Соответствующая работа заняла около пяти лет, а полученный портрет Sgr A*, как отмечает сопредседатель научного совета ЕНТ Сера Маркофф, удивил ученых тем, что показал много сходства между двумя черными дырами — М87* и Sgr A*. Черная дыра в М87 окружена аккреционным диском и испускает релятивистские джеты — струи заряженных частиц, двигающихся со скоростью, близкой к скорости света. Сверхмассивная черная дыра находится в самом сердце далекой галактики M87, где она медленно питается космической пылью, газом и другим звездным материалом.
Учёные опубликовали первый снимок чёрной дыры в центре нашей галактики
Для далёких галактик применяется метод эхокартирования, в котором расстояние «пробного тела» от чёрной дыры и его скорость оцениваются опосредованно. Если ядро галактики является активным и в его оптическом спектре наблюдаются мощные и широкие линии излучения водорода, гелия и других элементов, то измеряя время запаздывания переменности эмиссионных линий относительно переменности непрерывного спектра, можно оценить характерное расстояние от чёрной дыры газовых облаков, излучающих в линиях. Поскольку большая ширина эмиссионных линий в спектре активного ядра галактики вызвана движениями многих газовых облаков и эффектом Доплера , измеряя ширину линий, можно оценить характерную скорость движения газовых облаков вблизи центральной чёрной дыры. Зная характерное расстояние газовых облаков от чёрной дыры и их характерную скорость, можно оценить массу центральной сверхмассивной чёрной дыры. Методом эхокартирования оценены массы сотен сверхмассивных чёрных дыр в ядрах галактик. В случае эллиптических галактик , в которых сложно выявить регулярное вращение на фоне больших иррегулярных скоростей звёзд, применяется метод, основанный на построении зависимости дисперсии скоростей движения звёзд от расстояния до центра галактики. Степень нарастания этой дисперсии при приближении к центральной сверхмассивной чёрной дыре характеризует массу чёрной дыры, которая оценивается с применением методов звёздной динамики. Помимо перечисленных трёх базовых методов, существуют более косвенные и, соответственно, менее надёжные быстрые методы оценки масс сверхмассивных чёрных дыр в ядрах галактик, которые применяются для определения масс большого числа сверхмассивных чёрных дыр и для статистических исследований. Эти методы обычно калибруются с помощью результатов, полученных базовыми методами. Демография сверхмассивных чёрных дыр К настоящему времени измерены массы тысяч сверхмассивных чёрных дыр в ядрах галактик , которые лежат в пределах 1.
Открытие позволило астрономам окончательно доказать существование чёрной дыры в центре нашей галактики. В начале мая 2022 года астрономам NASA удалось записать «звучание» сверхмассивной чёрной дыры, которая находится в центре скопления галактик в созвездии Персей.
Это не опечатка: именно такие оценки её массы приводятся в опубликованной недавно научной статье.
К примеру, в центре нашей галактики Млечный Путь тоже находится гигантская чёрная дыра, но её размер равняется орбите Меркурия и имеет массу четырёх миллионов Солнц. Но даже это трудно представить. Сверхмассивная чёрная дыра в центре Messier 87 М 87. И эта галактика, соответственно, тоже массивнее и больше нашей.
Вообще, она совсем другая. Наша — спиральная, а эта — эллиптическая. По сегодняшним представлениям учёных, такие возникают в результате слияния нескольких галактик. Что интересно, почему-то из-за этого получается так, что там быстро перестают образовываться новые звёзды.
И последние, наверное, десять миллиардов лет там находятся только такие звёзды, которые и могли просуществовать столько времени до сегодняшнего дня: красные карлики, белые карлики, пульсары, чёрные дыры звёздных масс. Но вернёмся к центральной чудовищной чёрной дыре М 87.
Астрофизики уже давно предсказывали, что черные дыры вращаются, но проблема визуализации космических чудовищ до сих пор затрудняла поиск доказательств. Эта чудовищная черная дыра действительно вращается». Черные дыры обладают настолько мощным гравитационным притяжением, что ничто даже свет не может покинуть их пасть, но это не значит, что их нельзя увидеть.
Это связано с тем, что активные черные дыры окружены аккреционными дисками — огромными шлейфами материала, извлеченного из газовых облаков и звезд, нагретыми до раскаленных температур в результате трения по спирали в устьях черных дыр. Как струи черных дыр приобретают огромную энергию, необходимую для этого, остается загадкой, но физики использовали общую теорию относительности Эйнштейна, чтобы предположить, что материал мог бы получить ее из магнитных полей космических монстров, если бы они быстро вращались вокруг своих осей. Черные дыры, вероятно, приобрели часть своего вращения с первых дней своего существования в качестве звезд, которые, когда они внезапно схлопнулись внутрь, стали подобны фигуристам, которые тянут руки, чтобы вращаться быстрее.
Получено новое изображение черной дыры M87*
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.
Сверхмассивная черная дыра активна, поглощает материал из горячего диска пыли и газа вокруг себя. Согласно этой теории, силовые линии магнитного поля действуют как синхротрон, который ускоряет материал, прежде чем запустить его с огромной скоростью. Наши результаты помогут рассчитать количество переносимой энергии и влияние, которое струи черной дыры оказывают на окружающую среду».
Исследовательская группа ответила именно на этот вопрос. С помощью PRIMO компьютеры проанализировали более 30 000 высокоточных смоделированных изображений аккрецирующего газа черных дыр. Ансамбль симуляций охватывал широкий спектр моделей того, как черная дыра аккрецирует материю, и искал общие закономерности в структуре изображений. Различные модели структуры были отсортированы по тому, насколько часто они встречались в моделировании, а затем были смешаны, чтобы обеспечить высокоточное представление наблюдений EHT, одновременно обеспечивая высокую точность оценки отсутствующей структуры изображений. Команда подтвердила, что недавно визуализированное изображение согласуется с данными EHT и теоретическими ожиданиями, включая яркое кольцо излучения, которое, как ожидается, будет вызвано падением горячего газа в черную дыру. Создание изображения требовало принятия соответствующей формы недостающей информации, и PRIMO сделал это, опираясь на открытие 2019 года, согласно которому черная дыра M87 в общих чертах выглядела так, как предсказывалось. Новые методы машинного обучения, которые мы разработали, предоставляют прекрасную возможность для нашей коллективной работы понять физику черных дыр». Новое изображение должно привести к более точным определениям массы черной дыры M87 и физических параметров, определяющих ее нынешний вид.
Почему так? Потому что ни один телескоп в мире не смог бы сделать эту фотографию самостоятельно. Чтобы разглядеть такое, даже очень массивное событие, за 53 миллиона световых лет, понадобился бы телескоп размером с нашу планету. Наблюдения заняли лишь неделю, а, чтобы разобраться в этом неимоверном количестве информации, собрать настоящую фотографию черной дыры, ушло все остальное время с апреля 2017-го. Естественно, все это проводилось не вручную, а на суперкомпьютерах, которые обрабатывали несметное количество данных. Но даже у них на это ушли многие месяцы, чтобы получить эту фотографию. Исследователи из проекта Event Horizon Telescope ставили перед собой четыре основные научные задачи. Первое было простым: сфотографировать черную дыру. Проверяйте, как у них это получилось. Другие три были более сложными. Исследователи также хотели больше узнать о том, как растут черные дыры и что происходит с материалом, вращающимся вокруг них, со временем.
Облегчили в сто раз: российские астрофизики определили массу «сфотографированной» чёрной дыры
В дополнение к предоставлению картины, которая будет быстро включена в учебные материалы по всему миру, результаты помогли в очередной раз подтвердить Общую Теорию Относительности Эйнштейна. Это дало астрофизикам беспрецедентный крупный план этих загадочных, плотных небесных явлений. 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.
Однако не только этим М87 привлекла внимание ученых. Больше всего их заинтриговала плазма, которая струей изливается из самого центра черной дыры. По первым предположениям, это неизвестное вещество, которое по каким-то причинам не попадает за горизонт событий.
Черная дыра, согласно наблюдениям, вращается и работает в качестве ускорителя частиц, выбрасывая их в космос. Таким образом можно сказать, что этот гигант работает как маяк для наблюдателей Вселенной. Event Horizon Telescope, как вы уже знаете, не совсем телескоп.
Это целый проект, в котором задействованы целых 8 мощнейших телескопов и другого оборудования, а также сотни ученых по всему миру.
Макса Планка, добавил: «Мы видели кольцо раньше, но теперь видим и джет. И он больше, чем мы думали». Наблюдения за М87 не прекращаются и производились один раз в год в период с 2021 по 2023 год, но анализ полученных в этот период данных еще не завершен. Наиболее интригующим в наблюдениях 2023 года является то, что они включали в себя наблюдения на сложной длине волны 0,87 миллиметра, что должно еще больше улучшить разрешение получаемых изображений.
Джеты протянулись на тысячи световых лет и создают яркие световые следы в галактике. Более яркий джет справа приближается к нам и находится близко от луча зрения. Направленный в противоположную сторону джет не виден, а на картинке запечатлена дуга из вещества, светящегося под действием созданной джетом ударной волны.
На врезке внизу справа показано историческое первое изображение черной дыры. Она расположена в центре гигантской галактики и релятивистских джетов. На изображении, полученном телескопом им.
Изображение получил телескоп Event Horizon Telescope EHT , состоящий из сети обсерваторий, разбросанных по четырем континентам, которые исследовали эту черную дыру в 2017 году на длине волны 1,3 миллиметра. Результаты обработки данных были обнародованы в 2019 году. Гравитация черной дыры искривляла лучи света, создавая форму кольца, как и ожидалось из общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Но, хотя у астрофизиков были теории, не было четкого понимания — на основании только этого изображения — относительно происхождения излучения. Наиболее вероятным объяснением было то, что свечение возникло в результате того же механизма, который заставляет невероятно яркую струю перегретого вещества далеко выходить из галактики-хозяина джета.
Первый снимок черной дыры
Ученые использовали глобальную сеть телескопов, названную Event Horizon Telescope, для изучения сверхмассивной черной дыры, располагающейся в созвездии Стрельца на расстоянии 26 тысяч световых лет от Земли. Эта черная дыра называется Мессье 87 или Дева А, она находится на расстоянии около 53 миллионов световых лет от Земли. Масса Мессье 87 превышает массу Солнца в шесть с половиной миллиардов раз. Две «сфотографированные» на сегодня чёрные дыры, то есть M87* и Sgr A*, выглядят похоже, но M87* — объект с массой, в 1500 раз превышающей массу «нашей» чёрной дыры. Черные дыры звездной массы — с массой от нескольких десятых до нескольких десятков Солнц — встречаются чаще всего.
Свежие записи
- Там что-то движется: Учёные сравнили два снимка чёрной дыры и заметили странный объект
- Раскрыт сенсационный секрет черной дыры M87* - Наука и Факты
- Дыра на месте
- Добро пожаловать!
Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?
Сверхмассивные чёрные дыры, чёрные дыры массой 106–1010 масс Солнца. К настоящему моменту получены убедительные доказательства существования. Черная дыра Галактики M87 испускает плазменную струю, которая распространяется во Вселенной до 5000 световых лет. Изображение тени сверхмассивной черной дыры в ядре галактики M 87, полученное в радиодиапазоне с помощью Event Horizon Telescope (2019). Масса черной дыры в галактике М87 оценивается в 6,5 млрд масс Солнца, а ее диаметр.
Опубликованы многоволновые изображения черной дыры в галактике М87
При этом астрофизикам сопутствовала удача: во всех точках Земли, где стоят телескопы, была ясная погода. 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. Между тем в состав EHT в 2018 году добавился еще один телескоп GLT, миллиметровый телескоп в Гренландии, который серьезно увеличит базу интерферометра. Что хотели узнать астрофизики Предполагалось, что совместная работа телескопов поможет разглядеть тень черной дыры - это и удалось достичь. Измерения позволили протестировать общую теорию относительности и получить очередное доказательство существования черных дыр. Черные дыры прежде оставались гипотетическими объектами, хотя у астрономов и не оставалось сомнений в том, что они существуют. Ранее было получено большое количество косвенных свидетельств их существования, начиная от наблюдений тесных двойных систем и до гравитационных волн.
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. Его не видно, но если он надевает на себя одежду, мы видим одежду. Если пытается скрыться, то можно обсыпать его мукой или заметить следы. Черные дыры изучают примерно тем же способом. Ученые не видят горизонт событий и не видят недра черной дыры, поскольку ничто не может пересечь горизонт обратно в нашу сторону. Но они изучают поведение вещества вокруг.
То, что принято называть фотографией черной дыры, на самом деле — изображение вещества, движущегося вокруг черной дыры. Но в центре действительно возникает темная область, поскольку там находится черная дыра, из которой не может исходить свет. Первая фотография черной дыры Фото: NASA По большей части черные дыры — маленькие объекты, находящиеся очень далеко от нас. Разглядеть черноту внутри яркой области удалось всего в одном случае. Для качественного снимка нужна была самая большая черная дыра в центре относительно близкой галактики. Дальше встала техническая задача — получить изображение с достаточной детализацией. Ни один телескоп сам по себе не может сделать такое изображение.
Полученное изображение откроет путь к более глубокому пониманию этого механизма.
В центре большинства галактик находятся сверхмассивные черные дыры, объясняют ученые. Они поглощают материю, расположенную в непосредственной близости от них. Известно, что они также могут выпускать мощные струи материи, выходящие за пределы галактик. Но как именно это происходит, остается загадкой. Чтобы изучить это напрямую, нам нужно наблюдать происхождение джета, расположенного как можно ближе к черной дыре".
Для наблюдений ученые использовали сразу несколько обсерваторий. Авторы и права: Р. Чувствительность 100-метровой поверхности GBT помогла исследователям разглядеть как крупные, так и мелкие части кольца.
Это была первая черная дыра, которую удалось сфотографировать.
Ученые получили первый в истории снимок черной дыры в центре Млечного Пути
Изображения чёрной дыры в центре галактики М87 по данным разных лет. Однако наиболее интригующей целью проекта «Event Horizon Telescope», старт которому был дан в 2012 году, являлось получение снимка центральной сверхмассивной черной дыры Млечного Пути. Гигантская галактика М87 в созвездии Девы, находящаяся на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли, привлекает астрофизиков относительной близостью и сверхмассивной черной дырой в ее центре, которая в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца. О сервисе Прессе Авторские права Связаться с нами Авторам Рекламодателям Разработчикам.
Первый снимок чёрной дыры в центре нашей Галактики
Посмотрите на сверхмассивную черную дыру в центре Млечного пути Ждем еще снимков Ученые и раньше получали изображения черных дыр, но теперь им удалось сделать снимок самой важной из них - той, что находится в центре галактики Млечный Путь. Снимок подтверждает присутствие черной дыры и дает больше подробностей о том, как работают эти экстремальные космические объекты. Однако они далеко не идентичны.
По данным, полученным от орбитального рентгеновского телескопа НАСА Chandra, внутри M87 находится сверхмассивная черная дыра, обладающая феноменальной активностью. И ученым удалось увидеть эту дыру в действии.
Можно говорить, что у черных дыр подобного типа есть удивительно мощный контроль над эволюционными процессами галактик, в которых они живут.
Но как именно это происходит, остается загадкой. Чтобы изучить это напрямую, нам нужно наблюдать происхождение джета, расположенного как можно ближе к черной дыре". На впервые опубликованном снимке как раз и запечатлен такой момент: основание джета соединяется с веществом, вращающимся вокруг сверхмассивной черной дыры. Добавим, что галактика M87 расположена в 55 миллионах световых лет от Земли.
Запечатленная на снимке черная дыра оказалась в 6,5 миллиарда раз массивнее Солнца. Поимо джета на снимке видно то, что ученые называют тенью черной дыры.
Чтобы измерить массу черной дыры, группа астрономов под руководством Карла Гебхардта из университета Техаса в Остине решила точно измерить скорости движения звезд в непосредственной близости от самой дыры. Объектом исследования стали звезды, вращающиеся в пределах двух световых лет от центра. Для этого ученые использовали 8-метровый телескоп Gemini на Гавайских островах и инфракрасный спектрограф, позволяющий измерять скорости по допплеровскому сдвигу линий в спектрах звезд. 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.