а именно в галактике Messier 87 - удалось сделать благодаря Телескопу горизонта событий. Астрофизики МГУ определили массу черной дыры в центре галактики М87 по рентгеновским данным с помощью инновационного метода. Магнитные поля черной дыры в М87 удалось сфотографировать астрономам, 25 марта сообщает официальный сайт Европейской южной обсерватории. Черная дыра находится в 55 миллионах световых лет от Земли. Изображение тени сверхмассивной черной дыры в ядре галактики M 87, полученное в радиодиапазоне с помощью Event Horizon Telescope (2019). сверхмассивной черной дыры.
Учёные опубликовали первый снимок чёрной дыры в центре нашей галактики
Именно в этом направлении, как установили учёные, и идёт вращение диска. Как они объясняют, наиболее яркая его область — это та, где вещество несётся по направлению к нам, а более тусклая, соответственно, — где движется от нас. Дело в том, что при движении излучающего свет объекта к нам длина волны этого света делается короче, то есть смещается в сторону синего света, что называется синим смещением. И наоборот, удаляющийся объект кажется более красным, более тусклым, потому что длина его световых волн увеличивается. Это красное смещение.
Так по внешнему виду аккреционного диска учёные определяют, в каком направлении он вращается. Сравнение двух снимков сверхмассивной чёрной дыры в центре М 87, сделанных в 2017 и 2018 годах. Если считать, что это смещение вещества по мере вращения диска, то, получается, за год это вещество прошло одну двенадцатую часть полного круга, то есть на один оборот диска вокруг чёрной дыры должно уходить 12 лет. Но учёные пишут, что, по расчётам, он должен вращаться заметно быстрее, поэтому у них есть предположение, что это сдвиг не совсем по мере вращения, скорее, по мере некоторого смещения самой плоскости диска.
Они просмотрели также и снимки, сделанные после 2018 года, и обнаружили, что внешний вид кольца меняется ежегодно. По их подозрениям, снимок 2018 года показывает, как кольцо на самом деле располагается чаще всего.
Чувствительность 100-метровой поверхности GBT позволила астрономам увидеть как крупные, так и мелкие части кольца и увидеть более мелкие детали. Изменяя длину волны наблюдения с 1,3 до 3,5 миллиметров, мы смогли увидеть больше аккреционного диска, а теперь и джет.
Мало того, что части черной дыры больше, чем ранее обнаруженные наблюдения с более короткими длинами волн, но теперь можно подтвердить происхождение джета. Он родился из энергии, создаваемой магнитными полями, окружающими вращающееся ядро черной дыры, и ветрами, поднимающимися от аккреционного диска черной дыры. До этого существовало две теории о том, откуда они могут появиться», — сказал Минтер.
Еще не так давно, в 2013 году, говоря о свойствах черных дыр, ученые предпочитали использовать сослагательное наклонение: «По разным оценкам, кандидатов в черные дыры существует несколько десятков… И почти все такие кандидаты в черные дыры 20—30 обнаружены в нашей Галактике. Массы компактных объектов могут быть от трех до 12 солнечных масс и даже более».
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?
Но EHT в 2017-м не мог регистрировать такие большие структуры — это раз. Мы нашли ошибки в их алгоритмах — это два. И в конце концов получили такое же кольцо по новым данным. Шах и мат. В-четвертых, в 2018 году чувствительность EHT увеличилась в 1,5 раза благодаря более широкой полосе приема сигнала.
А к наблюдениям подключился телескоп в Гренландии. При небольшом числе телескопов добавление одного увеличивает количество данных на целых 30 процентов. Правда, погода подвела, и поэтому в 2018 году качество данных получилось похожим на 2017-й. В-пятых, в 2017 году согласованное изображение получили тремя разными алгоритмами. А вот данные 2018 года обработали уже восемью, и все уверенно восстановили кольцевую структуру с одинаковым размером и распределением яркости.
Напомню, интерферометр измеряет амплитуду и фазу пространственных частот, и для получения изображения еще надо сильно постараться. Современные астрономические данные — это на 20 процентов наблюдения и на 80 процентов математика. Что получилось? Мы ожидали, что две характеристики изображения останутся неизменными: диаметр кольца и его неоднородная яркость. Это бы согласовалось с общей теорией относительности и подтвердило качество наблюдений и анализа.
Так и вышло. Ведь если ОТО работает, то диаметр кольца зависит от расстояния до Земли и массы черной дыры, которую за один год значимо не изменишь. Расстояние же практически постоянно на таком промежутке времени. Гипотеза подтвердилась: размер кольца в 2018 году, 45 микросекунд, не отличается от предыдущего измерения с учетом погрешности. И яркость нового кольца такая же неоднородная — это связано с вращением вещества вокруг черной дыры: остановить его или существенно замедлить не получится.
Но что могло — то поменялось. В частности, самая яркая часть кольца за год переместилась на 30 градусов против часовой стрелки. Излучение вокруг черной дыры, которое и видно на картинке, складывается из тонкого фотонного кольца и более размытого гравитационно-линзированного излучения. Первое более-менее однородное по яркости, а вот второе отражает реальное движение вещества вокруг черной дыры, поэтому распределение яркости в кольце может меняться со временем. Теперь мы смогли увидеть это напрямую, хотя указания на такие перемещения были и в более ранних данных, до EHT.
Что еще можно увидеть в интерферометр? А значит, мы можем рассмотреть линейную и круговую поляризацию излучения. Линейная поляризация скажет, какова конфигурация и напряженность магнитного поля в аккреционном диске, а круговая поможет различить фотонное кольцо на фоне остального излучения.
КосмоСториз: Черная дыра в деталях (Новые снимки центра Галактики М87)
С помощью такого способа в конце 60-х — начале 70-х годов, когда стали запускать первые рентгеновские детекторы в космос, открыли и первые черные дыры. Визуализация черной дыры рядом со звездой Фото: NASA В начале 60-х годов стало ясно, что есть яркие астрономические объекты — квазары. Дословно— «похожий на звезду радиоисточник». Это активные ядра галактик на начальном этапе развития, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры. Обнаружить их можно даже на очень отдаленных расстояниях. В ходе изучения квазаров стало ясно, что это небольшой источник, который находится в центре далекой галактики и при этом испускает много энергии. Попов рассказывает, что когда ученые открывают квазар, они уверены, что там «сидит» сверхмассивная черная дыра.
Сейчас это самый массовый способ открытия черных дыр. Визуализация квазара Фото: NASA Почти все массивные звезды превращаются в черные дыры, но не все они находятся в двойных системах, или у них нет перетекания. В таком случае дыры ищут другим способом. Сергей рассказывает, что черная дыра сильно искажает пространство-время вокруг себя, но тут важна не столько масса, сколько компактность. Понять это легко, достаточно представить острый предмет. Это предмет с очень маленькой площадью.
Если просто ткнуть куда-то пальцем, нельзя проткнуть поверхность, а если с такой же силой надавить на иголку, то проткнется палец, которым на нее давят. Так вот маленькие объекты при той же массе сильнее искривляют пространство-время вокруг себя. Такой эффект называется гравитационным линзированием. Ученые наблюдают за звездой и вдруг замечают, что ее блеск растет, а потом совершенно симметрично спадает обратно. Со звездой ничего не произошло, но между нами и звездой пролетел массивный объект. И этот массивный объект, искажая пространство-время, собрал световые лучи.
Визуализация черной дыры Фото: NASA Поэтому кажется, будто возрастает светимость звезды, а на самом деле просто больше ее света было собрано и попало к нам. Звезда с массой десять масс Солнца светила бы очень заметно, ученые бы ее не пропустили. А в таких наблюдениях появляется абсолютно темный объект с массой примерно десять солнечных. Что это может быть? Только черная дыра. Если есть пара черных дыр, то, сливаясь, они будут порождать гравитационно-волновой всплеск.
И в 2015 году впервые были обнаружены такие всплески гравитационного излучения. Это последний на сегодняшний день хороший способ поиска черных дыр.
Каждый из телескопов собрал по 500 ТБ информации. На расшифровку и анализ полученных данных у ученых ушло два года. При изучении результатов наблюдений ученые прибегли к помощи суперкомпьютеров в обсерватории Хайстак Массачусетский технологический институт, США и Институте радиоастрономии имени Макса Планка в Бонне Германия.
Как сама черная дыра, так и вещество вокруг могут вращаться», — говорит Моника Мощибродская Monika Moscibrodzka.
Изучая M87 с помощью глобальной сети радиотелескопов с 2000 по 2022 год, астрономы обнаружили, что струи черной дыры тикают взад и вперед, как метрономы, отмечающие 11-летний цикл. Это показало, что черная дыра прецессировала или раскачивалась вокруг своей оси во время вращения, подобно волчку. Помимо еще одного подтверждения теории Эйнштейна, открытие вращения черной дыры порождает ряд интересных вопросов.
Среди них есть те, которые касаются того, какие катастрофические события могли вызвать такое быстрое вращение, а также возможности открытия фотонных сфер — слабого светового кольца, окружающего черную дыру, которое могло бы дать важные подсказки в теории квантовой гравитации. Спасибо, что читаете «Капитал страны»! Получайте первыми самые важные новости в нашем Telegram-канале или Вступайте в группу в « ВКонтакте » или в « Одноклассниках » Комментировать без регистрации.
Здесь-то и пригодился Event Horizon Telescope. По сути, EHT — это объединенная сеть из восьми обсерваторий по всему миру, чьи радиотелескопы синхронизированы по сверхточным атомным часам. Вся эта сеть работает как единый телескоп диаметром 10 тыс.
Это и еще специально разработанный компьютерный алгоритм, позволяющий распознавать образы на основе зашумленной информации, и позволили построить, как из элементов пазла, фотографическое изображение черной дыры. Выглядит это как темный круг с оранжевым ореолом. М87 в 1500 раз более массивная и в 2000 раз более далекая черная дыра. Чтобы решить эту проблему, была создана модель вращения, которая распознавала, в какой именно фазе находится изображение с данной фотографии.
Облегчили в сто раз: российские астрофизики определили массу «сфотографированной» чёрной дыры
Известно, что черная дыра M87 имеет аккреционный диск, подающий в нее вещество, и джет, выбрасывающий вещество со скоростями, близкими к скорости света. Сравнение фотографии M87, первой черной дыры, когда-либо сфотографированной, и Стрелец A*, по сравнению с размерами Солнечной системы. Черная дыра, которую удалось сфотографировать, находится на огромном расстоянии от нас: 53 000 000 световых лет, в галактике М87. Это сверхмассивная черная дыра, масса которой в шесть миллиардов раз превышает массу нашей звезды. M 87 — вторая по яркости галактика в Скоплении Девы и одна из самых массивных галактик в Местном сверхскоплении галактик (также известном как Сверхскопление или Суперкластер Девы). ОКАЗАТЬ ПОДДЕРЖКУ С КОСМОСА.
Впервые получен снимок черной дыры, испускающей мощный джет
Радиотелескопы находятся, в частности, во Франции, Чили, на острове Гавайи, Южном полюсе. Телескоп горизонта событий получил свое название в честь границы пространства-времени, которое окружает черную дыру и является так называемой точкой невозврата. Непрерывные наблюдения продолжались в течение 10 суток в апреле 2017 года. Каждый из телескопов собрал по 500 ТБ информации.
Теперь специалисты поставили перед собой новую задачу — найти механизм, отвечающий за возникновение вспышек.
М87 располагается в созвездии Девы и представляет собой сверхгигантскую эллиптическую галактику. Она находится от Земли на расстоянии в 53,5 миллиона световых лет. В центре расположилась описанная выше черная дыра, которая делает ядро М87 активным. От других галактик она отличается тем, что не имеет выраженных полос пыли и лишена каких-либо отличительных черт.
Чтобы полностью доказать, что в центре нашей галактики находится именно черная дыра, необходимо показать, что у объекта нет наблюдаемой поверхности, а есть только горизонт событий, объяснил Черепащук. Благодаря этому они первыми представили наиболее надежную оценку объекта в центре галактики. После них уже пошли другие работы, но эти ученые первыми сказали «мяу». И что важно: они применили очень интересную и нетривиальную технологию наблюдений, чтобы увидеть отдельные звездочки. Это очень красивый сам по себе эксперимент. Очевидно, премия присуждена не только за результат, но и за технологию наблюдения». Измерять скорость движения звезд вблизи центра галактики — сложнейшая задача. Потому что видеть их напрямую не позволяют пылевые облака — нужно использовать инфракрасный диапазон. Генцель и Гез задействовали крупнейший на тот момент телескоп Кека, расположенный на Гавайских островах, и применили адаптивную оптику, поскольку расстояние этих звезд от описанного ими компактного объекта, если мы смотрим с Земли, измеряется десятыми и сотыми долями угловых секунд.
Нестационарность земной атмосферы размывает изображение, и поэтому объекты, расположенные так близко, сливаются.
Потому что формально наличие черной дыры в центре Млечного Пути не доказано». Над окончательным решением вопроса о черной дыре в центре галактики сейчас и трудится команда Event Horizon Telescope EHT , это глобальная сеть радиотелескопов, разбросанных по всей Земле. В апреле 2019 г. EHT опубликовала первое в истории изображение черной дыры в центре М 87.
Ее тень окружала фотонная сфера. Уже за получение их изображений». Что же до теории, то природу черных дыр обосновал своими работами именно математик Роджер Пенроуз. И он показал, что эти сингулярности должны быть покрыты горизонтами событий. Пенроуз таким образом сформулировал принцип «космической цензуры»: если у вас образуется сингулярность, то вокруг нее образуется и некоторая поверхность, которая не позволяет вам заглянуть за нее и увидеть саму эту сингулярность.
Сингулярность всегда скрыта от наблюдателя горизонтом событий».
Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?
Видео «полёта» к чёрной дыре. Сравнение чёрных дыр Стрелец A* и M87*. Эта сверхмассивная черная дыра, масса которой в 6,5 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца, находится в центре галактики Мессье 87 (M87) в скоплении галактик Девы, расположенном в 55 миллионах световых лет от Земли. «Sgr A* — вторая чёрная дыра, изображение которой удалось получить, первой является M87*, расположенная в центре галактики М 87», — говорится в сообщении. Массивные галактики могут погибнуть из-за черных дыр, которые удаляют большое количество газа в результате взрывов и таким образом прекращают звездообразование, сообщает журнал Nature со ссылкой на исследование международной группы астрономов.
Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?
Непонятные процессы черных дыр Конкретные процессы, которые вызывают вращение черных дыр пока неизвестны ученым. Главная теория указывает на то, что меньшие черные дыры формируются, поглощая звездный материал через аккреционный диск, и это заставляет их вращаться очень быстро. В течение миллионов лет они сталкиваются и, в конце концов, объединяются, становясь чрезвычайно сверхмассивными черными дырами. Чтобы подтвердить эту гипотезу, исследователям нужно исследовать скорость вращения черных дыр разных размеров. Ранее мы сообщали о том, как астрономы усомнились в правдивости первого фото черной дыры. По материалам Space Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Источник: Nature Чтобы точно проследить долговременную морфологическую эволюцию джета вблизи сверхмассивной чёрной дыры в М87, учёные проанализировали 170 интерферометрических изображений, полученных в 2000—2022 году на частотах 22—24 и 43 ГГц. Именно эти снимки показали, что, помимо известной постоянной морфологии струи с уярчением к краям, за эти годы можно увидеть изменение позиционного угла направления струи. Для описания наблюдаемой эволюции направления джета авторы работы использовали модель, в которой ось вращения аккреционного диска немного наклонена к оси вращения чёрной дыры Рисунок 2. Вращение массивной чёрной дыры влияет на окружающее пространство-время, приводя к прецессии аккреционного диска, которая распространяется и на джет из-за тесной связи между ним и аккреционным диском. Рисунок 2. Схематическое изображение модели наклонного аккреционного диска. Ось вращения чёрной дыры направлена вертикально, направление джета почти перпендикулярно диску. Несоосность между осью вращения чёрной дыры и осью вращения диска приводит к прецессии диска и джета. Источник: Yuzhu Cui et al. Эффект Лензе — Тирринга очень мал —- примерно одна часть из нескольких триллионов. Чтобы его обнаружить, необходимо исследовать очень массивный объект, и активное ядро галактики М87 наилучшим образом подходит для этого. Подобная прецессия джетов может происходить и в других активных ядрах галактик, но её сложно увидеть из-за небольшой величины и длительного периода изменения. Наша совместная группа МФТИ и ФИАН в настоящее время активно занимаемся моделированием прецессирующих джетов для объяснения данных наблюдений квазаров», — прокомментировала Евгения Кравченко, старший научный сотрудник лаборатории физики высоких энергий МФТИ.
На полученных с помощью восьми обсерваторий в разных точках планеты снимках можно увидеть невероятно яркое кольцо огня гало , которое сформировано нагретым газом, засасываемым гравитацией черной дыры. Данное газовое свечение более яркое, чем сияние миллионов звезд во всей галактике, а потому его можно увидеть и сфотографировать даже с Земли. Отмечается, что размеры данной черной дыры M87 поистине колоссальны, а расположена она на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли в галактике Messier 87 в Скоплении Девы в Местном сверхскоплении галактик. При этом, масса черной дыры примерно оценивается как величина, превышающая массу Солнца в 6,5 миллиардов раз. Полученные кадры являются крайне важными для многих научных отраслей, в том числе, являются очередным доказательством, подтверждающим теоретические основы природы Общей Теории Относительности.
Саму черную дыру увидеть нельзя, потому что она абсолютно темная. Однако вокруг нее присутствует светящийся газ. Темная центральная область на кадре называется тенью. Снимок зафиксировал свет, искривленный гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее Солнца.
Астрофизики МГУ определили массу чёрной дыры в центре галактики М87
Отмечается, что размеры данной черной дыры M87 поистине колоссальны, а расположена она на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли в галактике Messier 87 в Скоплении Девы в Местном сверхскоплении галактик. Новость. Первый снимок черной дыры превратился в мемы (фото). Изображение было получено в рамках проекта Event Horizon Telescope в результате наблюдений, которые длились около недели в 2017 году. Ученые, изучающие сверхмассивную черную дыру в центре галактики M87, раскрыли происхождение мощного джета и впервые сфотографировали и джет, и его источник вместе. Сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87 находится в 55 миллионах световых лет от Земли. Отмечается, что размеры данной черной дыры M87 поистине колоссальны, а расположена она на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли в галактике Messier 87 в Скоплении Девы в Местном сверхскоплении галактик. «Sgr A* — вторая чёрная дыра, изображение которой удалось получить, первой является M87*, расположенная в центре галактики М 87», — говорится в сообщении.
Дыра на месте
Анализ показал, что гравитационное взаимодействие между аккреционным диском и вращением черной дыры приводит к колебаниям основания струи, или прецессии, подобно тому, как Земля прецессирует под действием гравитационных взаимодействий в Солнечной системе. Эта прямая связь между динамикой струи и центральной сверхмассивной черной дырой является конкретным доказательством того, что черная дыра вращается. Это открытие открывает новые возможности для изучения черных дыр и их свойств. Доктор Джон Доу, астрофизик из Университета XYZ, поясняет: «Подтверждение спина сверхмассивной черной дыры является значительным достижением.
Оно не только подтверждает наши теоретические модели, но и дает важнейшее представление о формировании и эволюции галактик». Этот прорыв в наблюдении колебаний струи M87 позволяет нам лучше понять, как черные дыры взаимодействуют со своим окружением.
Параллельно с этими измерениями студент Джереми Мерфи использовал другой инструмент, из обсерватории Западного Техаса, чтобы исследовать внешние области галактики — так называемое темное гало.
Эта область пространства простирается в десятки раз дальше видимой границы галактики и заполнена темной материей, составляющей большую часть ее массы. Ученые давно поняли, что галактики состоят далеко не только из того вещества, которое можно наблюдать в телескоп в различных диапазонах волн. Если бы это было так, то скорость вращения звезд по мере удаления от центра галактик падала бы.
Однако оптические и радионаблюдения показывают, что в большинстве случаев скорости вращения звезд и газа почти не зависят от расстояния до центра, а иногда даже возрастают к краю. Это обстоятельство указывает на то, что бал в большинстве галактик правит не столько видимое барионное вещество, сколько проявляющая себя исключительно гравитационным взаимодействием темная материя. Гигант на заднем дворе Чтобы точно определить массу центральной черной дыры, ученым необходимо принять в расчет все компоненты наблюдаемой галактики.
Поэтому изучение внутренних и внешних областей галактики позволяет отдельно оценить вклад звезд, газа и темной материи в общую массу.
Чтобы получить изображение этого объекта, астрофизики использовали сеть из восьми обсерваторий в разных частях Земли, которые и образуют все вместе виртуальный телескоп размером с планету, носящий название Телескопа горизонта событий. Сбор данных велся в течение «множества ночей» по много часов подряд, что можно сравнить с фотосъемкой с длинной экспозицией, говорят ученые. Затем информация долго обрабатывалась суперкомпьютерами. Это было словно пытаться сделать четкое фото щенка, стремительно гоняющегося за собственным хвостом», — говорит о работе ученых Чи-Кван Чан из Университета Аризоны. Полученные изображения — это результат сведения воедино различных снимков, их «среднее арифметическое».
Именно в этом направлении, как установили учёные, и идёт вращение диска. Как они объясняют, наиболее яркая его область — это та, где вещество несётся по направлению к нам, а более тусклая, соответственно, — где движется от нас. Дело в том, что при движении излучающего свет объекта к нам длина волны этого света делается короче, то есть смещается в сторону синего света, что называется синим смещением. И наоборот, удаляющийся объект кажется более красным, более тусклым, потому что длина его световых волн увеличивается. Это красное смещение. Так по внешнему виду аккреционного диска учёные определяют, в каком направлении он вращается. Сравнение двух снимков сверхмассивной чёрной дыры в центре М 87, сделанных в 2017 и 2018 годах. Если считать, что это смещение вещества по мере вращения диска, то, получается, за год это вещество прошло одну двенадцатую часть полного круга, то есть на один оборот диска вокруг чёрной дыры должно уходить 12 лет. Но учёные пишут, что, по расчётам, он должен вращаться заметно быстрее, поэтому у них есть предположение, что это сдвиг не совсем по мере вращения, скорее, по мере некоторого смещения самой плоскости диска. Они просмотрели также и снимки, сделанные после 2018 года, и обнаружили, что внешний вид кольца меняется ежегодно. По их подозрениям, снимок 2018 года показывает, как кольцо на самом деле располагается чаще всего.