Шансы встречи с черной дырой.
Подписка на дайджест
- Ученые впервые получили подробную фотографию черной дыры
- О чем говорит первая настоящая фотография черной дыры, что она значит
- Опубликовано более чёткое прямое фото чёрной дыры — снимок показал динамику аккреционного диска
- Прорыв года: астрономы представили первое изображение черной дыры в центре нашей галактики
- Опубликованы первые фотографии черной дыры — как их получили?
Первое в истории фото черной дыры сделали четче
Шансы встречи с черной дырой. Фото предоставляет доказательство того, что в центре галактики действительно находится огромная черная дыра, вокруг которой и вращаются все объекты Млечного пути, включая Солнце, а вместе с ним и Землю. Эта дыра расположена в галактике M87 в созвездии Девы, и на то, чтобы ее сфотографировать и обработать снимки, у ученых ушло около двух лет. Интернет облетел снимок явления, о котором известно давно, но изображение которого вплоть до настоящего момента получить никто не мог – черной дыры.
Получена фотография центральной черной дыры Млечного Пути
М87 оказалась очень солидной дырой — в 6,5 миллиарда раз массивнее Солнца. Диаметр ее — 30 миллиардов километров. То есть если взять центральную часть Солнечной системы — от Солнца до Плутона — и засунуть ее внутрь этой черной дыры, то все наши планеты там спокойно поместятся и еще останется немало дополнительного места. С близкой скоростью вращается и бублик материи вокруг нее. Такая огромная скорость вращения получена для черной дыры впервые и очень интересна. Дело в том, что черная дыра вращается тем быстрее, чем больше вещества упало на нее за всю ее историю. Получается, М87 не только сейчас активно пожирает материю что и так видно на снимке ее тени , но и делает это уже миллиарды лет подряд без заметных пауз. Это очень резко отличает ее от поведения большинства черных дыр, которые «питаются» намного скромнее.
Было бы неплохо понять, почему М87 такая особенная и что вообще определяет аппетит таких опасных объектов, как крупная черная дыра. Дело в том, что черные дыры, по сути, ключевые действующие лица в окружающей нас Вселенной. Если взглянуть на почти все известные галактики, в центре каждой из них лежит сверхмассивная черная дыра и в нашем Млечном Пути — тоже. И они там вовсе не для красоты: тяготение таких сверхмассивных объектов «собирает» вокруг себя ядро каждой галактики и в конечном счете саму галактику. Без черной дыры в центре материя не могла бы быстро собраться в достаточно плотные структуры. А значит, и образование звезд, и эволюция планетных систем шли бы куда медленнее. Из этого легко понять, зачем нужно изучать черные дыры: чтобы понимать, как работает Вселенная вокруг нас, надо знать, как работает главный «сборочный механизм» в ее галактике.
Черную дыру в центре галактики М87 удалось снять с высоким качеством потому, что эта дыра очень активно «глотает» вещество и перед приемом «пищи» сильно ее нагревает трением частиц поглощаемого вещества друг о друга. Бублик этой материи от нагрева дает жесткое рентгеновское излучение, а вверх и вниз от черной дыры бьют струи горячей плазмы, разогнанной до десятков и сотен тысяч километров в секунду.
Размеры горизонта событий черной дыры пропорциональны ее массе, поэтому, чем массивнее черная дыра, тем больше ее тень. Благодаря своей огромной массе 6,5 миллиардов солнечных масс и относительной близости к Земле она находится от нас на расстоянии 55 миллионов световых лет черная дыра в центре галактики M 87 для земного наблюдателя является одной из крупнейших по своим угловым размерам, что и сделало ее идеальной мишенью для исследования. Поперечник её тени немного меньше 40 миллиардов километров. Создание EHT было технической задачей величайшей сложности, решение которой потребовало создания и отладки всемирной сети из восьми уже существовавших радиотелескопов, установленных в труднодоступных высокогорных местностях: на вершинах вулканов на Гавайских островах и в Мексике, в горах Аризоны в США и Сьерра Невады в Испании, в чилийской высокогорной пустыне Атакама и в Антарктике.
Работа EHT основана на применении метода интерферометрии со сверхдлинной базой, который предполагает синхронизацию всех телескопов сети и использует вращение нашей планеты для образования единого гигантского глобального телескопа размером с земной шар, работающего на волне 1,3 мм. Современные алгоритмы обработки позволили EHT достичь углового разрешения в 20 микросекунд дуги, что соответствует способности читать нью-йоркскую газету из парижского кафе. Петабайты полученных этими телескопами наблюдательных данных были суммированы высокоспециализированными суперкомпьютерами, установленными в Институте радиоастрономии Макса Планка Германия и обсерватории Хэйстек MIT, США. Эти данные после сложнейших процедур обработки с использованием новейших вычислительных методов, разработанных участниками коллаборации, преобразовывались в изображения. Создание EHT и наблюдения, результаты которых демонстрируются сегодня, являются кульминацией продолжавшихся в течение десятилетий наблюдательных, технических и теоретических работ.
На новом изображении отчетливо видны линии, по которым магнитные поля закручивают энергию, придавая ей определенную форму. Это образует своего рода оболочку вокруг черной дыры, но почему она такая неоднородная? Между линиями видны очень неравномерные промежутки, сами они тоже имеют разную ширину и яркость — эта магнитная турбулентность работает по неизвестным пока принципам. Первый снимок черной дыры, опубликованный в 2019 г.
А какой может быть свет там, где кванты света поглощаются? Но, если отбросить формализм в сторону, это всё-таки снимок контуров дыры, и для того, чтобы его получить, команде Event Horizon Telescope в составе 300 учёных из 80 институтов пришлось объединить работу одиннадцати гигантских телескопов, расположенных на пяти континентах. В общей сложности было собрано 3,5 петабайта данных, или 3584 терабайта. Только создав сложные алгоритмы обработки и собрав воедино максимальное число ракурсов, а затем смонтировав данные, на что ушли годы, учёные получили искомый снимок. Эта технология была впервые отработана на сверхмассивной звезде в центре галактики М87, снимок которой был обнародован в 2019 году. Учёные верят в то, что это только начало. Интерес к чёрным дырам растёт с каждым днём, уровень техники совершенствуется, и, возможно, в недалёком будущем подобные снимки получится делать чаще, и они будут всё более и более качественными. Исходя из этого, вскоре можно будет решить ряд проблем, связанных с чёрными дырами, остающихся пока что камнем преткновения. Одна из них — применима ли теория относительности, которая в целом хорошо справляется с объяснением законов Вселенной, за пределами горизонта событий, где есть ещё один горизонт — горизонт Коши, и там все представления о предсказуемой Вселенной сыплются, ввергая учёных в панику. Чтобы не сойти с ума, Роджер Пенроуз ввёл "принцип космической цензуры", согласно которому, грубо говоря, "то, от чего учёные сходят с ума и паникуют, живёт только в теоретических построениях, а Вселенная существует по уже открытым законам". То есть все противоречия нужно выводить за скобки. Состоятельность той же теории относительности, как и выкладок Хокинга, доказывается здесь и сейчас — на практике.
Первое в истории фото черной дыры сделали четче
Изображение черной дыры (сверху) получилось путем комбинации снимков с разных телескопов (снизу). Астрономы Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration опубликовали первый снимок сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути. Чёрные дыры теперь не просто позируют на фотографиях, они участвуют в фотосессиях. Черную дыру в ней в 2011 году обнаружила группа американских астрономов во главе с Карлом Гебхардтом (Karl Gebhardt) из Университета Техаса (University of Texas in Austin).
Комментарии
- если пропустили:
- ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
- Больше на эту тему
- Впервые опубликован снимок черной дыры
- Учёные опубликовали первый снимок чёрной дыры в центре нашей галактики
Впервые опубликован снимок черной дыры
| Фото черной дыры на месте США опубликовал Новосибирский планетарий | Рядом с черной дырой в центре Млечного Пути «происходит много всего», и это усложнило для ученых создание изображения, отметила Боуман. |
| Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом? | 360° | «Мы видим, что у черной дыры в центре нашей галактики есть фотонное кольцо, и это второе в истории изображение такого кольца. Это не фотография диска, черная область внутри — это не изображение самой черной дыры, она составляет порядка полутора ее размеров. |
| Фотография черной дыры: совсем не фотография и не совсем черной дыры | Снимок черной дыры в созвездии Девы стал первым в истории человечества реальным изображением этого объекта. |
| Опубликовано более чёткое прямое фото чёрной дыры — снимок показал динамику аккреционного диска | Несмотря на внушительную разницу в размерах двух чёрных дыр, в целом изображение тени Стрельца А* вполне согласуется со снимком М87. Мы видим светящееся кольцо газа, окружающее область, откуда не может вырваться даже свет. Это хорошая новость для общей. |
Космический дебют: о чём может рассказать первая в истории фотография сверхмассивной чёрной дыры
Находится в созвездии Стрельца. О ее существовании подозревали с 1970-х годов, но до сих пор не было подтверждения, что это именно черная дыра, а не какое-то другое скопление материи. Размером объект — примерно как орбита Меркурия. На нашем небе примерно такого размера, как если бы мы пытались разглядеть бублик на Луне невооруженным глазом. Фото очень похоже на фото первой черной дыры. Но новая черная дыра меньше в несколько тысяч раз, так что заметить ее было гораздо сложнее. Она также находится в совершенно других условиях.
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. Когда материя вращается вокруг черной дыры, она нагревается и излучает свет. Черная дыра изгибается и захватывает часть этого света, создавая кольцеобразную структуру вокруг себя. Тьма в центре кольца - это и есть тень черной дыры.
Теперь те же команда исследователей показала новое изображение того же объекта, но в поляризованных лучах. Обсудить На снимке мы видим массивную чёрную дыру в центре галактики Мессье 87 M 87. Она находится от Земли на расстоянии 53 млн световых лет.
Он нашёл на портале GitHub, где программисты делятся своими разработками, проект под названием eht-imaging, опубликованный Эндрю Чейлом. Реддитор подумал, что именно этот код и есть главный алгоритм, благодаря которому мир получил первое фото чёрный дыры. Дальше — больше. Также портал показывает, сколько строчек кода внёс в проект тот или иной пользователь. И реддитор увидел, что Эндрю Чейл на «Гитхабе» зарегистрирован как achael внёс целых 850 тысяч строк кода, в то время как Кэти Боумен klbouman — чуть больше 2400. Многие пользователи поверили парню и принялись распространять пост в соцсетях, сетуя, что все лавры славы достались Кэти, а не Эндрю.
Первое фото черной дыры в центре нашей галактики: когда его сделали на самом деле
Однако не следует думать, что исследователи просто притянули результат к своим представлениям о том, как должна выглядеть черная дыра. Существуют строгие ограничения, продиктованные тем, что астрономам известно о космосе. Ученые знают, на что должны быть похожи астрономические объекты и на что они не похожи. Это позволяет отсеять огромное количество вариантов, изображающих то, что не может находиться в центре галактик. Допустим, мы запускаем симуляцию, в которой генерируется черная дыра в соответствии с предсказаниями теории относительности Эйнштейна, после чего экзотический объект помещается в центр Млечного Пути. В результате моделируются данные, которые в этом случае должен получить Event Horizon Telescope. Если бы черная дыра на самом деле выглядела иначе или ее вообще не было , данные телескопов были бы совершенно другими и алгоритм Боуман мог бы получить совершенно другие изображения. Алгоритм, в свою очередь, подобен сборщику пазла. Он анализирует скудные данные, полученные телескопами, и выстраивает на их основе общую картинку, используя фрагменты тысяч введенных в него изображений космических и даже земных объектов.
Если из различных наборов изображений получается именно изображение черной дыры которую мы симулировали , то ученые могут быть уверены, что алгоритм работает правильно. То есть в какой-то степени реконструированная фотография черной дыры является коллажем из фрагментов различных снимков, даже повседневных. Если бы алгоритм был плохим, результат сильно бы зависел от набора введенных изображений, и вместо черной дыры исследователи получили бы, например, фотографию со свадебной церемонии. Кадр: фильм «Интерстеллар» Все сошлось Полученное изображение сверхмассивной черной дыры в галактике М87 соответствует предсказаниям теории относительности Эйнштейна, позволяющей определить массу и диаметр этого экзотического объекта. Размером она превосходит Солнечную систему и достигает 40 миллиардов километров.
На опубликованном изображении представлен свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры, которая в 4 млн раз массивнее Солнца. Центр Млечного Пути находится в 27 тыс. Для наблюдателя на Земле обнаруженная черная дыра занимает на небе пространство размером с пончик на Луне.
Чтобы получить ее изображение, астрономы синхронизировали работу восьми радиообсерваторий, расположенных на разных континентах, при помощи атомных часов и суперкомпьютеров.
Вместе с научным руководителем Биллом Фриманом она разработала метод, позволяющий распознать объекты, «зашифрованные» в полутенях, которые отбрасывают углы зданий. В результате становилось возможным увидеть то, что находилось за этими углами. Event Horizon Telescope — это объединенная сеть из восьми обсерваторий по всему миру, чьи радиотелескопы синхронизированы по сверхточным атомным часам. Несмотря на то что они работают как один огромный телескоп диаметром 10 тысяч километров, такая система по количеству получаемой информации все-таки значительно уступает воображаемому радиотелескопу с тарелкой аналогичного размера. Это ограничение удается немного преодолеть из-за вращения Земли вокруг своей оси, благодаря чему можно собрать еще немного радиоволн. Основная проблема в том, что итоговое изображение будет все равно сильно зашумленным.
Алгоритм Кэти Боуман позволяет убрать шумы и построить приемлемую картину. Фото: Katie Bouman Полученную радиотелескопами информацию можно интерпретировать по-разному и сгенерировать таким образом целый «зоопарк» изображений. Однако не следует думать, что исследователи просто притянули результат к своим представлениям о том, как должна выглядеть черная дыра. Существуют строгие ограничения, продиктованные тем, что астрономам известно о космосе. Ученые знают, на что должны быть похожи астрономические объекты и на что они не похожи. Это позволяет отсеять огромное количество вариантов, изображающих то, что не может находиться в центре галактик. Допустим, мы запускаем симуляцию, в которой генерируется черная дыра в соответствии с предсказаниями теории относительности Эйнштейна, после чего экзотический объект помещается в центр Млечного Пути.
В результате моделируются данные, которые в этом случае должен получить Event Horizon Telescope.
Чтобы точнее «увидеть» тень черной дыры, команда людей под ее руководством ввела в алгоритм модель, которая учитывала теоретические предсказания теории относительности Эйнштейна, чтобы точнее интерпретировать входящие данные. Построив с помощью моделирования ожидаемый облик тени от черной дыры такого размера, как М87, команда Боман смогла отсеять менее качественные изображения от более качественных и в итоге получить «картинку» такого уровня, которую без «очищающего» алгоритма было бы невозможно создать. Снимок подтверждает как сам факт существования черных дыр — хотя в нем никто и так не сомневался, — так и то, насколько точны наши представления о них и бублике из пожираемой ими материи. Попутно он позволил несколько уточнить размеры и, соответственно, массу сверхмассивной черной дыры в центре эллиптической округлой галактики М87 в 53,5 миллиона световых лет от нас. М87 оказалась очень солидной дырой — в 6,5 миллиарда раз массивнее Солнца. Диаметр ее — 30 миллиардов километров. То есть если взять центральную часть Солнечной системы — от Солнца до Плутона — и засунуть ее внутрь этой черной дыры, то все наши планеты там спокойно поместятся и еще останется немало дополнительного места. С близкой скоростью вращается и бублик материи вокруг нее. Такая огромная скорость вращения получена для черной дыры впервые и очень интересна.
Дело в том, что черная дыра вращается тем быстрее, чем больше вещества упало на нее за всю ее историю. Получается, М87 не только сейчас активно пожирает материю что и так видно на снимке ее тени , но и делает это уже миллиарды лет подряд без заметных пауз. Это очень резко отличает ее от поведения большинства черных дыр, которые «питаются» намного скромнее. Было бы неплохо понять, почему М87 такая особенная и что вообще определяет аппетит таких опасных объектов, как крупная черная дыра. Дело в том, что черные дыры, по сути, ключевые действующие лица в окружающей нас Вселенной. Если взглянуть на почти все известные галактики, в центре каждой из них лежит сверхмассивная черная дыра и в нашем Млечном Пути — тоже. И они там вовсе не для красоты: тяготение таких сверхмассивных объектов «собирает» вокруг себя ядро каждой галактики и в конечном счете саму галактику. Без черной дыры в центре материя не могла бы быстро собраться в достаточно плотные структуры.
Впервые получено изображение тени черной дыры в центре Млечного Пути
Значит, сильные и хорошо организованные магнитные поля могут быть характерны для всех черных дыр. Научная статья вышла в Astrophysical Journal Letters. Поляризация происходит, когда ориентация волн света направлена под определенным углом.
Магнитные поля, создаваемые плазмой, вращающейся вокруг черных дыр, поляризуют свет перпендикулярно себе.
Это означает, что наблюдение поляризации позволяет ученым «увидеть» магнитные поля вокруг черной дыры. У ее магнитных полей много материала, который направляется к полюсам и выбрасываться в виде струй.
Черная дыра — это объект с чудовищной массой и плотностью, что позволяет ему обладать невероятно огромной гравитацией. Сила притяжения черной дыры настолько велика, что даже свет не способен ее преодолеть. Однако на некотором расстоянии от нее излучение все-таки может победить гравитацию — и вот эта воображаемая граница, эта точка невозврата и называется горизонтом событий. Вокруг идеально круглой черной дыры видны гигантские облака газа, разогретые до невероятных температур. Они светятся так ярко, что затмевают несколько миллиардов соседних звезд.
То, что зафиксировали радиотелескопы, — свечение этого газа, электромагнитные волны, оторвавшиеся от горизонта событий. Расстояние, на котором расположен объект съемки, — 50 миллионов световых лет. Это очень далеко. Это невероятно далеко. Это просто непостижимо далеко. То, что запечатлено на снимке, по размерам больше, чем вся наша солнечная система, а масса черной дыры больше солнечной в шесть с половиной миллиардов раз. Это одна из самых массивных черных дыр, какие вообще могут существовать в нашей Вселенной.
RU - Глобальная сеть радио- и миллиметровых обсерваторий под названием Телескоп горизонта событий Event Horizon Telescope, EHT получила первое в истории изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь. Трансляцию можно посмотреть на сайте ESO или на Youtube. Проект EHT начался в апреле 2017 года — восемь обсерваторий в разных уголках Земли работают как один телескоп на длине волны 1,3 миллиметра.
Тулякам показали 3D-снимок вспышки чёрной дыры в центре Млечного Пути
Роль, которую играют черные дыры во Вселенной, является одной из самых больших загадок в астрономии, и чем больше информации мы получаем, тем больше убеждаемся, что с ними всё далеко не так просто, как казалось раньше. Коллаборация Event Horizon Telescope, cвязав 11 радиотелескопов на четырёх континентах в один огромный радиоинтерферометр, получила самое четкое в истории изображение сверхмассивной черной дыры в галактике М87. Как появляется чёрная дыра в космосе? 12 мая астрофизики проекта Event Horizon Telescope опубликовали первую в истории фотографию сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A из самого центра нашей Галактики. Астрономы впервые получили прямое визуальное изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики М 87 и ее тени. Чёрные дыры теперь не просто позируют на фотографиях, они участвуют в фотосессиях.
По кусочкам
- Фото чёрной дыры в центре галактики: как оно сделано и почему важно
- Как мы впервые увидели черную дыру Стрелец A*
- Получены самые детальные снимки окрестностей черной дыры в центре нашей Галактики
- Впервые получен снимок черной дыры, испускающей мощный джет - Российская газета
- Первый снимок черной дыры | Наука и жизнь
Астрономы впервые показали фото чёрной дыры в центре Млечного Пути
| Видео: фото черной дыры доказало теорию относительности Эйнштейна | Рядом с черной дырой в центре Млечного Пути «происходит много всего», и это усложнило для ученых создание изображения, отметила Боуман. |
| Космический дебют: о чём может рассказать первая в истории фотография сверхмассивной чёрной дыры | Тегиореол вокруг черной дыры, черная дыра первая фотография, когда была сделана первая фотография черной дыры. |