Что на самом деле происходит внутри черных дыр? Телескоп "Джеймс Уэбб" только что сделал ПЕРВОЕ РЕАЛЬНОЕ изображение внутренней части черной дыры!
Астрономы получили новый взгляд на черную дыру M87
Сравнение двух снимков сверхмассивной чёрной дыры в центре М 87, сделанных в 2017 и 2018 годах. Сверхмассивная черная дыра M87*, ставшая мировой сенсацией в 2019 году, когда она впервые была сфотографирована, вновь обратила на себя внимание мирового научного сообщества. Черная дыра, получившая название M87, является наиболее изученной черной дырой на сегодняшний день и первой, изображение которой было непосредственно получено в 2019 году. Ее тень в форме «бублика» увенчана нечетким ореолом света. Новости астрофизики: Команда астрофизиков, возглавляемая Колумбийским университетом, обнаружила дюжину черных дыр, сосредоточенных вокруг Стрельца A * (Sgr A. Граница, разделяющая черную дыру и внешнее пространство, называется горизонтом событий. Научный коллектив астрономов интернационального проекта Event Horizon Telescope (EHT, Телескоп горизонта событий), который является автором первой в мире фотографии черной дыры в центре галактики Messier 87 (M87) в созвездии Девы.
Там что-то движется: Учёные сравнили два снимка чёрной дыры и заметили странный объект
| 3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики | Масса черной дыры в галактике М87 оценивается в 6,5 млрд масс Солнца, а ее диаметр. |
| Ученые: «чудовищная» черная дыра M87 вращается! | Капитал страны | Черная дыра в М87 окружена аккреционным диском и испускает релятивистские джеты — струи заряженных частиц, двигающихся со скоростью, близкой к скорости света. |
| Первый снимок чёрной дыры в центре нашей Галактики | По данным, полученным от орбитального рентгеновского телескопа НАСА Chandra, внутри M87 находится сверхмассивная черная дыра, обладающая феноменальной активностью. |
Астрономам удалось сфотографировать магнитные поля черной дыры в М87
Сверхмассивная черная дыра M87*, ставшая мировой сенсацией в 2019 году, когда она впервые была сфотографирована, вновь обратила на себя внимание мирового научного сообщества. 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. Это рекорд Итак, пример черной дыры из Messier 87 был предложен для осмысления в качестве разминки. Наблюдения показали, что, возможно, сверхмассивная чёрная дыра находится не в центре М 87, а в стороне от него, на расстоянии 82 световых лет.
Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?
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. Новая фотография чёрной дыры М87, полученная при помощи машинного обучения, позволила нам увидеть этот грандиозный объект в новом свете. Оказалось, что знаменитый «оранжевый пончик» довольно тонкий и извергает лучи энергии, которые простираются на 5000 световых. По данным, полученным от орбитального рентгеновского телескопа НАСА Chandra, внутри M87 находится сверхмассивная черная дыра, обладающая феноменальной активностью. Сверхмассивные чёрные дыры, чёрные дыры массой 106–1010 масс Солнца. К настоящему моменту получены убедительные доказательства существования.
Чем так примечательна галактика Мессье 87 и что о ней нужно знать?
О существовании этой струи — джета было известно задолго до того, как была получена фотография черной дыры, она была сфотографирована еще с помощью более традиционных инструментов, включая космический телескоп Хаббл. С тех пор ученые не оставляли наблюдений за этой черной дырой и используя все более новые алгоритмы программ обработки и моделирования данных пытались получить как можно более четкое изображение М87. Эдуардо Рос, астроном и научный координатор интерферометрии со сверхдлинной базой РСДБ в Институте радиоастрономии им. Макса Планка, добавил: «Мы видели кольцо раньше, но теперь видим и джет. И он больше, чем мы думали».
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. Ученые применили хитрую технику, которая позволяет достичь высокого углового разрешения телескопа — метод спекл-интерферометрии, рассказывает Черепащук: «Благодаря этому они смогли проследить за каждой звездой вблизи объекта, а там их несколько десятков. И смогли определить не только скорость, но и направления движения. А у двух звезд они даже померили орбиты.
Почему-то ось вращения обеих черных дыр оказалась ориентирована почти одинаково — примерно в сторону нашей планеты. Почему оно не выглядит как сосиска, почему оно не выглядит как эллипс, почему оно почти круглое? Почему мы не видим это кольцо с ребра, под углом? Он объясняет, что в случае с М87 это было ожидаемо: ученые знали, куда смотрит джет ее черной дыры. Там все было подобрано заранее.
А тут нам повезло», — продолжает ученый. Что мы узнали? В 2002 году группа Райнарда Генцеля и группа Андреа Гез по результатам 10 лет наблюдения движения звезд в окрестностях центра нашей Галактики выяснили, что там находится объект массой около четырех миллионов масс Солнца, в области размером около 10 миллиардов километров. Это стало почти неопровержимым доказательством присутствия там сверхмассивной черной дыры: астрофизики не знают другого способа уместить такую массу в такой маленький объем, да еще и так, чтобы этот объект ничего не излучал. Благодаря EHT астрономы смогли уточнить размеры этой области.
Теперь мы понимаем, что тень черной дыры имеет примерно 60 миллионов километров в поперечнике, — это сравнимо с размерами орбиты Меркурия. Кроме того, оба измерения дали согласованные значения массы, которые в свою очередь согласуются с предсказаниями теории относительности. Это позволяет опровергнуть многие но не все альтернативные гипотезы о природе компактного объекта в центре Галактики, например, голую сингулярность , некоторые модели бозонных звезд. Все эти гипотезы не вписываются в наблюдаемую картину. Но нельзя сказать, что наблюдения EHT позволили существенно уточнить наши представления о сверхмассивной черной дыре в центре Млечного пути.
Пока речь идет только о подтверждении наших гипотез. С момента открытия реликтового излучения до времени, когда измерения реликтового фона позволили существенно уточнить наши космологические представления, прошло почти 40 лет», — напоминает Ковалев. А из-за несовершенства современных теоретических моделей, с которыми сравниваются наблюдения, пока мы можем говорить только о качественном соответствии наблюдений нашим представлениям», — считает Иванов. Что дальше? В апреле 2017 года, когда EHT получил данные, по которым были собраны изображения теней черных дыр в Млечном Пути и М87, ученые с его помощью наблюдали еще и много других объектов: галактику Центавр А , блазары 3C 279 , OJ 287.
Некоторые другие активные галактики наблюдались также в 2021 и 2022 годах.
Однако только в 1916 году Карл Шварцшильд дал первое современное решение общей теории относительности, характеризующее черную дыру. Современная астрофизика рассматривает три типа черных дыр во Вселенной: звездные образуются как конечный этап жизни звезды , сверхмассивные образуют ядра большинства галактик и реликтовые маленькие черные дыры, образование которых происходило на ранних стадиях развития Вселенной. Черная дыра может иметь массу, столь же малую, как луна Земли, и огромную, в десять миллиардов раз превышающую массу Солнца. Ее масса пропорциональна размеру горизонта событий, который измеряется как радиус Шварцшильда. Более того, ни одна черная дыра не является бесконечно маленькой: минимальная масса выше или равна массе Планка, которая составляет около 22 микрограммов. Самая быстрорастущая черная дыра во Вселенной расположена в созвездии Центавра.
Самая тяжелая черная дыра живет на заднем дворе Млечного Пути
| Черная дыра оказалась совсем маленькой | 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. |
| Астрофизики МГУ определили массу чёрной дыры в центре галактики М87 | Аргументы и Факты | Что на самом деле происходит внутри черных дыр? Телескоп "Джеймс Уэбб" только что сделал ПЕРВОЕ РЕАЛЬНОЕ изображение внутренней части черной дыры! |
| Сверхмассивные чёрные дыры | Это рекорд Итак, пример черной дыры из Messier 87 был предложен для осмысления в качестве разминки. |
Астрономам удалось сфотографировать магнитные поля черной дыры в М87
Полученные кадры являются крайне важными для многих научных отраслей, в том числе, являются очередным доказательством, подтверждающим теоретические основы природы Общей Теории Относительности. Так, сфотографированный горизонт событий показывает, как материя и свет не могут вырваться за пределы гравитационного воздействия массивной черной дыры. Работы астрономов для получения подобной фотографии начались еще 50 лет назад, отмечает. Тогда астрономы впервые обнаружили невероятный радиоисточник излучения, который оказался настолько мощным, что изменял орбиты ближайших звезд. В ближайшие дни, ученые проекта EHT обнародуют все полученные данные в своем проекте, чтобы они были перепроверны и изучены.
Потребовалось много лет работы и множество радиотелескопов, которые охватили весь земной шар, объединив свои наблюдения для получения изображения области космоса, не намного превышающей размеры Солнечной системы, с расстояния 55 миллионов световых лет. 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.
Объекты с интенсивными гравитационными полями из которых свет не может уйти рассматривались еще в XVIII веке. Однако только в 1916 году Карл Шварцшильд дал первое современное решение общей теории относительности, характеризующее черную дыру. Современная астрофизика рассматривает три типа черных дыр во Вселенной: звездные образуются как конечный этап жизни звезды , сверхмассивные образуют ядра большинства галактик и реликтовые маленькие черные дыры, образование которых происходило на ранних стадиях развития Вселенной. Черная дыра может иметь массу, столь же малую, как луна Земли, и огромную, в десять миллиардов раз превышающую массу Солнца. Ее масса пропорциональна размеру горизонта событий, который измеряется как радиус Шварцшильда. Более того, ни одна черная дыра не является бесконечно маленькой: минимальная масса выше или равна массе Планка, которая составляет около 22 микрограммов.
Астрономы сделали новое неожиданное открытие о знаменитой черной дыре в галактике M87. Оказалось, что диск из ионизованного газа вокруг нее имеет своеобразные колебания, из-за Отчет о своем открытии исследователи опубликовали в The Astrophysical Journal. Она стала первой черной дырой, сфотографированной учеными. Исторические снимки были представлены 10 апреля 2019 года и стали знаменательным для науки событием.
Ученые: «чудовищная» черная дыра M87 вращается!
Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары. Первый снимок черной дыры в галактике М87 позволил измерить видимый диаметр ее кольца — 42 микросекунд дуги. Масса черной дыры в галактике М87 оценивается в 6,5 млрд масс Солнца, а ее диаметр. Астрофизики МГУ определили массу черной дыры в центре галактики М87 по рентгеновским данным с помощью инновационного метода.
Телескопы впервые сделали совместный снимок сверхмассивной черной дыры M87 и массивного джета
Когда на центральную сверхмассивную черную дыру галактики М 87 попадает материя, то начинается процесс высвобождения гигантского количества энергии, а окружающий газ разогревается до миллионов градусов. 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. Астрофизики МГУ определили массу черной дыры в центре галактики М87 по рентгеновским данным с помощью инновационного метода, статья опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics. Астрофизики МГУ определили массу черной дыры в центре галактики М87 по рентгеновским данным с помощью инновационного метода, статья опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics. Как и черная дыра, обнаруженная внутри М87, Sgr A* изгибает весь свет вокруг себя. Чёрные дыры действительно поглощают вещество и могут разрывать целые.
Черная дыра оказалась совсем маленькой
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. Эти данные также дают исследователям возможность наложить большие ограничения на альтернативы горизонту событий на основе более темной центральной депрессии яркости и выполнить более надежные тесты гравитации на основе более узкого размера кольца.
Весь этот процесс сопровождается излучением перпендикулярно оси черной дыры джетов, которые излучают световой поток, превышающий свет, исходящий от самого диска. Яркие джеты — струи энергии и вещества, истекающие из ядра галактики M87 и простирающиеся как минимум на 5000 световых лет от центра галактики. Результаты исследований базируются на наблюдениях проведенных в апреле 2017 года. В ходе исследований было выявлено, что излучение темно-оранжевого цвета проникает через магнитное поле, окружающее диск черной дыры.
Границы поля можно достаточно точно измерить и нанести на карту. Рассмотреть линии магнитного поля исходящего из черной дыры, астрономы смогли после использования аналогов поляризованных солнцезащитных очков. В результате была измерена напряженность магнитного поля в непосредственной близости от черной дыры, определены параметры плазмы и создана карта силового поля. Плотность плазмы на границе черной дыры составляет 104-7частиц в кубическом см.
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. Ученые применили хитрую технику, которая позволяет достичь высокого углового разрешения телескопа — метод спекл-интерферометрии, рассказывает Черепащук: «Благодаря этому они смогли проследить за каждой звездой вблизи объекта, а там их несколько десятков.
И хотя этот объект в 4 миллиона раз массивнее Солнца, аналог М87 в миллиарды раз массивнее. Для получения изображений в течение нескольких ночей команде понадобилась сеть радиообсерваторий телескопа "Горизонт событий". Они разработали новые инструменты для получения изображений и использовали сочетание суперкомпьютерных мощностей для анализа и объединения данных и моделирования черных дыр, чтобы сравнить полученные результаты.