Ученые хотят использовать Телескоп Горизонта Событий, чтобы заснять на видео, как черная дыра Sagittarius A* в центре нашей галактики затягивает в себя то, что находится вокруг. В рамках международного проекта «Event Horizon Telescope» астрономам впервые за всю историю наблюдений удалось получить снимок черной дыры, а точнее ее тени, «отбрасываемой» на светящийся диск из перегретого газа и пыли. Карта размещения обсерваторий Телескопа горизонта событий (Event Horizon Telescope), включающий восемь обсерваторий в шести местах (ESO). Команда телескопа горизонта событий показала первое изображение черной дыры в центре Млечного Пути.
Первый взгляд на чёрную дыру в центре Млечного пути
Когда отдельный луч проходит рядом с черной дырой, искривление пространства-времени вызывает существенное изменение направления, намного больше, чем если бы он проходил мимо звезды. Он может сделать поворот на 90 градусов или даже развернуться и направиться в обратную сторону. Чем ближе траектория луча к черной дыре, тем сильнее изменения. Лучи света движутся мимо черной дыры со всех сторон, но мы видим только те, которые направлены на нас. Таким образом, черная дыра может служить очень мощной линзой.
Следовательно, мы должны видеть тонкий круг света, или фотонное кольцо. Правая сторона кольца будет ярче из-за вращения черной дыры. Размер кольца зависит от массы черной дыры, а яркость более ярких областей зависит от скорости вращения.
Изображение было получено международной исследовательской группой — Коллаборацией «Телескоп горизонта событий» EHT , которая выполнила наблюдения объекта при помощи глобальной сети радиотелескопов. Речь про объект, известный как «Стрелец A» или сокращенно Sgr A. Изображение сформировано световыми лучами, искривленными мощной гравитацией черной дыры, масса которой в четыре миллиона раз превышает массу нашего Солнца», — говорится на сайте Европейской южной обсерватории.
Разрешение изображений было достаточно высоким, чтобы были видны два компонента ядра. Источник: Phys. Любите космос? Посмотрите, какие странности он в себе таит: 25фотографий.
Рассказываем, что это за находка, и показываем, как она выглядит. Так выглядит квазар NRAO 530. Фото: Phys. Об этом пишет Phys. Квазары — это типы активных галактических ядер, которые, как полагают астрономы, питаются от черных дыр сверхмассивного типа.
Астрономы показали первое в истории изображение черной дыры
Но для чего это нам? Целью проекта стали не какие-то условные черные дыры, а два вполне конкретных объекта: черная дыра в центре эллиптической галактики М87 и Sgr A в центре Млечного Пути. Именно фотография первой из них потрясла мир в апреле 2019 года, когда люди по всему миру читали в новостях одно и то же: «Мир получил первый в истории снимок черной дыры». И снимок этот сделан Телескопом Горизонта Событий.
Собрать пазл без миллиона деталей Правда, наша «подзорная труба» не идеальна и дает картинку только из тех мест, где расположены части Телескопа Горизонта Событий, а он не покрывает всю планету. Этот недостаток отчасти компенсирует вращение Земли: в момент наблюдения те кусочки, которые видят радиотелескопы, тоже движутся, и в результате получаются не точки наблюдения, а линии. Основываясь на данных с таким количеством белых пятен, трудно сделать однозначные выводы, поэтому был разработан специальный алгоритм, который может достроить изображение, — CHIRP Continuous High-resolution Image Reconstruction using Patch priors.
Алгоритм, разработанный ученой Кэти Боуман Katie Bouman , собирает изображение из маленьких частей, как пазл, но пользуется ради научной достоверности тремя наборами «подсказок»: из смоделированных черных дыр, астрономических изображений и повседневных фотографий, как если бы вы дали одинаковое техническое задание трем разным иллюстраторам, а потом сравнили результат. Как на смоделированной черной дыре, так и на других возможных картинках алгоритм получает идентичные изображения. Скриншот из «Твиттера» Массачусетского технологического института.
В 2018 году было записано 3500 ТБ данных, большая часть которых посвящена одному объекту — черной дыре из галактики M87. Чтобы отправить этот массив информации в вычислительные лаборатории, решили использовать не Интернет, а обычную почту и множество жестких дисков, потому что с помощью Интернета за сутки получится передать только 1 ТБ. Данные послали в Массачусетский Технологический институт и Радиоастрономический институт Макса Планка, чтобы получить два независимых результата.
Почему были выбраны именно эти объекты? Все просто. Однако с черной дырой ситуация совсем другая: обладая крайне сильной гравитацией, она отклоняет и изгибает траекторию движения света настолько, что мы фактически можем видеть то, что находится за ней. И, учитывая, что сама по себе черная дыра не излучает свет, ожидаемое изображение представляет собой яркое кольцо, состоящее из всех отклоненных ею лучей. И то, что мы увидели, отлично согласуется с моделями», — добавил Роман Голд из Франкфуртского университета им. Гете, также участник проекта «Event Horizon Telescope». Расположение радиотелескопов глобальной сети. Credit: ESO Всего за 2017 и 2018 года «массив размером с Землю» выполнил около 60 часов наблюдений, собрав в общей сложности примерно 10 петабайт данных.
Со вторым все понятно — это наша родная черная дыра, которая располагается в центре Млечного пути, и до нее от нас около 26 тысяч световых лет. Почему же тогда звездой решили сделать далекую никому не известную провинциалку? Все оказалось прозаично: черная дыра в центре нашей Галактики двигается; поле зрения телескопа, мягко говоря, не ахти, поэтому сначала проще сфокусироваться на дальнем объекте. Что видно на изображении? Горизонт событий и тень черной дыры — темный круг, окруженный полумесяцем из яркого света, как и предсказывала теория относительности. Джет — струи плазмы, вырывающиеся из центра черной дыры. У М87 длина джета — около пяти тысяч световых лет.
Скорее всего, она вращается.
Хотя мы не можем видеть саму черную дыру, потому что она совершенно темная, светящийся газ вокруг нее дает характерный признак: темную центральную область называемую тенью , окруженную яркой кольцеобразной структурой. Новый вид фиксирует свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры. Показать больше.
Телескоп горизонта событий получил изображения квазара в 7,5 млрд световых годах от Земли
Данные проекта «Телескоп горизонта событий» позволили ученым получить изображение тени сверхмассивной черной звезды. Европейская южная обсерватория (ESO) совместно с Телескопом горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) показали первую в истории фотографию сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Телескоп горизонта событий (антенная решетка планетарного масштаба из восьми наземных радиотелескопов) был создан специально, чтобы фотографировать черные дыры. В 2019 году проект «Телескоп горизонта событий» подарил нам первое прямое изображение черной дыры.
Телескоп Event Horizon будет зондировать тайны пространства
Именно эта идея и легла в основу проекта «Телескоп горизонта событий», объединившего свыше 300 учёных из шести десятков научных учреждений по всему миру. Изображение было получено международной исследовательской группой — Коллаборацией «Телескоп горизонта событий» (EHT), которая выполнила наблюдения объекта при помощи глобальной сети р. Телескоп горизонта событий — это проект, объединяющий в глобальную сеть данные нескольких телескопов. Телескопом горизонта событий.
Астрономы впервые измерили магнитное поле в окрестностях сверхмассивной черной дыры
Структура ядра оказалась сложнее, чем предполагалось ранее, в нем наблюдаются два ярких компонента. Джет демонстрирует признаки изгиба, в нем тоже наблюдаются две отдельные структуры, с взаимно ортогональными направлениями поляризации излучения параллельными и перпендикулярными джету , что говорит о спиральной структуре магнитного поля в джете. Самая внешняя наблюдаемая часть джета имеет особенно высокую степень линейной поляризации излучения, что свидетельствует о почти однородном магнитном поле. О том, как было получено первое изображение тени черной дыры и что это принесло науке, читайте в материалах «Взгляд в бездну» и «Заглянуть за горизонт». Нашли опечатку?
Скопление газов и магнитных полей на краю сверхмассивной черной дыры в галактике M87 — снимок на «Телескоп горизонта событий» в поляризационных лучах ESO Джеймс Уэбб поможет заглянуть в глубину истории космоса У него высокая мощность и позиция в точке без помех С помощью «Хаббла» а также более ранних космических обсерваторий вроде COBE — Cosmic Background Explorer ученые смогли посмотреть на действительно древние галактики, которые существовали в промежутке между 400 и 800 миллионами лет после Большого Взрыва. Ученые предполагают, что до этого Вселенная представляла собой крайне горячий туман, состоящий из энергии и бурлящей плазмы, сквозь которую не мог проникнуть свет. Данный временной промежуток называют «темными веками» космоса. Известно, что по мере того, как Вселенная расширялась и охлаждалась, самые ранние звезды, преобразовывая плазму вокруг себя, выкачивали водород и гелий. По идее, они очень сильно отличались от современных, но пока никто не знает, как именно. Вполне вероятно, что «Джеймс Уэбб» поможет заглянуть в это время, фиксируя не свет, а другие виды излучения небесных тел. Можно говорить о промежутке вплоть до 100 миллионов лет после рождения Вселенной. Известный снимок Ultra Deep Field, который сделали с помощью «Хаббла». Он показывает Вселенную через 450 миллионов лет после Большого Взрыва.
Вращение этих частиц создает поляризацию света, перпендикулярную магнитному полю. Измерение поляризации говорит о том, как именно магнитное поле обволакивает сверхмассивную черную дыру. Эти поля играют ключевую роль в процессах аккреции и выбросах вещества, непосредственно это повлияет на наблюдение черных дыр и на наше понимание физики, управляющей этими экстремальными объектами». Наблюдение тех же магнитных структур в нашей сверхмассивной черной дыре позволяет предположить, что эти основные механизмы являются общими для всех черных дыр.
Это открытие заставило физиков и астрономов серьезно отнестись к идее о существовании черных дыр. В 2009 году, стремясь изучить лежащие в основе механизмы и проверить предсказания Эйнштейна о черных дырах, доктор Доулман и его коллеги создали телескоп Event Horizon Telescope, и международный союз, в который сейчас входят около 300 астрономов из 13 организаций. Телескоп назван в честь точки невозврата вокруг черной дыры; за горизонтом событий весь свет и материя исчезают. В апреле 2017 года, когда телескоп в течение 10 дней наблюдал за M87, он состоял из восьми радиообсерваторий по всему миру - «телескоп размером с весь мир», как любит говорить д-р Доулман, способный улавливать даже самые мелкие детали. Затем команде потребовалось два года, чтобы обработать данные. Результаты были получены в апреле 2019 года, когда доктор Доулман и его коллеги представили первые в истории изображения - точнее, радиокарты - черной дыры, монстра в M87. Впервые столкновение черных дыр было «услышано» в 2015 г. Гравитационно-волновой обсерваторией с лазерным интерферометром. Теперь их можно было рассматривать как чернильный портал небытия, обрамленный кружащимся бубликом из лучистого газа в центре галактики Мессье 87. Картина появилась на первых полосах газет по всему миру, а копия сейчас находится в постоянной коллекции Музея современного искусства в Нью-Йорке.
5 неподвластных учёным загадок космоса, которые раскроет только телескоп Уэбб
EHT (Event Horizon Telescope) представляет собой глобальный радиоинтерферометр со сверхдлинной базой, работающий на длине волны 1,3 миллиметра. Кстати, «Телескоп Горизонта Событий» будет не единственным участником операции. Сеть обсерваторий из проекта «Телескоп горизонта событий» (EHT) опубликовала первое изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь. The Event Horizon Telescope has released the first-ever image of a black hole.
Блазар: цель телескопов, снявших силуэт черной дыры
В 2020 году международное сотрудничество над проектом удостоилось медали Альберта Эйнштейна. Оно было сформировано по данным, собранным радиотелескопами в 2017 году [2].
Учёные уже изучили это явление и поделились результатами исследования с журналом The Astrophysical Journal Letters. Это позволяет предположить, что такое явление общее для таких объектов в космосе. Изображение: EHT Для визуализации астрономы использовали поляризацию света — когда свет создаётся колеблющимися в определённом направлении электромагнитными волнами. Именно так работают 3D-очки — две линзы имеют разную поляризацию, пропускающую только часть света, поэтому наш мозг может создавать в голове объёмное изображение. Поляризованный свет помогает уменьшить блики от ярких источников света, что и позволило команде учёных получить более чёткое представление о краях черной дыры и составить карту линий магнитного поля.
Подобное открытие противоречит популярной сегодня теории о том, что почти все видимое излучение, вырабатываемое сверхмассивными черными дырами, рождается внутри джетов. Ни один другой объект не ведет себя подобным образом. Альтернативное объяснение — ее выбросы направлены прямо на нас", — рассказывает Иссаун. Как это возможно, астрофизики пока не могут сказать, но они склоняются в пользу того, что выбросы черной дыры действительно могут быть направлены в сторону Земли.
Оба показывают яркость на южном конце одной струи, которая, по мнению исследователей, является радиоядром. Разрешение изображений было достаточно высоким, чтобы были видны два компонента ядра. Источник: Phys. Любите космос? Посмотрите, какие странности он в себе таит: 25фотографий.