ESA

Поделиться

Из этих четырех кластеров было построено финальное изображение.

Если бы EHT состоял из 100 телескопов, изменчивость SgrA* не была бы проблемой. Ученые могли бы получать качественные изображения каждые 10 минут и за одну наблюдательную сессию сделать целый фильм о том, как живет и меняется черная дыра.

Но в EHT в 2017 году было всего восемь телескопов, и для построения качественного изображения пришлось использовать вращение Земли. Благодаря ему проекция базы каждой пары телескопов меняется со временем, поэтому количество измеренных за одно наблюдение различных угловых масштабов достаточно для простого построения изображения при условии, что это изображение не меняется. Как мы знаем, для SgrA* это не так.

В будущих наблюдениях, увеличив число телескопов в составе EHT, можно будет действительно сделать видео поведения вещества вокруг черной дыры. Это позволит не только уточнить параметры самой черной дыры, но и лучше понять физику аккрецирующей плазмы.

В чем сюрприз

Как и в случае M87, изображение центра нашей Галактики выглядит как яркое кольцо с темной зоной в середине. Сами черные дыры не излучают, но вещество, которое падает на них, разогревается и ярко светится. При этом гравитация черной дыры, как линза, фокусирует излучение окружающего газа, только не за счет разницы в показателях преломления, а за счет гравитационного искривления траекторий фотонов.

«Бублики», которые мы видим в сердце М87 и Млечного Пути, создает радиоизлучение, которое испускают разогнанные до релятивистских скоростей заряженные частицы.

«Чтобы получить излучение в радиодиапазоне, надо ускорить заряженные частицы до скорости, близкой к скорости света, — объясняет Ковалев. — Мы видим фотоны от частиц, разогнанных в магнитном поле. Кроме того, мы видим фотоны, которые черная дыра не захватила, но на направление движения которых она повлияла — в большей или меньшей степени. Там есть фотоны, которые сделали оборот, два оборота вокруг черной дыры».

Фотоны, которые обернулись один или два раза вокруг черной дыры, выглядят для нас как тонкое светящееся фотонное кольцо. Его предсказывал Давид Гильберт еще в 1916 году, сразу после опубликования Общей теории относительности Эйнштейна.

«То что мы видим — это фотонное кольцо плюс другое излучение вещества, линзированное черной дырой. И все это размыто неидеальным угловым разрешением телескопа», — говорит Ковалев.

А вот темное пятно в центре — это как то, что мы не видим. Все фотоны из этой области так и не смогли избежать свидания с чёрной дырой и провалились под горизонт событий.

Аккреционный диск, газопылевой тор и прочие обитатели центра галактики

У вещества, которое пытается упасть в черную дыру, как правило, есть угловой момент, иначе говоря, вектор его скорости имеет какую-то компоненту, которая отклоняется от направления на центр черной дыры. Поэтому вещество не может сразу свалиться под горизонт событий, а должно каким-то образом этот угловой момент сначала уменьшить. Это можно эффективно сделать за счет трения и излучения в более-менее тонком диске. Это и называется аккреционным диском. Снаружи газ поступает в него из газопылевого тора.

Вращаясь вокруг черной дыры, вещество нагревается до миллионов градусов, и начинает ярко излучать, в том числе в рентгеновском диапазоне, теряет угловой момент и постепенно приближается к горизонту событий черной дыры. Часть вещества из аккреционного диска выбрасываются наружу — так возникают джеты, струи вещества, которое летит с околосветовыми скоростями от полюсов черной дыры.

Поделиться

Сходство изображений из М87 и из центра нашей Галактики, вообще, — большой сюрприз. Почему-то ось вращения обеих черных дыр оказалась ориентирована почти одинаково — примерно в сторону нашей планеты.

«Удивительно, что обе эти картинки выглядит как колечки, на которые мы смотрим сверху. Почему оно не выглядит как сосиска, почему оно не выглядит как эллипс, почему оно почти круглое? Почему мы не видим это кольцо с ребра, под углом? — рассуждает Ковалёв. — Вероятность того, что это изображение будет таким, была не очень-то высокой. А так все выглядит, как будто бы SgrA* и материя вокруг него знают, откуда мы на них смотрим и повернулись так, чтобы выглядеть для нас красивее всего».

Он объясняет, что в случае с М87 это было ожидаемо: ученые знали, куда смотрит джет ее черной дыры. «Ее так и подбирали, по джету, мы знали, что ее ось вращения смотрит на нас под углом 16–18 градусов. Там все было подобрано заранее. А тут нам повезло», — продолжает ученый.

Что мы узнали?

В 2002 году группа Райнарда Генцеля и группа Андреа Гез по результатам 10 лет наблюдения движения звезд в окрестностях центра нашей Галактики выяснили, что там находится объект массой около четырех миллионов масс Солнца, в области размером около 10 миллиардов километров. Это стало почти неопровержимым доказательством присутствия там сверхмассивной черной дыры: астрофизики не знают другого способа уместить такую массу в такой маленький объем, да еще и так, чтобы этот объект ничего не излучал.

Благодаря EHT астрономы смогли уточнить размеры этой области. Теперь мы понимаем, что тень черной дыры имеет примерно 60 миллионов километров в поперечнике, — это сравнимо с размерами орбиты Меркурия. Если заменить Солнце на черную дыру SgrA*, то Земля двигалась бы по орбите в 2000 раз быстрее, а год длился бы 4,5 часа.

Кроме того, оба измерения дали согласованные значения массы, которые в свою очередь согласуются с предсказаниями теории относительности. Это позволяет опровергнуть многие (но не все) альтернативные гипотезы о природе компактного объекта в центре Галактики, например, голую сингулярность, некоторые модели бозонных звезд. Все эти гипотезы не вписываются в наблюдаемую картину.

Но нельзя сказать, что наблюдения EHT позволили существенно уточнить наши представления о сверхмассивной черной дыре в центре Млечного пути. Пока речь идет только о подтверждении наших гипотез.

«Мы только в начале пути. С момента открытия реликтового излучения до времени, когда измерения реликтового фона позволили существенно уточнить наши космологические представления, прошло почти 40 лет», — напоминает Ковалев.

Сотрудник Астрокосмического центра ФИАН Павел Иванов отмечает, что EHT подтвердил, что масса черной дыры близка к четырем миллионам масс Солнца. «Но говорить об улучшении точности ее определения по сравнению с результатами, полученными из наблюдений движения ярких звезд, находящихся достаточно близко к черной дыре, не приходится», — сказал он в переписке с N + 1.

«Наблюдения на Телескопе горизонта событий этих двух черных дыр близки к пределу разрешающей способности системы. А из-за несовершенства современных теоретических моделей, с которыми сравниваются наблюдения, пока мы можем говорить только о качественном соответствии наблюдений нашим представлениям», — считает Иванов.

Что дальше?

В апреле 2017 года, когда EHT получил данные, по которым были собраны изображения теней черных дыр в Млечном Пути и М87, ученые с его помощью наблюдали еще и много других объектов: галактику Центавр А, блазары 3C 279, OJ 287. Некоторые другие активные галактики наблюдались также в 2021 и 2022 годах. Поэтому можно ожидать, что результаты этих наблюдений также скоро будут представлены.

Кроме того, сам Телескоп горизонта событий постепенно растет. С 2017 года в состав EHT вошли три новых телескопа — в Гренландии, Аризоне и Франции, — а чувствительность всех телескопов стала лучше на 40 процентов. Ученые уже провели первые наблюдения на частоте 345 гигагерц.

По сравнению с 2017 годом Телескоп теперь может наблюдать объекты в два раза меньшие и в 2,5 раза более тусклые. Кроме того, излучение на новой частоте 345 гигагерц менее подвержено рассеянию, чем на прошлых 230 гигагерц, поэтому следующие изображения будут четче.

Например, ожидается, что наблюдения 2021–2022 годов позволят ученым детально разглядеть область, откуда исходит релятивистский джет черной дыры в центре галактики M87.

В планах коллаборации, очевидно, — построить изображение SgrA* в линейно поляризованном свете, а также детектировать круговую поляризацию черной дыры в M87. Это можно сделать по уже имеющимся данным, так что ученые из EHT займутся этим в ближайшее время. Черные дыры не могут иметь собственного магнитного поля, зато мы сможем увидеть его формирование в аккреционном диске и то, как оно участвует в запуске и ускорении релятивистского выброса. Наблюдение поляризованного излучения — это тот ключик, который откроет дверь к измерению магнитных полей в ближайших окрестностях черных дыр. Измерив их, мы сможем окончательно опровергнуть все модели, альтернативные черным дырам, и, наконец, понять, как они запускают релятивистские джеты.

Михаил Лисаков

первое изображение тени черной дыры – DW – 13.05.2022

Черная дыра в центре Млечного ПутиФото: Event Horizon Telescope collaboration

НаукаГлобальные темы

Наталия Королева

13.05.202213 мая 2022 г.

Ученые — участники проекта «Телескоп горизонта событий» сообщили, что им удалось получить изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.

https://www.dw.com/ru/polucheno-pervoe-izobrazhenie-teni-chernoj-dyry-v-centre-nashej-galaktiki/a-61781518

Реклама

Международная группа ученых-астрономов опубликовала первое изображение тени черной дыры в центре Млечного Пути. Этот снимок является первым прямым визуальным свидетельством данного явления в центре нашей галактики, объявили в четверг, 12 мая, на пресс-конференции исследователи проекта «Телескоп горизонта событий» (Event Horizon Telescope, EHT). Черная дыра находится на расстоянии 27 тысяч световых лет от Земли и связана с радиоисточником Стрелец А*.

«Миссия выполнена, но впереди еще много дел»

«Наше открытие показывает, что объект в центре галактики действительно является черной дырой», — отметил директор Радиоастрономического института Научно-исследовательского общества имени Макса Планка Антон Цензус (Anton Zensus) на пресс-конференции в баварском Гархинге и добавил: «Миссия выполнена? Да. Но еще так много предстоит сделать».

Как отметил ученый EHT Джеффри Боуэр из Института астрономии и астрофизики Academia Sinica на Тайване, получение фотоизображения черной дыры, сделанного с помощью сети мощных телескопов, «улучшило наше понимание того, что происходит в самом центре нашей галактики». По его словам, первое изображение этого явления в центре Млечного Пути предлагает «новое понимание того, как эти гигантские черные дыры взаимодействуют со своим окружением».

Прямое визуальное доказательство

Черные дыры обладают столь мощной гравитацией, что даже кванты света не могут вырваться за их пределы. Чтобы сделать снимок тени черной дыры, EHT воспользовались свечением газа вокруг черной дыры. Впервые участникам проекта EHT удалось получить изображение тени сверхмассивной черной дыры в 2019 году — она находится в центре гигантской эллиптической галактики Messier 87 (M87) на расстоянии около 55 миллионов световых лет от Земли.

Черная дыра, тень которой зафиксировали ученые, находится в созвездии Стрельца, и поэтому была названа Стрелец А*, или сокращенно Sgr A*. О ее существовании подозревали с 1974 года, после того как в центре Млечного Пути был обнаружен необычный источник радиоволн.

В 1990-х годах удалось составить карту орбит самых ярких звезд вблизи центра нашей галактики. Это подтвердило наличие там сверхмассивного компактного объекта. Единственным правдоподобным объяснением являлось существование черной дыры — теперь тому есть прямое визуальное доказательство.

С помощью сверхмощного телескопа

Сама черная дыра не видна на изображении, поскольку от нее не идет излучение. Но можно увидеть характерное темное пятно, окруженное яркой кольцеобразной структурой. Таким образом, черная дыра напоминает гигантский оранжевый пончик.

Томас Крихбаум (Thomas Krichbaum) из Института радиоастрономии Общества имени Макса Планка поделился подробностями о работе телескопа Event Horizon. «Его острота в три миллиона раз выше, чем человеческое зрение», — подчеркнул ученый. По его словам, человек с таким зрением мог бы, попивая пиво в биргартене в Мюнхене, разглядеть пузырьки газа в пивном бокале, опустошаемом посетителем ресторана в Нью-Йорке.

Более 300 ученых из 80 стран работали над доказательством существования черной дыры на протяжении пяти лет. Они составили настоящее изображение из нескольких снимков Стрельца А*.

Подтверждение предсказаний Альберта Эйнштейна

Исследование подтвердило предсказания о черных дырах физика Альберта Эйнштейна, сделанные в разработанной им в 1915 году общей теории относительности. «Мы были поражены тем, насколько хорошо размер наблюдаемого кольца соответствовал предсказаниям общей теории относительности Эйнштейна», — рассказал научный сотрудник проекта EHT Боуэр.

Как отметил директор Радиоастрономического института Научно-исследовательского общества имени Макса Планка Антон Цензус, Эйнштейн «был бы в восторге от экспериментальных возможностей, которые мы имеем в этой области сегодня».

Смотрите также:

Спутник LISA приблизил ученых к изучению «черных дыр»

To view this video please enable JavaScript, and consider upgrading to a web browser that supports HTML5 video

Написать в редакцию

Реклама

Пропустить раздел Топ-тема

1 стр. из 3

Пропустить раздел Другие публикации DW

На главную страницу

Получено первое изображение черной дыры в сердце Млечного Пути

Наконец-то раскрыта тайна в сердце Млечного Пути. Сегодня утром на одновременных пресс-конференциях по всему миру астрономы Телескопа Горизонта Событий (EHT) показали первое изображение Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Это не первое изображение черной дыры, полученное в результате этого сотрудничества — это было культовое изображение M87*, которое они показали 10 апреля 2019 года.. Но это то, что они хотели больше всего. Стрелец А* — это наша собственная сверхмассивная черная дыра, неподвижная точка, вокруг которой вращается наша галактика.

Учёные долгое время считали, что сверхмассивная чёрная дыра, спрятанная глубоко в хаотичной центральной области нашей галактики, была единственным возможным объяснением странных вещей, которые там происходят — например, гигантские звёзды, летящие из рогатки вокруг невидимого чего-то в космосе с заметной скоростью. долю скорости света. Тем не менее, они не решались сказать об этом прямо. Например, когда астрономы Рейнхард Гензель и Андреа Гез разделили часть Нобелевской премии по физике 2020 года за свою работу о Стрельце A*, в их цитате указывалось, что они были награждены за «открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей галактики». », а не открытие «черной дыры». Время такой осторожности истекло.

Этим утром в Национальном пресс-клубе в Вашингтоне, округ Колумбия, Ферьял Озель, профессор астрономии и физики Аризонского университета и член Научного совета EHT, представила фотографию темного кольца, обрамленного тремя сияющими узлами. триллионного газа. «Я встретил [Стрельца А*] 20 лет назад, и с тех пор он мне очень понравился, и я пытался его понять», — сказал Озель. «Но до сих пор у нас не было прямой картины».

Черные дыры улавливают все, что попадает внутрь, включая свет, поэтому они в самом прямом смысле невидимы. Но они искажают пространство-время вокруг себя так сильно, что, когда они освещаются светящимися потоками падающей материи, разорванной в их гравитационной хватке, они отбрасывают «тень». Тень примерно в два с половиной раза больше, чем горизонт событий черной дыры: ее граница и определяющая черта, линия в пространстве-времени, через которую ничто из прошедшего не может вернуться.

EHT захватывает изображения этой тени, используя технику, называемую интерферометрией со сверхдлинной базой (VLBI), которая объединяет радиообсерватории на нескольких континентах, чтобы сформировать виртуальный телескоп размером с Землю, инструмент с самым высоким разрешением во всей астрономии. В апреле 2017 года коллаборация EHT провела несколько ночей, направляя этот виртуальный инструмент на Стрелец A* и другие сверхмассивные черные дыры. Мы уже видели первый готовый продукт этой работы: M87*. Команда также зафиксировала необработанные данные для изображения Стрельца A* в рамках той же кампании, но преобразование этих наблюдений в реальное изображение заняло гораздо больше времени.

Это потому, что Стрелец А* постоянно меняется. M87*, черная дыра в центре галактики Мессье 87, или M87, настолько велика, что материи, вращающейся вокруг нее, требуется много часов, чтобы совершить полный оборот по орбите. На практике это означает, что вы можете долго смотреть на него, и он почти не изменится. Стрелец A* более чем в 1000 раз менее массивен, поэтому он изменяется примерно в 1000 раз быстрее, поскольку материя движется по более узким и быстрым орбитам вокруг черной дыры. Кэти Боуман, специалист по информатике и астроном из Калифорнийского технологического института, которая возглавляет рабочую группу по визуализации EHT, сказала, что материя вращается вокруг Стрельца A * так быстро, что меняется «минута за минутой». Представьте себе, что вы снимаете замедленную съемку летящей пули — это непросто. Вот почему получение четкого изображения Стрельца А* из данных, собранных в ходе наблюдений 2017 года, заняло несколько лет.

Если из-за меркуриальной природы Стрельца А* его трудно увидеть, то он также делает его захватывающей лабораторией для будущих исследований черных дыр и общей теории относительности Эйнштейна, его священной теории гравитации. За десятилетия исследований с помощью всевозможных телескопов астрономы уже знали основные параметры Стрельца А* (его массу, диаметр и расстояние от Земли) с большой точностью. Теперь, наконец, они получили возможность наблюдать за его эволюцией — наблюдать, как он питается вспыхивающими потоками материи — в реальном времени.

Ученые начали подозревать, что черная дыра скрывается в сердце Млечного Пути в начале 1960-х, вскоре после открытия активных галактических ядер — чрезвычайно ярких областей в ядрах некоторых галактик, освещенных жадно питающимися сверхмассивными черными дырами. С нашей точки зрения здесь, на Земле, активные галактические ядра остались в прошлом — мы видим их только в далекой Вселенной. Куда они все ушли? В 1969 году английский астрофизик Дональд Линден-Белл утверждал, что они никуда не делись. Вместо этого, по его словам, они просто легли спать после обильной трапезы — дремлющие сверхмассивные черные дыры, как он предсказал, дремлют вокруг нас в сердцах спиральных галактик, включая нашу собственную.

В 1974 году американские астрономы Брюс Балик и Роберт Браун направили радиотелескопы в Грин-Бэнк, Западная Вирджиния, в центр Млечного Пути и обнаружили тусклое пятнышко, которое, как они подозревали, было центральной черной дырой нашей галактики. Они нашли пятнышко на участке неба, известном как Стрелец А. Излучение нового источника освещало — или «возбуждало» — окружающие облака водорода. Браун позаимствовал из номенклатуры атомной физики, в которой возбужденные атомы отмечены звездочкой, и назвал новооткрытую точку Стрельцом А*.

В течение следующих двух десятилетий радиоастрономы продолжали постепенно улучшать свои представления о Стрельце А*, но они были ограничены отсутствием подходящих телескопов, относительно примитивными технологиями (вспомните катушечную магнитную ленту) и присущей им трудностью поиска. в галактический центр.

Стрелец А* скрыт многослойной завесой. Первый слой — это галактическая плоскость — 26 000 световых лет из газа и пыли, которые блокируют видимый свет. Радиоволны беспрепятственно проходят через галактическую плоскость, но их затеняет второй слой завесы — рассеивающий экран, турбулентный участок пространства, где колебания плотности межзвездной среды немного сбивают радиоволны с курса. Последний слой, скрывающий Стрельца А*, — это стертая материя, окружающая саму черную дыру. Смотреть сквозь этот барьер — все равно, что снимать шелуху с лука. Внешние слои излучают более длинноволновый свет, поэтому работа РСДБ со светом с более короткой длиной волны позволит ближе рассмотреть горизонт событий черной дыры. Однако это было серьезной технологической задачей.

Астрономы, использующие другие методы помимо РСДБ, поначалу добились большего успеха, постепенно собирая косвенные доказательства того, что «пятнышко» Стрельца A* на самом деле было бурлящей сверхмассивной черной дырой. В 1980-х годах физик Чарльз Таунс и его коллеги показали, что газовые облака в галактическом центре движутся таким образом, что это имеет смысл только в том случае, если они находятся под влиянием какой-то огромной невидимой гравитационной массы. А в 1990-х Гез и Гензель независимо друг от друга начали отслеживать орбиты гигантских голубых звезд в галактическом центре, картируя их движение вокруг тяжелой, но скрытой точки вращения.

Тем временем положение радиоастрономов улучшилось. В конце 1990-х и начале 2000-х годов новое поколение высокочастотных радиотелескопов начало появляться в сети — телескопы, которые, если их дополнить большим количеством сделанного на заказ оборудования, могли бы участвовать в РСДБ-наблюдениях   на микроволновых частотах, которые, как считается, излучаются с края Земли. Тень Стрельца А*. В то же время компьютерная революция, которая привела к появлению твердотельных жестких дисков и смартфонов в каждом кармане, значительно увеличила объем данных, которые каждая обсерватория в сети радиотелескопов могла записывать и обрабатывать.

В 2007 году небольшой предшественник EHT воспользовался этими тенденциями и использовал три телескопа на Гавайях, в Калифорнии и Нью-Мексико, чтобы пробить завесу, окружающую Стрельца A*. Они были далеки от изображения, но видели что-то .

Ученые уже давно знали, что черная дыра должна при определенных обстоятельствах отбрасывать видимые тени. В 1973 году физик Джеймс Бардин предсказал, что черная дыра на ярком фоне покажет свой силуэт, хотя и решил, что «похоже, нет никакой надежды наблюдать этот эффект». А в 2000 году астрофизики Хейно Фальке, Фульвио Мелиа и Эрик Агол показали, что радиотелескоп размером с Землю, собирающий микроволны, должен быть в состоянии увидеть тень Стрельца А* на фоне свечения окружающего его кольца из разрушенной материи.

Спустя полвека несколько десятков астрономов и астрофизиков, работающих в этом малоизвестном уголке астрономии, договорились о формальной цели создания виртуального радиотелескопа планетарного масштаба для наблюдения за этой тенью. Первая официальная встреча по запуску проекта состоялась в январе 2012 года, когда родилась EHT.

Пять лет спустя, переросшая в сотрудничество более чем 200 ученых с восемью участвующими обсерваториями по всему миру, команда сделала свой первый реалистичный снимок, увидев тень Стрельца A*. В течение 10 дней в апреле 2017 г. телескопа в Северной Америке, Южной Америке, на Гавайях, в Европе и Антарктиде сфокусировались на галактическом центре и других черных дырах, собрав 65 часов данных на 1024 восьмитерабайтных жестких дисках, которые были отправлены в банки суперкомпьютеров в Массачусетсе и Германии. для корреляции. Через пять лет после этого восторженные исследователи EHT продемонстрировали миру, что их эксперимент сработал. «Мы так долго работали над этим, что время от времени приходится себя щипать», — сказал сегодня утром Боуман. «Это черная дыра в центре нашей галактики!»

ОБ АВТОРЕ (АТОРАХ)

Сет Флетчер — главный редактор статей Scientific American . Его книга «Тень Эйнштейна » (Ecco, 2018) посвящена телескопу Event Horizon и стремлению сделать первый снимок черной дыры.

Черная дыра в центре Млечного Пути может быть чем-то еще более загадочным, говорят ученые предположил, что в центре могло быть что-то более загадочное.



Стрелец A*, огромный объект в центре нашей галактики с массой примерно в четыре миллиона солнц, всегда считался черной дырой из-за движения звезд вокруг него.

Однако в 2014 году это предположение было поставлено под сомнение, поскольку газовое облако, известное как G2, приблизилось к черной дыре. Ученые ожидали, что облако будет уничтожено огромными гравитационными силами Стрельца А*; этого не произошло, и G2 выжил без проблем.

Некоторые ученые утверждают, что Стрелец А* вовсе не черная дыра, а сгусток темной материи. Темная материя — это невидимый материал, который, как считается, составляет 80 процентов всей материи во Вселенной, но ее очень сложно обнаружить, поскольку она не взаимодействует со светом.

Чтобы проверить это, исследователи из Международного центра релятивистской астрофизики (ICRA) смоделировали замену центра нашей галактики темной материей — в частности, странной элементарной частицей, известной как «даркино», — которая должна быть плотной в середине массы, но более размыты по краям.

«Даркино», говорят ученые, представляют собой разновидность фермионов (частиц, которые не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии в любой момент времени) и, как таковые, ограничены тем, насколько плотно они могут быть упакованы вместе. Это позволило бы G2 выжить на краях, а также позволило бы существовать ближайшим звездам и даже объяснить кривую вращения внешнего гало Млечного Пути.

Хотя сверхмассивная черная дыра остается наиболее вероятной гипотезой, ответ может оказаться более сложным, чем мы думаем. В этом году ученые предположили, что сами сверхмассивные черные дыры могут образовываться из темной материи, что объясняет, почему они способны формироваться так быстро — еще до того, как могут существовать окружающие их галактики.

Исследование было опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters .

Регистрация — это бесплатный и простой способ поддержать нашу по-настоящему независимую журналистику

Зарегистрировавшись, вы также получите ограниченный доступ к статьям Premium, эксклюзивным информационным бюллетеням, комментариям и виртуальным мероприятиям с нашими ведущими журналистами. быть не менее 6 символов, включать символы верхнего и нижнего регистра и число

Должно быть не менее 6 символов, включать символы верхнего и нижнего регистра и число

Должно быть не менее 6 символов, включать символы верхнего и нижнего регистра символ и цифра

Имя

Пожалуйста, введите ваше имя

Специальные символы не допускаются

Пожалуйста, введите имя от 1 до 40 символов

Фамилия

Пожалуйста, введите вашу фамилию

Специальные символы не допускаются

Пожалуйста, введите имя от 1 до 40 символов

Выберите свой год рождения300420032002200120001999199819971996199519941993199991

919881981986198191919891988198198619819819819898819819861981981919898819819861981981919891988198198619819191989198819719тели751974197319721971197019691968196719661965196419631962196119601959195819571956195519541953195219511950194919481947194619451944194319421941194019391938193719361935193419331932193119301929192819271926192519241923192219211920191919181917191619151914

You must be over 18 years old to register

You must be over 18 years old to register

Year of birth

I would like to be emailed about offers, events and updates from The Independent.
Ознакомьтесь с нашим уведомлением о конфиденциальности 9verifyErrors}} {{message}} {{/verifyErrors}}

Нажимая «Создать мой аккаунт», вы подтверждаете, что ваши данные были введены правильно, вы прочитали и согласны с нашими Условиями использования, Политикой в ​​отношении файлов cookie и Уведомлением о конфиденциальности.

Этот сайт защищен reCAPTCHA, к нему применяются Политика конфиденциальности Google и Условия использования.

Уже есть учетная запись? войти

Нажимая «Зарегистрироваться», вы подтверждаете, что ваши данные были введены правильно, а также вы прочитали и согласны с нашими Условиями использования, Политикой использования файлов cookie и Уведомлением о конфиденциальности.

Этот сайт защищен reCAPTCHA, к нему применяются Политика конфиденциальности Google и Условия использования.

Регистрация — это бесплатный и простой способ поддержать нашу по-настоящему независимую журналистику. действительный адрес электронной почты

Пожалуйста, введите действительный адрес электронной почты

Пароль

Должно быть не менее 6 символов, включая символы верхнего и нижнего регистра и цифру

Должно быть не менее 6 символов, включая символы верхнего и нижнего регистра и число

Должно быть не менее 6 символов, включая символы верхнего и нижнего регистра и число

Имя

Пожалуйста, введите ваше имя

Специальные символы не допускаются

Пожалуйста, введите имя от 1 до 40 символов

Фамилия

Пожалуйста, введите вашу фамилию

Специальные символы не разрешены

Пожалуйста, введите имя от 1 до 40 символов

Select your year of birth3004200320022001200019991998199719961995199419931992199119

9198819871986198519841983198219811980197919781977197619751974197319721971197019691968196719661965196419631962196119601959195819571956195519541953195219511950194919481947194619451944194319421941194019391938193719361935193419331932193119301929192819271926192519241923192219211920191919181917191619151914

You must be over 18 years old to register

You must be over 18 years old to register 9verifyErrors}} {{message}} {{/verifyErrors}}

Нажимая «Создать мой аккаунт», вы подтверждаете, что ваши данные были введены правильно, вы прочитали и согласны с нашими Условиями использования, Политикой в ​​отношении файлов cookie и Уведомлением о конфиденциальности.

Этот сайт защищен reCAPTCHA, к нему применяются Политика конфиденциальности Google и Условия использования.

Уже есть учетная запись? войти

Нажимая «Зарегистрироваться», вы подтверждаете, что ваши данные были введены правильно, а также вы прочитали и согласны с нашими Условиями использования, Политикой использования файлов cookie и Уведомлением о конфиденциальности.

Этот сайт защищен reCAPTCHA, к нему применяются Политика конфиденциальности Google и Условия использования.

Популярные видео

{{/link}}

Сверхмассивная черная дыра: обнаружено первое изображение Стрельца A* в центре галактики Млечный Путь

Подпишитесь на информационный бюллетень CNN по теории чудес. Исследуйте вселенную, получая новости об удивительных открытиях, научных достижениях и многом другом .

Си-Эн-Эн
—


Астрономы впервые получили изображение сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики.

Это первое прямое наблюдение, подтверждающее присутствие черной дыры, известной как Стрелец А*, в качестве бьющегося сердца Млечного Пути.

Черные дыры не излучают свет, но на изображении видна тень черной дыры, окруженная ярким кольцом, свет которого искривлен гравитацией черной дыры. Астрономы заявили, что черная дыра в 4 миллиона раз массивнее нашего Солнца.

«В течение десятилетий астрономы задавались вопросом, что находится в центре нашей галактики, притягивая звезды на узкие орбиты из-за своей огромной гравитации», — Майкл Джонсон, астрофизик из Центра астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институты», — говорится в сообщении.

«С изображением (Event Horizon Telescope или EHT) мы приблизились в тысячу раз ближе, чем эти орбиты, где гравитация становится в миллион раз сильнее. На таком близком расстоянии черная дыра ускоряет материю почти до скорости света и искривляет пути фотонов в искривленном (пространстве-времени)».

НАОИ

Земля на 2000 световых лет ближе к сверхмассивной черной дыре в центре нашей галактики, чем мы думали

Черная дыра находится на расстоянии около 27 000 световых лет от Земли. Наша Солнечная система расположена в одном из спиральных рукавов галактики Млечный Путь, поэтому мы так далеко от галактического центра. Если бы мы могли увидеть это в нашем ночном небе, черная дыра казалась бы того же размера, что и пончик, сидящий на Луне.

Телескоп Gemini North запечатлел пару галактик NGC 4567 (вверху) и NGC 4568 (внизу) во время их столкновения. Галактики, получившие прозвище Бабочки, в конечном итоге сольются в единую галактику через 500 миллионов лет.

Международная обсерватория Близнецов/NOIRLab/NSF/AURA

Космический телескоп Хаббл сделал впечатляющий лобовой снимок гигантской спиральной галактики NGC 3631, расположенной на расстоянии около 53 миллионов световых лет от нас.

НАСА; ЭКА; А. Филиппенко; D. Sand

Эта коллекция из 37 изображений, сделанных космическим телескопом Хаббла в период с 2003 по 2021 год, включает галактики, в которых находятся как переменные цефеиды, так и сверхновые звезды. Они служат космическими инструментами для измерения астрономических расстояний и уточнения скорости расширения Вселенной.

NASA/ESA/Adam G. Riess (STScI, JHU)

Это первое изображение Стрельца A*, сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики, полученное в рамках проекта Event Horizon Telescope.

Сотрудничество Европейской южной обсерватории и EHT

Две галактики, NGC 1512 и NGC 1510, кажутся танцующими на этом изображении, полученном камерой темной энергии. Галактики находились в процессе слияния в течение 400 миллионов лет, что привело к возникновению волн звездообразования и искривлению обеих галактик.

NOIRLab/Dark Energy Survey NSF

На этой иллюстрации показаны экзокометы, вращающиеся вокруг ближайшей звезды Бета Живописца. Астрономы обнаружили не менее 30 экзокомет в системе, в которой также находятся две экзопланеты.

Calcada

На этом изображении художника изображена система из двух звезд с белым карликом (на переднем плане) и звездой-компаньоном (на заднем плане), где может произойти взрыв микроновой. Хотя эти звездные взрывы меньше, чем взрывы сверхновых, они могут быть очень мощными.

Марк А. Гарлик/Европейская южная обсерватория

На этой последовательности изображений показано, как твердое ядро ​​(или сердце «грязного снежного кома») кометы C/2014 UN271 было изолировано от обширной оболочки из пыли и газа для ее измерения. Ученые полагают, что диаметр ядра может составлять 85 миль.

NASA/ESA/Man-To Hui (MUST)/David Jewitt (UCLA)

Космический телескоп Хаббл сделал снимок самой далекой звезды: Эарендель, которая находится на расстоянии почти 13 миллиардов световых лет.

NASA/ESA/Brian Welch (JHU)/Dan Coe (STScI)/Alyssa Pagan (STScI)

С помощью австралийского телескопа SKA Pathfinder астрономы получили изображение космического явления, называемого нечетными радиокругами. Эти космические кольца настолько массивны, что их диаметр составляет около миллиона световых лет — в 16 раз больше, чем наша галактика Млечный Путь.

Jayanne English (U. Manitoba)

На этой иллюстрации показано, что происходит, когда два больших небесных тела сталкиваются в космосе, образуя облако мусора. Космический телескоп НАСА «Спитцер» увидел облако обломков, блокирующее свет звезды HD 166191. был замечен раньше. Наблюдения проводились чувствительным телескопом Low Frequency Array, известным как LOFAR.

Annalisa Bonafede

Необычная треугольная форма, образованная двумя галактиками, столкнувшимися в космическом перетягивании каната, была запечатлена на новом изображении, полученном космическим телескопом НАСА «Хаббл». Лобовое столкновение между двумя галактиками вызвало безумие звездообразования, создав «странный треугольник недавно отчеканенных звезд».

J. Dalcanton/Научный институт космического телескопа/НАСА

Это изображение остатка сверхновой Кассиопеи А сочетает в себе некоторые из первых рентгеновских данных, собранных NASA Imaging X-ray Polarimetry Explorer, показанных пурпурным цветом, с высокоэнергетическим рентгеновским излучением. данные рентгеновской обсерватории Чандра НАСА, выделены синим цветом.

NASA/CXC/SAO/IXPE

На этом изображении Млечный Путь виден с Земли. Значок звездочки показывает положение таинственного повторяющегося переходного процесса. Вращающийся космический объект излучал излучение три раза в час и стал самым ярким источником радиоволн, видимым с Земли, действуя подобно небесному маяку.

Dr Natasha Hurley-Walker/ICRAR/Curtin

На этом изображении, полученном космическим телескопом Хаббла, показана карликовая галактика Henize 2-10, заполненная молодыми звездами. Яркий центр, окруженный розовыми облаками, указывает на местонахождение его черной дыры и области рождения звезд.

NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI), Alyssa Pagan (STScI)

На этом снимке туманность Пламя и ее окрестности запечатлены в радиоволнах.

тыс.руб. Stanke/ESO

На этом снимке художника изображена красная звезда-сверхгигант в последний год своей жизни, испускающая бурное облако газа, претерпевающая значительные внутренние изменения перед тем, как взорваться сверхновой.

Астрофизический журнал/Северо-Западный университет

«Мы были ошеломлены тем, насколько хорошо размер кольца согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна», — сказал в своем заявлении ученый проекта EHT Джеффри Бауэр из Института астрономии и астрофизики Академии Синика, Тайбэй.

«Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили наше понимание того, что происходит в самом (центре) нашей галактики, и предлагают новое понимание того, как эти гигантские черные дыры взаимодействуют со своим окружением».

Результаты этого новаторского открытия были опубликованы в четверг в специальном выпуске The Astrophysical Journal Letters.

Астрономам потребовалось пять лет, чтобы запечатлеть и подтвердить это изображение и открытие. Раньше ученые наблюдали за звездами, вращающимися вокруг какого-то невидимого массивного объекта в центре галактики.

Нобелевская премия по физике 2020 года была присуждена ученым Роджеру Пенроузу, Рейнхарду Гензелю и Андреа Гез за их открытия о черных дырах, в том числе данные Гез и Гензеля о массе объекта в центре Млечного Пути.

Лауреаты Нобелевской премии по физике этого года. Слева направо: Роджер Пенроуз, Андреа Гез и Рейнхард Гензель.

Getty Images/Институт Макса Планка

Нобелевская премия по физике присуждена за открытия черных дыр, которые раскрыли «самые темные тайны Вселенной».

«Теперь мы видим, что черная дыра поглощает близлежащие газ и свет, затягивая их в бездонную яму», — говорит Рамеш Нараян, астрофизик-теоретик из Центра астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институты», — говорится в сообщении. «Это изображение подтверждает десятилетия теоретической работы, направленной на то, чтобы понять, как питаются черные дыры».

Открытие стало возможным благодаря более чем 300 исследователям из 80 учреждений, работающих с сетью из восьми различных радиотелескопов по всему миру, которые составляют Телескоп горизонта событий.

Телескоп назван в честь «горизонта событий», точки, в которой свет не может выйти из черной дыры. Эта глобальная сеть телескопов, по сути, образует единый виртуальный телескоп «размером с Землю», когда все восемь связаны и наблюдают в тандеме.

Это второе изображение черной дыры, полученное в 2019 году. Первым из них стало достижение EHT — изображение M87* в центре далекой галактики Мессье 87, расположенной на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас в 2019 году.

На этих панелях показаны первые два изображения черных дыр. Слева М87*, справа Стрелец А*.

Сотрудничество Европейской южной обсерватории/EHT

Хотя эти два изображения выглядят одинаково, Стрелец A* более чем в 1000 раз меньше, чем M87*.

cms.cnn.com/_components/paragraph/instances/paragraph_847BCE27-4947-AB51-A852-B898B41067FA@published» data-editable=»text» data-component-name=»paragraph»>
«У нас есть два совершенно разных типа галактик и две очень разные массы черных дыр, но вблизи края этих черных дыр они выглядят поразительно похожими», — сказала Сера Маркофф, сопредседатель Научного совета EHT и профессор теоретической астрофизики в Об этом сообщает Амстердамский университет.

«Это говорит нам о том, что общая теория относительности (Эйнштейна) управляет этими объектами вблизи, и любые различия, которые мы видим дальше, должны быть связаны с различиями в материале, который окружает черные дыры».

Хотя черная дыра Млечного Пути находится ближе к Земле, ее было намного сложнее сфотографировать.

«Газ в окрестностях черных дыр движется с одинаковой скоростью — почти со скоростью света — вокруг Sgr A* и M87*», — ученый EHT Чи-Кван Чан из Обсерватории Стюарда и Департамента астрономии и науки о данных. Об этом говорится в сообщении института Аризонского университета.

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

Если бы сверхмассивные черные дыры M87* и Стрелец A* находились рядом друг с другом, Стрелец A* казался бы карликом по сравнению с M87*, которая более чем в 1000 раз массивнее.

Национальный научный фонд/Кейи «Оникс» Ли

Глобальной сети астрономов пришлось разработать новые инструменты, позволяющие быстро перемещать газ вокруг Стрельца A*. Полученное изображение представляет собой среднее значение различных изображений, сделанных командой. По словам исследователей из Калифорнийского технологического института, сделать снимок Стрельца A* было все равно что сфотографировать крупицу соли в Нью-Йорке с помощью камеры в Лос-Анджелесе.

«Это изображение с телескопа «Горизонт событий» требовало большего, чем просто снимок с телескопов на высоких горных вершинах. Это продукт как технически сложных телескопических наблюдений, так и инновационных вычислительных алгоритмов», — заявила на пресс-конференции Кэтрин Боуман, ученый Розенберга и доцент вычислительных и математических наук, электротехники и астрономии в Калифорнийском технологическом институте.

Кэти Боуман

Изображение черной дыры, которое вы видели повсюду? Спасибо этому аспиранту за то, что он сделал это возможным

Боуман также работал над съемкой изображения M87*, опубликованного в 2019 году. Несмотря на то, что изображение Стрельца A* может показаться размытым, «это одно из самых четких изображений, когда-либо сделанных», — сказал Боуман.

Каждый телескоп был доведен до своего предела, который называется пределом дифракции или максимальными мелкими деталями, которые он может видеть.

«И это в основном тот уровень, который мы здесь наблюдаем», — сказал Джонсон на пресс-конференции. «Это нечетко, потому что, чтобы сделать более четкое изображение, нам нужно раздвинуть наши телескопы дальше друг от друга или перейти на более высокие частоты».

Наличие изображений двух очень разных черных дыр позволит астрономам определить их сходства и различия и лучше понять, как газ ведет себя вокруг сверхмассивных черных дыр, что может способствовать формированию и эволюции галактик. Считается, что черные дыры существуют в центре большинства галактик, действуя как двигатель, который приводит их в действие.

Стрелец A* находится в центре нашей собственной галактики, а M87* находится на расстоянии более 55 миллионов световых лет от Земли.

Национальный научный фонд/Кейи «Оникс» Ли

Тем временем команда EHT работает над расширением сети телескопов и проведением обновлений, которые могут привести к еще более потрясающим изображениям и даже фильмам о черных дырах в будущем.

Представление художника о большой черной дыре Млечного Пути, выбрасывающей звезду из центра галактики.

Джеймс Джозефидес / Swinburne Astronomy Productions

Черная дыра Млечного Пути выкинула звезду из нашей галактики

Съемка черной дыры в движении может показать, как она меняется со временем и что делает газ, вращаясь вокруг черной дыры. Боуман и член EHT Антонио Фуэнтес, который присоединится к Калифорнийскому технологическому технологическому институту в качестве исследователя с докторской степенью в октябре, разрабатывают методы, которые позволят им сшивать изображения черной дыры вместе, чтобы отразить это движение.

Это «первое прямое изображение нежного гиганта в центре нашей галактики» — только начало, — сказал Ферьял Озель, член Научного совета EHT, профессор астрономии и физики и заместитель декана по исследованиям в Университете Аризоны, во время пресс-конференция.

«Это изображение является свидетельством того, чего мы можем достичь, когда, как глобальное исследовательское сообщество, мы объединяем наши самые яркие умы, чтобы сделать, казалось бы, невозможное возможным», — заявил директор Национального научного фонда Сетураман Панчанатан. «Язык, континенты и даже галактика не могут помешать тому, чего может достичь человечество, когда мы объединимся для всеобщего блага».

Черные дыры | Управление научной миссии

Не позволяйте названию ввести вас в заблуждение: черная дыра — это что угодно, только не пустое пространство. Скорее, это большое количество материи, упакованное на очень маленьком участке — представьте себе звезду, в десять раз более массивную, чем Солнце, сжатую в сферу диаметром примерно с Нью-Йорк. В результате гравитационное поле настолько сильное, что ничто, даже свет, не может ускользнуть. В последние годы инструменты НАСА нарисовали новую картину этих странных объектов, которые для многих являются самыми интересными объектами в космосе.

Интенсивные рентгеновские вспышки, предположительно вызванные тем, что черная дыра поглотила звезду. (Видео)

Посмотреть видео

Идея существования объекта в космосе настолько массивного и плотного, что свет не может его покинуть, существовала веками. Наиболее известно, что черные дыры были предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна, которая показала, что когда массивная звезда умирает, она оставляет после себя небольшой плотный остаток ядра. Уравнения показали, что если масса ядра более чем в три раза превышает массу Солнца, сила гравитации подавляет все другие силы и создает черную дыру.

Видео о черных дырах.

Посмотреть видео

Ученые не могут напрямую наблюдать черные дыры с помощью телескопов, которые обнаруживают рентгеновские лучи, свет или другие формы электромагнитного излучения. Однако мы можем сделать вывод о наличии черных дыр и изучить их, обнаружив их влияние на другую материю поблизости. Например, если черная дыра проходит через облако межзвездной материи, она будет втягивать материю внутрь в процессе, известном как аккреция. Аналогичный процесс может происходить, если обычная звезда проходит вблизи черной дыры. В этом случае черная дыра может разорвать звезду на части, притягивая ее к себе. Когда притянутое вещество ускоряется и нагревается, оно испускает рентгеновские лучи, которые излучаются в космос. Недавние открытия предлагают дразнящие доказательства того, что черные дыры оказывают драматическое влияние на окрестности вокруг них, испуская мощные гамма-всплески, пожирая близлежащие звезды и стимулируя рост новых звезд в одних областях и останавливая его в других.

Конец одной звезды — это начало черной дыры

Большинство черных дыр образуются из остатков большой звезды, погибшей в результате взрыва сверхновой. (Меньшие звезды становятся плотными нейтронными звездами, которые недостаточно массивны, чтобы улавливать свет.) Если общая масса звезды достаточно велика (примерно в три раза больше массы Солнца), теоретически можно доказать, что никакая сила не может удерживать звезда от коллапса под действием силы тяжести. Однако, когда звезда схлопывается, происходит странная вещь. Когда поверхность звезды приближается к воображаемой поверхности, называемой «горизонтом событий», время на звезде замедляется по сравнению со временем, которое наблюдатели удерживают далеко. Когда поверхность достигает горизонта событий, время останавливается, и звезда больше не может коллапсировать — это замороженный коллапсирующий объект.

Астрономы определили кандидата на роль самой маленькой из известных черных дыр. (Видео)

Посмотреть видео

В результате столкновений звезд могут образоваться черные дыры еще большего размера. Вскоре после своего запуска в декабре 2004 года телескоп NASA Swift наблюдал мощные мимолетные вспышки света, известные как гамма-всплески. Чандра и космический телескоп Хаббла НАСА позже собрали данные о «послесвечении» события, и вместе наблюдения привели астрономов к выводу, что мощные взрывы могут возникнуть, когда черная дыра и нейтронная звезда сталкиваются, образуя еще одну черную дыру.

Младенцы и гиганты

Хотя основной процесс формирования понятен, одна извечная загадка в науке о черных дырах заключается в том, что они, по-видимому, существуют в двух радикально разных масштабах. На одном конце есть бесчисленные черные дыры, которые являются остатками массивных звезд. Эти черные дыры «звездной массы», разбросанные по всей Вселенной, обычно в 10–24 раза массивнее Солнца. Астрономы замечают их, когда другая звезда приближается достаточно близко, чтобы часть материи, окружающей ее, попала в ловушку гравитации черной дыры, испуская при этом рентгеновские лучи. Однако большинство звездных черных дыр очень трудно обнаружить. Однако, судя по количеству звезд, достаточно больших для образования таких черных дыр, ученые подсчитали, что только в Млечном Пути насчитывается от десяти миллионов до миллиарда таких черных дыр.

На другом конце спектра размеров находятся гиганты, известные как «сверхмассивные» черные дыры, которые в миллионы, если не в миллиарды раз массивнее Солнца. Астрономы считают, что сверхмассивные черные дыры находятся в центре практически всех крупных галактик, даже нашего Млечного Пути. Астрономы могут обнаружить их, наблюдая за их воздействием на близлежащие звезды и газ.

На этой диаграмме показаны относительные массы сверхплотных космических объектов.

Читать статью полностью

Исторически астрономы долгое время считали, что черных дыр среднего размера не существует. Однако недавние данные от Chandra, XMM-Newton и Hubble подтверждают существование черных дыр среднего размера. Один из возможных механизмов образования сверхмассивных черных дыр включает цепную реакцию столкновений звезд в компактных звездных скоплениях, которая приводит к накоплению чрезвычайно массивных звезд, которые затем коллапсируют, образуя черные дыры промежуточной массы. Затем звездные скопления опускаются к центру галактики, где черные дыры промежуточной массы сливаются, образуя сверхмассивную черную дыру.

 

Последние открытия

Дата	Открытие
30 июня 2022 г.	Chandra показывает, что гигантская черная дыра вращается медленнее, чем ее аналоги (h2821+243)
10 июня 2022 г.	Хаббл определил массу изолированной черной дыры, блуждающей по нашей галактике Млечный Путь
12 мая 2022 г.	Телескопы НАСА поддерживают телескоп Event Horizon в изучении черной дыры Млечного Пути (Стрелец A*)
5 мая 2022 г.	Swift отслеживает потенциальный магнитный переворот чудовищной черной дыры
4 мая 2022 г.	Новое озвучивание черной дыры НАСА с ремиксом
20 апреля 2022 г.	Черные дыры уничтожают тысячи звезд, стимулируя их рост
13 апреля 2022 г.	Хаббл проливает свет на происхождение сверхмассивных черных дыр
7 апреля 2022 г.	Ферми охотится за гравитационными волнами от чудовищных черных дыр
31 марта 2022 г.	Пирующие черные дыры, пойманные в галактической паутине (галактическое поле паутины)
22 февраля 2022 г.	Как магнитные поля помогают питать сверхмассивную черную дыру
19 января 2022 г.	Хаббл обнаружил черную дыру, зажигающую звездообразование в карликовой галактике
10 января 2022 г.	Черная дыра «мини-монстра» может содержать ключ к разгадке роста гиганта (Mrk 462)
16 декабря 2021 г.	Астрономы шпионят квартет полостей гигантских черных дыр: RBS 797
9 декабря 2021 г.	Мини-джет обнаружен вблизи сверхмассивной черной дыры Млечного Пути
10 ноября 2021 г.	Черные дыры могут рассказать нам о скорости расширения Вселенной
16 сентября 2021 г.	Звон, щипок и гул: звуки из космоса
5 августа 2021 г.	Огромные кольца вокруг черной дыры (V404 Лебедя)

 

Астрономы сделали первое в истории изображение сверхмассивной черной дыры Стрелец A* | MIT News

Черные дыры невидимы по своей природе. Их притяжение неизбежно, навсегда улавливая любой свет, падающий в их гравитационную бездну. Но сразу за точкой невозврата черной дыры сохраняется свет, и его узоры, как фотонегатив, могут выявить скрытое присутствие черной дыры.

Теперь международная группа астрономов, включая исследователей из обсерватории Хейстек Массачусетского технологического института, зафиксировала свет вокруг нашей собственной сверхмассивной черной дыры, впервые обнаружив изображение Стрельца A* (Sgr A*, произносится как «sadge-ay- star’), черная дыра в центре галактики Млечный Путь.

Изображение было создано Телескопом горизонта событий (EHT) — глобальной сетью радиотелескопов, движения которых отлажены так, что они функционируют как один виртуальный телескоп размером с планету. Исследователи сосредоточили массив EHT в центре нашей галактики, в 27 000 световых лет от Земли, прорезав атмосферу нашей планеты и турбулентную плазму за пределами нашей Солнечной системы.

Полученное изображение впервые показывает Sgr A* в виде светящегося кольца света в форме пончика. Эта кольцевая структура находится сразу за горизонтом событий, или точкой, за которой свет не может выйти, и является результатом того, что свет искривляется огромной гравитацией черной дыры. Яркое кольцо окружает темный центр, описываемый как «тень» черной дыры.

Температура раскаленной добела плазмы кольца оценивается в 10 миллиардов кельвинов или 18 миллиардов градусов по Фаренгейту. Судя по размерам кольца, Sgr A* примерно в 4 миллиона раз больше массы Солнца и невероятно компактен, его размер может уместиться на орбите Венеры.

Изображение является первым визуальным подтверждением того, что черная дыра действительно существует в центре нашей галактики. Астрономы ранее наблюдали звезды, вращающиеся вокруг невидимого, массивного и чрезвычайно плотного объекта — все признаки указывают на сверхмассивную черную дыру. Представленное сегодня изображение дает первое визуальное свидетельство того, что объект является черной дырой, размеры которой согласуются с предсказаниями, основанными на общей теории относительности Эйнштейна.

«Известно, как сложно реконструировать изображения из широко рассредоточенного массива, такого как EHT, и для правильного понимания и количественной оценки неопределенностей требуются как строгость, так и изобретательность», — говорит Колин Лонсдейл, директор обсерватории Хейстек Массачусетского технологического института. «Результат является важной вехой в нашем понимании черных дыр в целом и той, что находится в центре нашей галактики, в частности».

Изображение и сопутствующий анализ представлены сегодня в ряде статей, опубликованных в специальном выпуске The Astrophysical Journal Letters . Полученные данные являются результатом работы более 300 исследователей из 80 учреждений, включая Массачусетский технологический институт, которые вместе составляют коллаборацию Event Horizon Telescope Collaboration.

В погоне за хвостом черной дыры

Новое изображение Sgr A* следует за первым в истории изображением черной дыры, полученным EHT в 2019 году.. Это новаторское изображение было M87*, сверхмассивной черной дыры в центре Мессье 87, галактики, расположенной в 53 миллионах световых лет от Земли.

M87* — это гигант по сравнению со Sgr A*, с массой в 6,5 миллиардов солнц (более чем в 1000 раз тяжелее нашей собственной черной дыры) и размером, который может легко поглотить всю солнечную систему. И все же на изображении M87* видна яркая кольцевая структура, очень похожая на Sgr A*. Сходство между двумя изображениями подтверждает еще одно предсказание общей теории относительности: все черные дыры одинаковы независимо от их размера.

«Теперь у нас есть последовательное изображение, которое выглядит так, как будто общая теория относительности работает над обоими концами сверхмассивных черных дыр», — говорит член коллаборации EHT Кадзунори Акияма, научный сотрудник обсерватории Хейстек Массачусетского технологического института.

Изображения обеих черных дыр основаны на данных, полученных EHT соответствующих источников в 2017 году. Однако потребовалось гораздо больше времени и усилий, чтобы сфокусировать Sgr A* из-за его меньшего размера и его расположения в пределах нашей собственная галактика.

Астрономы подозревают, что горячий газ движется вокруг обеих черных дыр с одинаковой скоростью, близкой к скорости света. Поскольку Sgr A* в 1500 раз меньше, чем M87*, его движущийся свет гораздо труднее разглядеть. (Точно так же труднее сфотографировать собаку, гоняющуюся за своим хвостом, чем собаку, бегущую с той же скоростью по большому парку.)

Тот факт, что Sgr A* находится в нашей собственной галактике, также представляет собой проблему для получения изображений. M87* находится в галактике, смещенной от нашей, поэтому ее легче увидеть. Напротив, Sgr A* находится в центре нашей собственной галактической плоскости, в которой находятся карманы нагретого газа или турбулентной плазмы, которые могут искажать любые излучения черной дыры, достигающие Земли.

«Это все равно, что пытаться видеть сквозь теплый воздух реактивного двигателя, — говорит Акияма. «Это было очень сложно, поэтому это изображение заняло больше времени».

Данные скачка

Чтобы получить четкое изображение Sgr A*, астрономы скоординировали работу восьми радиообсерваторий по всему миру, чтобы они работали как один виртуальный телескоп, который они направили в центр Млечного Пути в течение нескольких дней в апреле 2017 года. Каждая обсерватория записывала входящие световые данные с помощью высокоскоростных регистраторов, разработанных в обсерватории Хейстек. Эти записывающие устройства были разработаны для обработки огромного количества данных со скоростью 4 гигабайта в секунду.

После сбора в общей сложности 5 петабайт данных, охватывающих наблюдения как Sgr A*, так и M87*, жесткие диски, полные записанных данных, были отправлены: половина в Haystack, а другая половина в Радиоастрономический институт им. Макса Планка в Германии. . В обоих местах находятся корреляторы — массивные суперкомпьютеры, которые работали над «корреляцией» данных, сравнивая потоки данных между разными обсерваториями и преобразовывая эти данные в сигналы, которые мог бы увидеть телескоп размером с планету.

Затем они откалибровали данные — тщательный процесс отсеивания шума от таких источников, как эффекты приборов и собственная атмосфера Земли, чтобы эффективно сфокусировать «зеркало» виртуального телескопа на сигналах, специфичных для Sgr A*.

Затем группа специалистов по визуализации взялась за преобразование сигналов в репрезентативное изображение черной дыры — задача гораздо более сложная, чем получение изображения M87*, которая представляла собой более крупный и стабильный источник, который очень мало менялся в течение нескольких дней.

«Sgr A* меняется в течение нескольких минут, поэтому данные скачут повсюду», — говорит участник сотрудничества EHT Винсент Фиш, научный сотрудник Haystack. «Это фундаментальная проблема в изображении этой черной дыры».

Акияма, возглавлявший группу обработки изображений EHT, разработал новый алгоритм для сопряжения с теми, которые использовались для получения изображений M87*. Исследователи вводили данные в каждый алгоритм для создания тысяч изображений черной дыры. Они усреднили эти изображения, чтобы создать одно основное изображение, на котором Sgr A* был виден как светящаяся кольцеобразная структура.

В ближайшие годы ученые рассчитывают собрать больше данных о Стрельце A* и других черных дырах по мере расширения EHT, добавляя новые телескопы к своему виртуальному массиву.

«Методы, разработанные для Sgr A*, прокладывают путь к впечатляющим EHT-изображениям и науке, поскольку массив телескопов расширяется и совершенствуется», — говорит Лонсдейл.

«Следующий шаг — можем ли мы получить более четкие изображения этого кольца?» — говорит Акияма. «Сейчас мы можем видеть только самые яркие черты. Мы также хотим захватить более слабые подструктуры. Затем мы ожидаем увидеть что-то более подробное и отличное от первого пончика».

В команду Haystack EHT также входят Джон Барретт, Роджер Каппалло, Джефф Крю, Джозеф Кроули, Марк Дером, Кевин Дюдевуар, Майкл Хект, Дэн Хоук, Линн Мэтьюз, Котаро Морияма, Вайолет Пфайффер, Майкл Пуарье, Алан Роджерс, Честер Рущик, Джейсон Суху, Дон Соуза, Майкл Тайтус и Алан Уитни. Дополнительными участниками были Джеймс Моран и выпускники Массачусетского технологического института Дэниел Палумбо, Кэти Боуман, Линди Блэкберн, Сера Маркофф и Билл Фриман, профессор кафедры электротехники и компьютерных наук Массачусетского технологического института.

Поделитесь этой новостной статьей:

Упоминания в прессе

The Boston Globe

Международная группа ученых, включая исследователей Массачусетского технологического института, представила первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, сообщает Мартин Финукейн для The Boston Globe . «Замечательные изображения Sgr A*, полученные в результате нашей совместной работы, и наши научные выводы были совместными усилиями, в которых сегодня участвовали не только горстка нас на сценах по всему миру, но и более 300 человек, работающих вместе, объединенных нашим увлечением черными дырами», — объясняет научный сотрудник Винсент Фиш.

Полная история через The Boston Globe →

The Washington Post

Астрономы и исследователи из Массачусетского технологического института и 80 других учреждений сделали первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики, сообщает Джоэл Ахенбах за The Washington Post . «Пандемия замедлила нас, но не смогла остановить», — сказал ученый-исследователь Винсент Фиш о влиянии пандемии на работу команды Event Horizon Telescope.

Полная история через The Washington Post →

Национальное общественное радио (NPR)

Исследователи из команды Event Horizon Telescope, включая ученых Массачусетского технологического института, получили первое изображение черной дыры в центре Млечного Пути, сообщает Билл Чаппелл для NPR. «Более 300 исследователей объединили усилия для захвата изображения, собирая информацию из радиообсерваторий по всему миру», — сообщает Чаппелл. «Для получения изображения ученые использовали наблюдения за апрель 2017 года, когда все восемь обсерваторий были направлены на черную дыру».

Полная версия сообщения Национального общественного радио (NPR) →

CBS Boston

Исследователи из Массачусетского технологического института внесли свой вклад в первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики, сообщает CBS Boston. «Черные дыры не излучают свет, но на изображении видна тень черной дыры, окруженная ярким световым кольцом, которое изгибается под действием гравитации черной дыры», — сообщает CBS.

Полная история на CBS Boston →

Ассошиэйтед Пресс

Репортер Ассошиэйтед Пресс Сет Боренштейн пишет, что международный консорциум, стоящий за Телескопом горизонта событий, сфотографировал сверхмассивную черную дыру в центре Млечного Пути. Чтобы получить картину, восемь синхронизированных радиотелескопов по всему миру должны были так тесно координировать свои действия «в процессе, похожем на рукопожатие каждого в комнате», — объяснил научный сотрудник Винсент Фиш.

Полная история через Associated Press →

NBC News

Исследователи из Массачусетского технологического института и 80 других учреждений сделали первое изображение сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, сообщает Дениз Чоу для NBC News . Изображение представляет собой «первое прямое визуальное свидетельство существования« нежного гиганта », который находится в центре нашей галактики», — пишет Чоу.

Полная история через NBC News →

Ссылки по теме

• Видео: Знакомство со Стрельцом A *
• Announcement from EHT
• Colin Lonsdale
• Kazunori Akiyama
• Vincent Fish
• MIT Haystack Observatory
• School of Science
• Event Horizon Telescope

Supermassive black hole at centre of Milky Way seen for first time | Космос

Получено изображение сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, позволяющее впервые увидеть «мягкого гиганта» в центре нашей галактики.

Саму черную дыру, известную как Стрелец A*, невозможно увидеть, потому что ни свет, ни материя не могут вырваться из ее гравитационного захвата. Но его тень очерчивается светящимся нечетким кольцом света и материи, кружащимся над пропастью со скоростью, близкой к скорости света.

Изображение было получено телескопом Event Horizon (EHT), сетью из восьми радиотелескопов, охватывающих места от Антарктиды до Испании и Чили, которые в 2019 году сделали первое изображение черной дыры в галактике под названием Мессье 87..

Профессор Сера Маркофф, астрофизик из Амстердамского университета и сопредседатель Научного совета EHT, сказала: «Черная дыра Млечного Пути была нашей главной целью, это ближайшая к нам сверхмассивная черная дыра, и именно поэтому мы решили исследовать ее. сделать это дело в первую очередь. Поиск этих вещей длился 100 лет, и поэтому с научной точки зрения это огромное дело».

Изображение является убедительным доказательством того, что в центре Млечного Пути есть черная дыра, что было рабочим предположением основной астрономии. Меньшая часть ученых продолжала размышлять о возможности существования других экзотических объектов, таких как бозонные звезды или сгустки темной материи.

«Я лично рад тому факту, что это действительно подтверждает тот факт, что в центре нашей галактики определенно есть черная дыра», — сказал доктор Зири Юнси, член коллаборации EHT, базирующейся в Университетском колледже Лондона.

Неискушенному глазу последнее изображение может показаться примерно похожим на изображение черной дыры M87*, но, по словам команды EHT, эти два объекта очень разные.

Стрелец A* потребляет лишь струйку материала, в отличие от типичного изображения черных дыр как жестоких, хищных космических монстров. «Если бы SgrA* был человеком, он потреблял бы только одно рисовое зернышко раз в миллион лет», — сказал Майкл Джонсон из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

M87*, напротив, является одной из самых больших черных дыр во Вселенной и имеет огромные мощные струи, которые выбрасывают свет и материю с ее полюсов в межгалактическое пространство.

M87*, сфотографированный в 2019 году. Фотография: EHT/Zuma/Rex/Shutterstock

«Sgr A* дает нам представление о гораздо более стандартном состоянии черных дыр: тихом и спокойном», — сказал Джонсон. «[Это] интересно, потому что это обычное дело».

Последние наблюдения также показывают, что угол вращения нашей черной дыры не точно совпадает с галактической плоскостью, а отклоняется примерно на 30 градусов, и намекают на захватывающую магнитную активность, подобную наблюдаемой в атмосфере Солнца. Помимо науки, астрономы признали эмоциональную связь с тем, что наконец увидели загадочный объект, вокруг которого вращается наша родная галактика.

«Это еще один пончик, но наш пончик», — сказал Юнси.

Несмотря на то, что по астрономическим меркам она находится на расстоянии 26 000 световых лет, наблюдение SgrA* оказалось более сложной задачей, чем предполагалось. Команда провела пять лет, анализируя данные, полученные в апреле 2017 года, когда небо на нескольких континентах было случайно чистым. перемещение цели от одного наблюдения к другому. Маркофф сравнил наблюдения с попыткой сфотографировать щенка, гоняющегося за своим хвостом, с помощью камеры с длинной выдержкой. Ученым также приходилось всматриваться сквозь галактическую плоскость и отфильтровывать из своих изображений промежуточные звезды и пылевые облака. Некоторая комбинация этих факторов — и, возможно, какой-то экстремальный феномен черной дыры — объясняет появление ярких пятен на изображении.

«Мы не ожидали, насколько уклончивым и неуловимым он окажется, — сказал Юнси. «Это было действительно сложное фото. Это трудно переоценить».

EHT улавливает излучение, испускаемое частицами внутри аккреционного диска, которые нагреваются до миллиардов градусов, когда они вращаются вокруг черной дыры, прежде чем погрузиться в центральный вихрь. Пятнистый ореол на изображении показывает свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры, которая в 4 миллиона раз массивнее нашего Солнца.

В конечном счете, ученые надеются, что наблюдение за целым рядом черных дыр — довольно спящих, таких как наша собственная, и бурных гигантов, таких как M87*, — может помочь ответить на вопрос типа курицы и яйца об эволюции галактик.

«Это открытый вопрос формирования и эволюции галактик. Мы не знаем, что появилось раньше, галактика или черная дыра», — сказала профессор Кэрол Манделл, астрофизик из Университета Бата, не участвующая в коллаборации EHT.

«С технологической точки зрения это потрясающе, что мы можем это сделать», — сказала она о последних изображениях.