Изображение центральной черной дыры М87, обрамленной аморфным светящимся кольцом, попало в топы практически всех новостных агентств в апреле 2019 года.

Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары

Известно, что черная дыра M87 имеет аккреционный диск, подающий в нее вещество, и джет, выбрасывающий вещество со скоростями, близкими к скорости света. Астрофизики провели исследование черной дыры, расположенной в галактике М87 в созвездии Девы. Им удалось изучить структуру ее струй. На снимке запечатлена сверхмассивная черная дыра М87, расположенная на расстоянии в 55 миллионов световых лет от Земли. 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.

Там что-то движется: Учёные сравнили два снимка чёрной дыры и заметили странный объект

Как сказал астроном Майкл Бремер, в Event Horizon Telescope входят восемь обсерваторий по всему миру. И все они действуют как один телескоп диаметром 10 тысяч километров. Но фото этого объекта было не первостепенно важным, потому что черная дыра в центре нашей галактики двигается, а поле зрения телескопа не так велико, поэтому ученые решили смотреть сначала на отдаленный объект в чужой галактике. Наблюдения продолжались на протяжении 10 суток в апреле 2017 года. Тогда ученые смогли расшифровать огромный объем данных. Каждый телескоп собрал по 500 терабайтов информации, на обработку которой ушло два года. Руководитель проекта Шеп Доулман заявил, что полученное изображение черной дыры подтверждает существование горизонта событий — то есть правильность общей теории относительности Эйнштейна. Самым известным в массовой культуре изображением черной дыры стал Гаргантюа в фильме «Интерстеллар».

И пользователи неоднократно заметили, что снимок и кадр из фильма частично сходятся. Но для кого-то первое изображение черной дыры — величайшее открытие, а для кого-то… Вообще, любители науки с интересом восприняли сообщение о первой фотографии черной дыры, хотя и успели друг с другом поспорить о том, что объект на самом деле нельзя сфотографировать. Потом начались диванные баталии о том, что ученые получили фотографии аккреционного диска, а затемнение в центре и есть горизонт событий, откуда не исходит и не отражается свет. Но некоторых пользователей все равно не удалось убедить, что открытие важно. Зажгите свечку Сотрудник отдела релятивистской астрофизики Астрономического института имени Штернберга Константин Постнов объяснил «360», почему черная дыра, которая не позволяет свету выйти, все равно светится. Она не светится. Светится вещество вокруг нее.

Свечка у вас есть, зажгите. Почему горит?

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.

I never would have thought I could tweet those words. May not look like much but an amazing testament to the power of human ingenuity.

Астрофизики Европейской южной обсерватории провели пресс-конференцию, на которой объявили о новаторском открытии в галактике Млечный Путь, сделанном при помощи Телескопа горизонта событий Event Horizon Telescope. Расстояние до сверхмассивной чёрной дыры — 27 тысяч световых лет. Чёрная дыра в центре Млечного Пути стала второй, изображение тени которой смог получить Телескоп горизонта событий.

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.

Посмотрите на сверхмассивную черную дыру в центре Млечного пути

Ширина кольца на изображении теперь меньше примерно в два раза, что будет сильным ограничением для наших теоретических моделей и тестов гравитации». PRIMO, что означает интерферометрическое моделирование с главными компонентами principal-component interferometric modeling , было разработано членами коллаборации EHT. PRIMO опирается на dictionary learning, ветвь машинного обучения, которая позволяет компьютерам генерировать правила на основе больших наборов обучающих материалов. Например, если компьютер получает серию различных изображений яблок — при достаточном обучении — он может определить, является ли неизвестное изображение яблоком или нет. Помимо этого простого случая, универсальность машинного обучения была продемонстрирована множеством способов: от создания произведений искусства в стиле эпохи Возрождения до завершения незавершенного произведения Бетховена.

Так как же машины могут помочь ученым создать изображение черной дыры? Исследовательская группа ответила именно на этот вопрос. С помощью PRIMO компьютеры проанализировали более 30 000 высокоточных смоделированных изображений аккрецирующего газа черных дыр.

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.

Работа над проектом заняла пять лет, включая 100 миллионов часов работы на суперкомпьютере в Национальном научном фонде США.

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. То есть увидеть ее все равно можно: на фоне светящегося бублика она будет выглядеть просто черным провалом. Но сделать это земными телескопами пока нереально, для этого надо «подтянуть» наши телескопы намного, намного ближе. Чем и как был сделан снимок?

Даже тень черной дыры в полусотне миллионов световых лет увидеть одним-единственным земным телескопом пока невозможно. Для этого использовался Event Horizon Telescope — группа из одиннадцати согласованных радиотелескопов, разбросанных по планете от Антарктиды десятиметровый радиотелескоп South Pole Telescope на полярной станции до северного полушария. Разнесенные на тысячи километров друг от друга радиотелескопы вместе позволили ловить фотоны от раскаленного бублика вокруг черной дыры М87 и складывать полученные элементы пазла в одну картинку.

Статья опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics. В апреле 2019 года был получен первый в истории снимок сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87, а также прозвучало сенсационное сообщение о первом прямом измерении детектировании горизонта событий чёрной дыры в радиодиапазоне в ходе эксперимента Event Horizon Technique EHT , по результатам которого масса чёрной дыры в центре галактики М87 оказалась порядка 6 миллиардов солнечных масс. Учёные ГАИШ МГУ решили проверить, как эта оценка согласуется с оценкой массы по рентгеновским данным методом скалирования спектральных характеристик, и получили неожиданный результат. Учёные использовали технику скалирования, которая основана на подобии физических свойств в процессах аккреции вещества в окрестностях разных чёрных дыр.

Чем так примечательна галактика Мессье 87 и что о ней нужно знать?

а именно в галактике Messier 87 - удалось сделать благодаря Телескопу горизонта событий. Сверхмассивную черную дыру в центре галактики M87 сфотографировали в поляризованном свете, что позволило ученым впервые измерить поляризацию на самом краю – Самые лучшие и интересные новости по теме: Космос, лонгрид, м87 на развлекательном портале Первое фото чёрной дыры было получено в 2017 году — это была чёрная дыра в галактике М87, расположенной в 55 млн световых лет от Земли. На том снимке была замечена тень, закрывающая красную, обтекающую её раскалённую плазму.

Черная дыра оказалась совсем маленькой

Чем горячее, тем белее свет. То же самое и там. Когда газ падает вокруг черной дыры, он из-за трения нагревается до высоких температур и светится, как любое раскаленное тело Константин Постнов. Астрофизик отметил, что светятся плазма и газ, которые нагреты до огромных температур в окрестностях черной дыры. Постнов объяснил, что черная дыра — это очень глубокая «потенциальная яма», компактный объект с большой массой.

Туда падает газ, нагревается до высоких температур и светится в разных диапазонах света. Другими словами, если в земле выкопать яму и что-то туда бросить, то чем глубже будет отверстие, тем больше скорость падающего объекта, то есть он будет выделять больше энергии. Результат на Нобелевскую премию Ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев в беседе с «360» объяснил, что современная астрофизика считает черные дыры самыми важными объектами во вселенной. До сих пор ученые имели только косвенные доказательства, что эти черные дыры существуют.

Сегодня произошло выдающееся событие. Впервые человечеству была предъявлена фотография реального изображения черной дыры. Физики ждали этого 100 лет. Эти объекты были предсказаны в теории Эйнштейна более 100 лет назад Вячеслав Докучаев.

Докучаев уверен, что результат, полученный учеными, тянет на Нобелевскую премию, но ему обидно, что в таком значимом мероприятии не участвовала Россия. В том числе потому, что в стране нет ни одного мощного радиотелескопа. А это важно для осмысления нашего места во вселенной и смысла жизни не только отдельного человека, а всей цивилизации», — добавил Докучаев. Важны не фото, а свойства Вице-президент РАН Юрий Балега в разговоре с «360» не был так обрадован новостью о полученной фотографии.

В случае с M87 действие черной дыры распространяется даже за пределы ее галактики на часть соседнего галактического кластера, поэтому со стороны выброс раскаленного газа действительно похож на работу мощного вулкана", - говорит астроном Норберт Вернет. Галактика M87 удалена от нашей планеты примерно на 50 млн световых лет в кластере, куда входит около тысячи галактик. По данным, полученным с различных телескопов, M87 буквально переполнена горячим газом и имеет значительный фон излучения в рентгеновском диапазоне.

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.

Исследователи надеются, что ответ на этот вопрос может также объяснить, почему материал, окружающий Стрельца А черная дыра в центре нашей собственной галактики необычно тусклый для материала, окружающего сверхмассивную черную дыру. Наконец, исследователи жаждали шанса проверить работу Эйнштейна.

Получилось, что она равна 800 массам Солнца, как раз в пределах черной дыры промежуточной массы. Конечно, без непосредственного изучения объекта невозможно окончательно подтвердить, действительно ли это черная дыра и какой она массы. Но если это не она, то тогда это примерно 40 черных дыр звездной массы, втиснутых в пространство диаметром всего одна десятая светового года. Иначе наблюдаемый эффект не объяснить.

Довольно нестабильная конструкция. Другой вариант: возможно, существует звездный механизм, о котором мы попросту ничего не знаем, по крайней мере, в рамках современной физики».

В удаленной галактике M87 найдена очень мощная черная дыра

Опубликован первый в истории снимок черной дыры — Новости — Teletype
Чем так примечательна галактика Мессье 87 и что о ней нужно знать?
Ученые впервые показали реальное фото черной дыры |
Опубликован первый в истории снимок черной дыры — Новости — Teletype
Производят звук и не всасывают объекты: что мы знаем о черных дырах
Впервые получен снимок черной дыры, испускающей мощный джет - Российская газета

Визуализирована структура джета Черной дыры

Такие снимки должны предоставить ценную информацию о том, как живут подобные гиганты. Сегодняшние изображения представляют собой первое прямое визуальное подтверждение этого», — говорится в сообщении ЕНТ. По словам специалистов, саму черную дыру, разумеется, увидеть на снимках нельзя, поскольку она абсолютно черна. Однако светящийся газ вокруг нее складывается в характерную картинку: темную центральную область, которую называют «тенью», и окружающую ее яркую кольцеобразную структуру.

Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили наше понимание процессов, которые происходят в центре нашей галактики, и дали новые ключи к пониманию того, как черные дыры взаимодействуют со своим окружением», — сказал ученый Джеффри Бауэр из коллаборации ЕНТ.

Расстояние до сверхмассивной чёрной дыры — 27 тысяч световых лет. Чёрная дыра в центре Млечного Пути стала второй, изображение тени которой смог получить Телескоп горизонта событий.

Открытие позволило астрономам окончательно доказать существование чёрной дыры в центре нашей галактики.

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.

На знаменитой фотографии 2017 года её видно только благодаря тому, что она окружена нимбом притянутого ею и постепенно поглощаемого ею вещества. Оно называется аккреционным диском. По примерным подсчётам, каждые десять лет из него в эту чёрную дыру падает масса целого Солнца. Вещество в нём расщеплено на элементарные частицы и носится в таком виде со скоростью почти тысяча километров в секунду. А физика процесса аккреции такова, что при этом от полюсов чёрной дыры, то есть перпендикулярно плоскости диска, вылетают мощнейшие струи того же притянутого вещества, так называемые релятивистские струи.

На это могут оказывать влияние проявления активности чёрной дыры и вброса в джет вещества или развитие плазменных неустойчивостей. Рисунок 1. Верхняя панель: структура джета в M87 на частоте 43 ГГц при двухгодичном усреднении данных наблюдений.

Белые стрелки указывают соответствующее направление джета. Нижняя панель: изменение направления джета за все время наблюдений с 2000 по 2022 год. Красная линия представляет наилучшую подгонку моделью прецессирующей струи с периодом 11 лет. 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.

Ученые получили первый в истории снимок черной дыры в центре Млечного Пути

Как выглядит наша черная дыра и чем отличается от М87? Лишь недавно ученые обнаружили в рамках обзора неба AllBRICQS, что J0529 4351 представляет собой сверхмассивную черную дыру в далекой древней галактике. Сравнение фотографии M87, первой черной дыры, когда-либо сфотографированной, и Стрелец A*, по сравнению с размерами Солнечной системы. Астрофизики МГУ определили массу черной дыры в центре галактики М87 по рентгеновским данным с помощью инновационного метода, статья опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics.

Дыра на месте

Строго говоря, саму черную дыру невозможно увидеть, однако ее тень хорошо различима на фоне поглощаемого черной дырой вещества. 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.

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. Получив эти параметры, вы можете определить массу центрального притягивающего объекта. Вот они это и сделали. Но в то же время они не доказали наличие горизонта событий у этого объекта. Поэтому Нобелевский комитет и сформулировал так осторожно: «определение массы компактного объекта». Потому что формально наличие черной дыры в центре Млечного Пути не доказано».

Те первые снимки были впечатляющим достижением. 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.

Новое изображение черной дыры М87* раскрывает детали вокруг бездны

Сверхмассивную черную дыру в центре галактики M87 сфотографировали в поляризованном свете, что позволило ученым впервые измерить поляризацию на самом краю – Самые лучшие и интересные новости по теме: Космос, лонгрид, м87 на развлекательном портале Ученые полагают, что черная дыра M87* вращается благодаря гравитационному взаимодействию аккреционного диска и самой черной дыры. Исследователям пока не удалось выяснить, с какой скоростью вращается черная дыра. 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.

Новости черная дыра м87