Сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87 находится в 55 миллионах световых лет от Земли. Гигантская галактика М87 в созвездии Девы, находящаяся на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли, привлекает астрофизиков относительной близостью и сверхмассивной чёрной дырой в её центре, которая в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца. 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. Известно, что черная дыра M87 имеет аккреционный диск, подающий в нее вещество, и джет, выбрасывающий вещество со скоростями, близкими к скорости света. Новые наблюдения галактики M87 показывают, как вокруг чудовищной черной дыры формируется мощный джет.
Чем так примечательна галактика Мессье 87 и что о ней нужно знать?
Это приводит к тому, что струи черной дыры мелко колеблются, и именно это было измерено в новом исследовании. 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.
Как отметила в беседе с нами Ирина Якутенко, основатель популяризаторского агентства «Чайник Рассела» и научный журналист, «с точки зрения маркетинга и повышения шансов на новые гранты по теме они совершенно правильно пишут, что увидели именно черную дыру, а не тень тем более что это не тень в привычном понимании этого слова ». Увы, но да, современная наука чем-то похожа на шоу-бизнес: она тоже требует большого финансирования, и чтобы общество давало на это деньги, нужно рассказывать ему красочные истории. 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.
Кроме того, в ядрах многих галактик наблюдаются массивные звёздные скопления , которые в ряде случаев сосуществуют со сверхмассивной чёрной дырой. Методы определения масс сверхмассивных чёрных дыр Чтобы определить массу сверхмассивной чёрной дыры, достаточно знать скорость движения «пробного тела» в её окрестностях и расстояние от этого тела до чёрной дыры. Ввиду того, что это расстояние намного больше гравитационного радиуса, то для определения массы чёрной дыры вполне оправдано применение закона всемирного тяготения. Различают три базовых метода определения масс сверхмассивных чёрных дыр: метод разрешённой кинематики; метод эхокартирования; метод, основанный на статистическом анализе движения ансамбля звёзд вокруг сверхмассивной чёрной дыры с применением законов звёздной динамики. Движение звезды S2 по орбите вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики представление художника по результатам наблюдений научных групп Р. Генцеля и А. Перевод подписей и обозначения: БРЭ. CC BY 4. Например, в 2020 г. Лауреаты этой премии профессора Р. Генцель и А.
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.
Черная дыра оказалась совсем маленькой
На картинке нельзя увидеть саму черную дыру, поскольку она абсолютно черная, но на наличие объекта указывает светящийся вокруг нее газ: тёмная центральная область окружена яркой структурой, похожей на кольцо. Снимок фиксирует свет, который искривлен мощной гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее Солнца. Читайте также.
Нобелевский комитет условно разделил награду на теоретическую и практическую части: за теорию наградили математика Роджера Пенроуза, который обосновал наличие горизонтов событий, а за практические достижения — Райнхарда Генцеля и Андреа Гез, описавших сверхмассивный объект в центре Млечного Пути. Ученые допускают, что в скором времени за исследования черных дыр будет вручена еще одна Нобелевская премия, и ее наиболее вероятным лауреатом называют руководителей консорциума Event Horizon Telescope, которые в прошлом году представили первое в истории изображение черной дыры.
О том, что в центре нашей галактики находится черная дыра массой в 4 млн Солнц, написано в школьных учебниках, об этом рассказывают ученые в научно-популярных программах по ТВ. Словом, это общеизвестный факт. Но формулировка Нобелевского комитета данный факт обошла стороной, присудив премию Генцелю и Гез с формулировкой «за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре галактики». 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.
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. Пока данные 2018 года проходили первичную обработку, мы выжали все из показаний 2017-го.
В частности, узнали, что магнитное поле должно пронизывать аккреционный диск насквозь, а увлечение системы отсчета вращающейся черной дырой в М87 — его закручивать. Именно такие условия нужны для запуска черной дырой релятивистского джета. Хотя поле там оказалось на удивление маленьким: от 1 до 30 Гаусс, — меньше, чем у магнита на холодильнике.
В некоторых квазарах магнитные поля в тысячу раз сильнее. Еще мы поняли, что с круговой поляризацией работать и работать. Синхротронное излучение в ней выглядит в 100—1000 раз слабее, чем в неполяризованном свете.
А реальный сигнал сложно выделить на фоне инструментальных помех.
Область тени — максимально возможное приближение к изображению самой черной дыры, полностью темного объекта, который не выпускает из себя свет. Тень должна быть окружена световым кольцом, возникающим из-за того, что черная дыра работает подобно линзе.
Настоящая граница черной дыры — «горизонт событий» примерно в 2,5 раза меньше тени, которую он отбрасывает. Используя систему из восьми наземных радиотелескопов, получившую название Телескоп горизонта событий, и новые алгоритмы обработки сигнала, астрономам удалось впервые в истории получить изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре галактики М 87. Оно представляет собой кольцеобразную структуру с темной центральной областью.
Революционные результаты наблюдений представлены в серии из шести статей, опубликованных в специальном выпуске журнала The Astrophysical Journal Letters. Исследователи сравнили полученные результаты с обширной коллекцией компьютерных моделей, отражающих физические особенности искривленного пространства, нагретого до сверхвысоких температур вещества и сильных магнитных полей. Многие свойства полученного изображения неожиданно хорошо соответствуют теоретическим представлениям.
Это дает уверенность в правильности интерпретации наблюдений, в том числе и оценок массы черной дыры.
Облегчили в сто раз: российские астрофизики определили массу «сфотографированной» чёрной дыры
Фотография плотного темного ядра черной дыры М87*, обрамленного аморфным светящимся кольцом, попала в заголовки международных СМИ. О сервисе Прессе Авторские права Связаться с нами Авторам Рекламодателям Разработчикам. 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.
Опубликован первый снимок гигантской черной дыры в Млечном Пути
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. 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.
Это монстры с массой в миллионы и миллиарды Солнц, которые обитают в центре галактик. Однако ученые предполагают, что должны быть и черные дыры промежуточного размера, хотя обнаружить их присутствие до сих пор не удавалось. Время от времени обсерватории замечают нечто похожее, но эти объекты могут с той же вероятностью оказаться чем-то другим, пишет New Atlas. Что умеют программные роботы В новом исследовании ученые объявили об обнаружении самых серьезных на сегодня доказательств загадочных черных дыр промежуточной массы. Проанализировав данные, собранные телескопами «Хаббл» и «Гайя» в шаровом звездном скоплении М4, расположенном в 6000 световых годах от Земли, они рассчитали массу центрального объекта, вокруг которого вращается эта группа звезд.
Получилось, что она равна 800 массам Солнца, как раз в пределах черной дыры промежуточной массы.
Снимок сделали с помощью сети из восьми длинноволновых радиотелескопов в разных точках планеты, в частности, во Франции, Чили, на острове Гавайи, Южном полюсе. Вам нужно знать об этом, потому что до сих пор непосредственных наблюдений черных дыр не проводили из-за их удаленности. Самым известным в массовой культуре стало изображение Гаргантюа в фильме «Интерстеллар» режиссера Кристофера Нолана.
Средство массовой информации, Сетевое издание - Интернет-портал "Общественное телевидение России".
Движение звезды S2 по орбите вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики представление художника по результатам наблюдений научных групп Р. Генцеля и А. Перевод подписей и обозначения: БРЭ. CC BY 4. Например, в 2020 г. Лауреаты этой премии профессора Р.
Генцель и А. Гез , наблюдая центр Галактики в инфракрасном диапазоне и применяя современные методы повышения углового разрешения телескопа, построили орбиту движения звезды S2 вокруг центральной сверхмассивной чёрной дыры рис. Эта звезда принадлежит звёздному скоплению, окружающему центральную чёрную дыру. Применив 3-й закон Кеплера , авторы дали наиболее надёжную и убедительную оценку массы сверхмассивной чёрной дыры в ядре нашей Галактики — около 4 млн масс Солнца. Метод разрешённой кинематики применим к наиболее близким галактикам, для которых угловое разрешение современных телескопов достаточно велико, чтобы увидеть индивидуальные «пробные тела» вблизи центральной сверхмассивной чёрной дыры.
Ученые получили первый в истории снимок черной дыры в центре Млечного Пути
Наблюдения показали, что, возможно, сверхмассивная чёрная дыра находится не в центре М 87, а в стороне от него, на расстоянии 82 световых лет. В 2019-м работающие на нем ученые сообщили о реконструкции изображения сверхмассивной черной дыры в эллиптической галактике M87* — в 54 миллионах световых лет от Земли в созвездии Девы. черная дыра в центре галактики М87. по мере приближения к черной дыре, время относительно земного, будет замедляться. Т.е. падающий в ЧД космонавт будет двигаться все медленнее, а у границы горизонта событий вообще как бы замрёт.
Производят звук и не всасывают объекты: что мы знаем о черных дырах
Лауреаты этой премии профессора Р. Генцель и А. Гез , наблюдая центр Галактики в инфракрасном диапазоне и применяя современные методы повышения углового разрешения телескопа, построили орбиту движения звезды S2 вокруг центральной сверхмассивной чёрной дыры рис. Эта звезда принадлежит звёздному скоплению, окружающему центральную чёрную дыру.
Применив 3-й закон Кеплера , авторы дали наиболее надёжную и убедительную оценку массы сверхмассивной чёрной дыры в ядре нашей Галактики — около 4 млн масс Солнца. Метод разрешённой кинематики применим к наиболее близким галактикам, для которых угловое разрешение современных телескопов достаточно велико, чтобы увидеть индивидуальные «пробные тела» вблизи центральной сверхмассивной чёрной дыры. 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.
До сих пор прямых наблюдений спина черных дыр не проводилось из-за трудностей, связанных с этим. Для поиска доказательств вращения черной дыры международная группа ученых проанализировала данные наблюдений за галактикой M87 за два десятилетия. В этой галактике, расположенной на расстоянии 55 млн. Это та самая черная дыра, которая привлекла внимание мировой общественности первым в истории изображением тени черной дыры, полученным телескопом Event Horizon в 2019 году. Известно, что черная дыра M87 имеет аккреционный диск, подающий в нее вещество, и джет, выбрасывающий вещество со скоростями, близкими к скорости света. В исследовании приняли участие более 20 радиотелескопов со всего мира.
Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте Phys. Так же как и на предыдущем изображении, видна тень черной дыры и окружающее ее световое кольцо. Однако фотография немного отличается от первой тем, что самая яркая часть светящегося кольца сместилась примерно на 30 градусов. По словам астрономов, это смещение является результатом турбулентного потока материи вокруг черной дыры.
Поскольку характеристики излучения черной дыры различаются в каждом диапазоне электромагнитной волны, то сбор данных о черной дыре в разных диапазонах углубит понимание людьми ее природы, что позволит ученым провести исследования в некоторых наиболее важных и сложных областях астрофизики и попытаться найти ответы на многие загадки Вселенной, такие как происхождение энергетических частиц, называемых «космическими лучами», которые постоянно облучают Землю из космоса. Это международные наблюдения 2021 года. Мы продолжим проводить такие же совместные наблюдения в разных диапазонах волн, аналогичные тем, что мы проводили в 2017 году», — сказал Шэнь Чжицян, генеральный директор Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук.
Ученые: «чудовищная» черная дыра M87 вращается!
Черная дыра в М87 окружена аккреционным диском и испускает релятивистские джеты — струи заряженных частиц, двигающихся со скоростью, близкой к скорости света. Черные дыры звездной массы — с массой от нескольких десятых до нескольких десятков Солнц — встречаются чаще всего. Джет — струи плазмы, вырывающиеся из центра черной дыры. У М87 длина джета — около пяти тысяч световых лет.
3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики
Черная дыра Галактики M87 испускает плазменную струю, которая распространяется во Вселенной до 5000 световых лет. Чёрная дыра M87 почти не двигается в течение недели наблюдения, но Стрелец A* меняет свой вид каждые пять минут. Задача специалистов состояла в том, чтобы отделить то, что меняется, от того, что остается неизменным, — и таким образом очертить структуру, лежащую в основе. Чёрная дыра M87 почти не двигается в течение недели наблюдения, но Стрелец A* меняет свой вид каждые пять минут. Задача специалистов состояла в том, чтобы отделить то, что меняется, от того, что остается неизменным, — и таким образом очертить структуру, лежащую в основе. По данным, полученным от орбитального рентгеновского телескопа НАСА Chandra, внутри M87 находится сверхмассивная черная дыра, обладающая феноменальной активностью.