(Фото предоставлено ЕКА / Хаббл) В течение многих лет ученые размышляли о том, как сверхмассивные черные дыры достигают таких огромных размеров. Большая часть материи вокруг черной дыры попадает внутрь нее, но некоторые частицы избегают поглощения и выбрасываются далеко во вселенную в виде джетов. Научный мир облетела долгожданная новость — получено первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Строго говоря, саму черную дыру невозможно увидеть, однако ее тень хорошо различима на фоне поглощаемого черной дырой вещества. (Фото предоставлено ЕКА / Хаббл) В течение многих лет ученые размышляли о том, как сверхмассивные черные дыры достигают таких огромных размеров.
Первый снимок черной дыры
И ученые создали такой инструмент. Это радиотелескоп Event Horizon. По сути, это сеть из восьми радиотелескопов, работающих по принципу радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами. Они находятся на огромном расстоянии друг от друга: на Южном полюсе, во Франции, в Чили, на острове Гавайи. Работа над его созданием велась более 10 лет. Наконец в апреле 2017 года сеть телескопов была синхронизирована с помощью атомных часов и устремила свой взор в далекий космос. Для фотографирования черных дыр создан уникальный радиотелескоп.
Проект является детищем астрофизика Шепа Доулмана, который серьезно задумался над его реализацией после изучения загадочных активностей в центрах сверхмассивных радиогалактик. Эксперимент по фотографированию черных дыр и обработке гигантской по объему информации длился около двух лет.
Черная дыра на снимке имеет массу в 6,5 млрд раз больше, чем масса Солнца.
Теперь с помощью искусственного интеллекта астрономы смогли сделать фотографию четче. Вероятно, для обычного зрителя мало что изменилось, однако дыра обрела более четкие очертания, исчезла лишняя размытость.
Точнее не самой черной дыры, а ее аккреционного диска и «тени». Огромный объект располагался в галактике на расстоянии 53 миллионов световых лет от нашей планеты. Эта новость потрясла астрономов — многие ученые еще 100 лет назад мечтали увидеть эту фотографию. Больше всего этого желал Альберт Эйнштейн. Добиться такого результата удалось благодаря объединению в одну глобальную сеть восьми мощнейших радиотелескопов, расположенных по всей планете.
В 2019 году астрофизики смогли впервые сфотографировать черную дыру в центре галактики М87. Но один раз — не факт. Факт — объективное и повторяющееся событие или феномен. И вот — снимок черной дыры, вернее горизонта событий вокруг нее, буквально у нас под боком, в центре Млечного Пути. Как выглядит наша черная дыра и чем отличается от М87? Однако ее размер для телескопов всего 52 миллионные доли угловой секунды. Здесь-то и пригодился Event Horizon Telescope.
Фотография черной дыры: совсем не фотография и не совсем черной дыры
Объяснить, что именно было на снимке, в громком, но коротком заголовке сложно. Поэтому многие решили не напрягаться и написать про «снимок черной дыры» — так проще будет получать деньги на новые исследования. Крупные черные дыры притягивают к себе много газа и пыли из окружающего пространства, и перед тем, как свалиться в дыру, газ и пыль начинают вращаться вокруг нее, образуя «бублик». Частицы вещества из бублика неизбежно трутся друг о друга. Чем массивнее дыра и чем больше материи она пожирает в единицу времени, тем сильнее это трение. В итоге температура в таком постоянно поедаемом бублике повышается до миллиардов градусов и он начинает исключительно сильно светиться. У черной дыры М87 аппетит очень хороший, поэтому пожираемый ею бублик сверхгоряч и светит сильнее, чем поверхность обычной звезды.
Что это за «тень» такая? Ирина Якутенко права: то, что показали астрономы, не совсем тень в обычном смысле этого слова. Нормальная тень — это если бы сторонний источник светил на черную дыру и от этого в потоке света возникал бы зазор, по форме повторяющий силуэт дыры. Однако черная дыра обладает исключительно сильной гравитацией, поэтому она искажает свет от стороннего источника намного сильнее, чем если бы просто стояла на его пути. Это легко видеть и на снимке: половина «кольца» вокруг черной дыры тусклее, а половина — ярче. Это потому, что гравитация черной дыры М87 замедлила половину фотонов от бублика раскаленной материи вокруг этой самой черной дыры, отчего половина эта и кажется нам тусклой.
Да, она ничего не излучает и поглощает любой падающий на нее свет, но ничего страшного в этом нет. Черная дыра отличается от них только формой примерно сферической и тем, что поглощает фотоны идеально, ничего не рассеивая. То есть увидеть ее все равно можно: на фоне светящегося бублика она будет выглядеть просто черным провалом. Но сделать это земными телескопами пока нереально, для этого надо «подтянуть» наши телескопы намного, намного ближе.
Смотрите в фотоленте Sputnik, как выглядят загадочные гиганты космоса, увиденные телескопами Земли Черные дыры — самые, пожалуй, загадочные объекты Вселенной. Это области пространства-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что покинуть их не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света.
Однако вблизи края эти черные дыры выглядят удивительно похожими", — говорит Сера Маркофф, сопредседатель научного совета EHT и профессор теоретической астрофизики Амстердамского университета. Экстраординарный результат и его последствия Результат, полученный с помощью EHT, является экстраординарным. Еще одна часть истории, которая имеет место, огромный прогресс в научной сфере. Не только за наши знания о Млечном Пути или за то, чему он нас учит, но и потому, что он еще раз подтверждает, куда могут двигаться научные исследования. Работа велась в течение пяти лет с использованием суперкомпьютеров для объединения и анализа данных, при этом была собрана беспрецедентная библиотека смоделированных черных дыр для сравнения с наблюдениями. Усилия более чем 300 исследователей из 80 институтов по всему миру, которые вместе составляют коллаборацию EHT, позволили добиться этого замечательного достижения. Таким образом, мы можем пойти гораздо дальше в проверке поведения гравитации в этих экстремальных условиях, чем когда-либо прежде". Его данные в сочетании с данными новых рентгеновских телескопов и будущих передовых технологий могут позволить нам исследовать неизученные глубины галактического центра. Будущие наземные телескопы, такие как Европейский чрезвычайно большой телескоп, Квадратный километровый массив и все другие, находящиеся в стадии разработки, будут иметь огромное значение в этом поиске.
Можно провести эксперимент и обнаружить эту разницу. Визуализация черной дыры Фото: NASA Черная дыра — это экстремальный способ воздействия на пространство — когда в одном месте собрали так много вещества или энергии, что пространство-время свернулись и образовали специфическую область. Можно говорить, что черная дыра — это объект, но с бытовой точки зрения объект — это что-то имеющее поверхность. Если идти по абсолютно темной комнате, можно наткнуться на стол, это будет объект с началом в конкретной точке. Если в абсолютно темной комнате или с завязанными глазами попасть в черную дыру, невозможно заметить ее границу. Потому что нет никакой твердой поверхности, человек сразу окажется внутри этой области. Сергей сравнивает такой переход с государственными или областными границами. Если идти по лесу из одной страны в другую, то без указателей и карт невозможно заметить, в какой точке кончается одно государство и начинается другое. Лес в Финляндии ничем не отличается от леса в России, и нет никакой четкой границы, на которую можно наткнуться. И черная дыра — это такая область, где масса свернула пространство-время, и в итоге никакие предметы не могут ее покинуть, как только пересекут границу. Все, что туда попало, навсегда останется за горизонтом. Черные дыры интересны в первую очередь как экстремальные объекты. Это максимально скрученное пространство-время, и многие эффекты становятся более заметны вблизи черных дыр. Начинают появляться принципиально новые физические феномены. Визуализация черной дыры Фото: NASA В теории гравитации стремятся подобраться как можно ближе к этим экстремальным объектам. Поэтому, говорит Сергей, изучение поведения вещества в окрестности черных дыр — очень интересная штука. Как обнаружить черную дыру В конце своей жизни массивные звезды могут превращаться в черные дыры. И на этапе, когда только пытались найти первые черные дыры, возник вопрос: как их можно обнаружить. Первая идея была такой: звезды, особенно массивные, нередко рождаются парами. Одна из таких звезд превращается в черную дыру, и мы перестаем ее видеть. При этом она продолжает существовать. Предполагалось, что мы сможем увидеть вращение соседней звезды вокруг этого невидимого объекта, при помощи вычислений измерить его массу и обнаружить, что в этом месте находится черная дыра. Сергей Попов рассказывает, что исторически это был первый предложенный способ поиска. С 60-х годов ученые пытались искать их по такому методу, но ничего не обнаружили. Последние пару лет стали появляться возможные кандидаты на звание черных дыр, но ученые пока не уверены, что в паре с обычными звездами находятся именно они. Визуализация черной дыры Фото: NASA Если опять обратиться к черной дыре, которая соседствует со звездой, то вещество с обычной звезды может перетекать в дыру. Черная дыра своей гравитацией будет засасывать это вещество.
Содержание
- О чем говорит первая настоящая фотография черной дыры, что она значит
- 5 причин, почему фото черной дыры – это очень круто – Москва 24, 10.04.2019
- Невидимые монстры
- Самые гигантские черные дыры во Вселенной – фото
Получена фотография центральной черной дыры Млечного Пути
Эта черная дыра называется Мессье 87 или Дева А, она находится на расстоянии около 53 миллионов световых лет от Земли. И вот вчера ученые представили первые фотографии черной дыры из галактики М87. Команда Event Horizon Telescope показала первое изображение массивной черной дыры, расположенной в центре Млечного пути (в заглавии новости). Хоть мы и не можем видеть чёрную дыру, так как она действительно абсолютно чёрная, выдаёт её окружающий светящийся газ: мы наблюдаем тёмную центральную область (называемую тенью), окружённую яркой кольцеобразной структурой. Существует еще один вид черных дыр — сверхмассивные черные дыры, которые образуют ядра большинства галактик. 12 мая 2022 года астрономы показали первое изображение сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A* расположенной в центре Млечного Пути.
Самые гигантские черные дыры во Вселенной – фото
Изображение было получено учеными в рамках сотрудничества с проектом Event Horizon Telescope «Телескоп горизонта событий». Кроме того, ученые смогли обнаружить структуру магнитного поля, похожую на структуру черной дыры в центре галактики M87. Это позволяет предположить, что сильные магнитные поля могут быть общими для всех черных дыр.
О ее существовании подозревали с 1970-х годов, но до сих пор не было подтверждения, что это именно черная дыра, а не какое-то другое скопление материи. Размером объект — примерно как орбита Меркурия. На нашем небе примерно такого размера, как если бы мы пытались разглядеть бублик на Луне невооруженным глазом. Фото очень похоже на фото первой черной дыры. Но новая черная дыра меньше в несколько тысяч раз, так что заметить ее было гораздо сложнее. Она также находится в совершенно других условиях. Газ вокруг нее вращается в десятки раз быстрее.
Ее масса превышает массу Солнца в 6,5 млрд раз. NSF Алгоритм визуализации сверхмассивной черной дыры по данным, полученным радиотелескопами, разработала Кэтрин Боуман. Полученные данные из-за их колоссального объема доставляли в аналитические центры транспортом, их анализ занял два года. Она подтвердила наблюдением существование сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, став четвертой женщиной в истории, получившей эту награду.
Вокруг черной дыры расположен аккреционный диск из горячего газа и пыли. Этот диск излучает радиацию. Поскольку диск вращается, он кажется ярче в тех местах, где находится ближе к нам.
Изображение не имеет достаточно высокого разрешения для того, чтобы определить направление вращения. Но команда ученых, которая наблюдала за объектом в течение четырех дней, утверждает, что он вращается по часовой стрелке. Черная дыра огромна — ее масса примерно в 6 миллиардов раз больше массы Солнца.
Фотография черной дыры
| Первая фотография черной дыры | Получено первое фото черной дыры в сердце нашей Галактики. |
| Опубликовано более чёткое прямое фото чёрной дыры — снимок показал динамику аккреционного диска | В течение трех лет Кэти Боуман вместе с командой из трех других ученых работала над созданием и разработкой алгоритмов, которые должны были обеспечить возможность получить изображение черной дыры. |
| О чем говорит первая настоящая фотография черной дыры, что она значит | Международная команда учёных представила первый в истории снимок чёрной дыры, а точнее того, что её окружает. |
| Фото черных дыр Хаббл (с множеством захватывающих изображений) - | Астрономы опубликовали первое фото тени сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики. |
Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?
Она ничем не выделяется на фоне этой черноты. Черные дыры как область пространства-времени Черные дыры еще определяют как область пространства-времени. Сергей Попов объясняет, что все современные теории гравитации — теории геометрические. В них гравитация описывается как свойство пространства и времени. Имеется в виду, что между пространством и временем можно составить уравнение, это взаимосвязанные величины. С начала ХХ века, с первых работ Эйнштейна по теории относительности, пространство и время объединены в некоторую сущность. Любые тела, не только массивные, но и самые маленькие, искривляют пространство вокруг себя и одновременно влияют на ход времени. Современные измерения позволяют определить, что в одном месте время идет не так, как в другом. Можно провести эксперимент и обнаружить эту разницу.
Визуализация черной дыры Фото: NASA Черная дыра — это экстремальный способ воздействия на пространство — когда в одном месте собрали так много вещества или энергии, что пространство-время свернулись и образовали специфическую область. Можно говорить, что черная дыра — это объект, но с бытовой точки зрения объект — это что-то имеющее поверхность. Если идти по абсолютно темной комнате, можно наткнуться на стол, это будет объект с началом в конкретной точке. Если в абсолютно темной комнате или с завязанными глазами попасть в черную дыру, невозможно заметить ее границу. Потому что нет никакой твердой поверхности, человек сразу окажется внутри этой области. Сергей сравнивает такой переход с государственными или областными границами. Если идти по лесу из одной страны в другую, то без указателей и карт невозможно заметить, в какой точке кончается одно государство и начинается другое. Лес в Финляндии ничем не отличается от леса в России, и нет никакой четкой границы, на которую можно наткнуться.
И черная дыра — это такая область, где масса свернула пространство-время, и в итоге никакие предметы не могут ее покинуть, как только пересекут границу. Все, что туда попало, навсегда останется за горизонтом. Черные дыры интересны в первую очередь как экстремальные объекты. Это максимально скрученное пространство-время, и многие эффекты становятся более заметны вблизи черных дыр. Начинают появляться принципиально новые физические феномены. Визуализация черной дыры Фото: NASA В теории гравитации стремятся подобраться как можно ближе к этим экстремальным объектам. Поэтому, говорит Сергей, изучение поведения вещества в окрестности черных дыр — очень интересная штука. Как обнаружить черную дыру В конце своей жизни массивные звезды могут превращаться в черные дыры.
И на этапе, когда только пытались найти первые черные дыры, возник вопрос: как их можно обнаружить. Первая идея была такой: звезды, особенно массивные, нередко рождаются парами.
Однако предположения о существовании объектов настолько массивных, что силу их притяжения не может преодолеть даже свет, выдвигались еще в XVIII веке. Современная теория черных дыр начала формироваться в рамках общей теории относительности. Интересно, что сам Альберт Эйнштейн в существование черных дыр не верил. Откуда берутся черные дыры?
Ученые полагают, что черные дыры бывают разными по происхождению. Черной дырой в конце жизни становятся массивные звезды: за миллиарды лет в них меняется состав газов, температура, что приводит к нарушению равновесия между гравитацией звезды и давлением раскаленных газов. Тогда происходит коллапс звезды: ее объем уменьшается, но, поскольку масса не меняется, растет плотность. Типичная черная дыра звездной массы имеет радиус 30 километров и плотность вещества более 200 млн тонн на кубический сантиметр. Для сравнения: чтобы Земля стала черной дырой, ее радиус должен составить 9 миллиметров. Существует еще один вид черных дыр — сверхмассивные черные дыры, которые образуют ядра большинства галактик.
Их масса в миллиард раз больше массы звездных черных дыр. Происхождение сверхмассивных черных дыр неизвестно, есть гипотеза, что когда-то они были черными дырами звездной массы, которые росли, поглощая другие звезды. Есть также спорная идея о существовании первичных черных дыр, которые могли появиться от сжатия любой массы в начале существования Вселенной. Кроме того, существует предположение, что очень маленькие черные дыры с массой, близкой массе элементарных частиц, образуются на Большом адронном коллайдере.
Стоит отметить, что результирующий снимок был получен путем усреднения тысяч визуализаций, созданных с использованием различных вычислительных методов и точно соответствующих данным наблюдений «Event Horizon Telescope». Он сохраняет особенности, которые чаще всего наблюдаются на различных изображениях, и подавляет те, что с наибольшей долей вероятности являются артефактами. Сравнение размеров сверхмассивных черных дыр в галактике Messier 87 и Млечном Пути с Солнечной системой. Credit: ESO По словам участников проекта, получить фотографию черной дыры в Млечном Пути было намного сложнее, чем в галактике Messier 87, поскольку газ, вращающийся вокруг нее, совершает полный оборот всего за пару минут, из-за чего яркость и морфология источника меняются очень быстро.
Изучив ее орбиту, были оценены масса и радиус сверхмассивной черной дыры. Более поздние наблюдения определили массу в 3,7 млн солнечных масс в объеме с радиусом в 6,25 световых часов, или 6,7 млрд км. Ее активность в центре Млечного Пути превращает ее в своего рода двигатель, который, поглощая материю из того, что проходит поблизости, производит энергию в виде интенсивного излучения. На большом изображении рентгеновское излучение обсерватории "Чандра" выделено синим цветом, а инфракрасное излучение космического телескопа "Хаббл" - красным и желтым. Рассеянное рентгеновское излучение исходит от горячего газа, захваченного черной дырой и втянутого внутрь. Этот горячий газ образуется из ветров, создаваемых дискообразным распределением молодых массивных звезд, наблюдаемых в инфракрасном диапазоне. Поэтому для получения его изображения требуется невероятно высокое разрешение. Первое изображение черной дыры было получено EHT в 2019 году. Это была сверхмассивная черная дыра в центре галактики Мессье 87.
Как мы впервые увидели черную дыру Стрелец A*
- Предыдущие наблюдения за нашей сверхмассивной черной дырой
- Черная дыра: исследования НАСА
- Опубликовано первое в истории фото черной дыры
- 3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики
- Фотография черной дыры в центре нашей галактики
Это вам не «Интерстеллар» — ученые представили первое в истории фото черной дыры
Как бы там ни было, теперь мы можем оценить свою родную сверхмассивную чёрную дыру. Объект находится в центре нашей галактики на расстоянии всего около 27 000 световых лет. Масса нашей чёрной дыры оценивается в 4 млн солнечных масс. Для сравнения: чёрная дыра в центре галактики Messier 87 M 87 , фото которой появилось три года назад, имеет массу около 6,5 млрд масс Солнца и находится на расстоянии около 54 млн световых лет. Несмотря на колоссальную разницу в расстоянии, новое фото выглядит примерно так же, а то и немного хуже. Данные об обеих чёрных дырах собирались одновременно: в течение пяти ночей в 2017 году.
К слову, в 2019 году та же команда сфотографировала чёрную дыру в центре Галактики M87. Снимки столь разных по размеру чёрных дыр позволят ученым сравнить их и найти различия.
Визуализация черной дыры Фото: NASA Сергей рассказывает, что в науке часто приживается какое-то словосочетание именно благодаря тому, что оно удобное. Дыра — потому что, если что-то туда попало, то не может выбраться назад. А черная — потому, что сам по себе этот объект ничего или практически ничего не излучает. Если представить пустую Вселенную, черный космос, и поместить там черную дыру, то ее невозможно будет увидеть. Она ничем не выделяется на фоне этой черноты. Черные дыры как область пространства-времени Черные дыры еще определяют как область пространства-времени. Сергей Попов объясняет, что все современные теории гравитации — теории геометрические. В них гравитация описывается как свойство пространства и времени. Имеется в виду, что между пространством и временем можно составить уравнение, это взаимосвязанные величины. С начала ХХ века, с первых работ Эйнштейна по теории относительности, пространство и время объединены в некоторую сущность. Любые тела, не только массивные, но и самые маленькие, искривляют пространство вокруг себя и одновременно влияют на ход времени. Современные измерения позволяют определить, что в одном месте время идет не так, как в другом. Можно провести эксперимент и обнаружить эту разницу. Визуализация черной дыры Фото: NASA Черная дыра — это экстремальный способ воздействия на пространство — когда в одном месте собрали так много вещества или энергии, что пространство-время свернулись и образовали специфическую область. Можно говорить, что черная дыра — это объект, но с бытовой точки зрения объект — это что-то имеющее поверхность. Если идти по абсолютно темной комнате, можно наткнуться на стол, это будет объект с началом в конкретной точке. Если в абсолютно темной комнате или с завязанными глазами попасть в черную дыру, невозможно заметить ее границу. Потому что нет никакой твердой поверхности, человек сразу окажется внутри этой области. Сергей сравнивает такой переход с государственными или областными границами. Если идти по лесу из одной страны в другую, то без указателей и карт невозможно заметить, в какой точке кончается одно государство и начинается другое. Лес в Финляндии ничем не отличается от леса в России, и нет никакой четкой границы, на которую можно наткнуться. И черная дыра — это такая область, где масса свернула пространство-время, и в итоге никакие предметы не могут ее покинуть, как только пересекут границу. Все, что туда попало, навсегда останется за горизонтом. Черные дыры интересны в первую очередь как экстремальные объекты. Это максимально скрученное пространство-время, и многие эффекты становятся более заметны вблизи черных дыр. Начинают появляться принципиально новые физические феномены. Визуализация черной дыры Фото: NASA В теории гравитации стремятся подобраться как можно ближе к этим экстремальным объектам.
Но поглотить Солнечную систему со всем содержимым она может. Так по крайней мере ученые предполагали раньше. Однако открытие, сделанное в Йельском университете, заставляет теперь призадуматься. Поглотит или спалит? И сотворит ли «новое Солнце»? Или сил все-таки не хватит? Ответ опять же получим нескоро — через несколько миллионов лет. Пока черная дыра всё же очень далеко. Подробности в нашем материале. О нейтронной звезде, которая несется к Земле со скоростью более 2 миллионов километров в час — словно «злой шар» из «Пятого элемента» - читайте в другом нашем материале. Узнайте, кто ею «выстрелил». И что будет, когда «снаряд» доберется до Солнечной системы.
Что еще почитать
- Черная дыра – что это, как выглядит, описание, строение, характеристики, фото и видео
- В чем сенсационность первой фотографии черных дыр
- Фото черной дыры на месте США опубликовал Новосибирский планетарий |
- Почему черные дыры так называются?
- Фотография черной дыры
3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики
Иностранные астрофизики использовали данные микроволнового телескопа ALMA для подготовки точной трёхмерной модели вспышки, которая была порождена сверхмассивной чёрной дырой в центре Млечного Пути. серия мемов с первой в истории фотографией черной дыры. Существует еще один вид черных дыр — сверхмассивные черные дыры, которые образуют ядра большинства галактик.
Астрономы опубликовали первую в истории фотографию черной дыры в центре Млечного пути
Телескоп NASA «Хаббл» обнаружил огромную черную дыру весом в 20 миллионов солнц. В течение трех лет Кэти Боуман вместе с командой из трех других ученых работала над созданием и разработкой алгоритмов, которые должны были обеспечить возможность получить изображение черной дыры. Первое фото черной дыры Стрелец А* в центре нашей Галактики.
Астрономы опубликовали первую в истории фотографию черной дыры в центре Млечного пути
«Эти замечательные фотографии черной дыры M87 доказывают, что Эйнштейн снова был прав», — говорит Мария Цубер, вице-президент MIT по исследованиям. Сила притяжения черной дыры настолько велика, что даже свет не способен ее преодолеть. Учёные из проекта Event Horizon Telescope (EHT) опубликовали первую фотографию сверхмассивной чёрной дыры, расположенной в самом центре нашей галактики — Млечном Пути. Сверхмассивная чёрная дыра с аккреционным диском и струёй плазмы («Наука и жизнь» №5, 2019).