Технологии - 18 марта 2020 - Новости Санкт-Петербурга - Коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) получила новый снимок сверхмассивной черной дыры Стрелец А* (Sgr A*), расположенной в центре нашего Млечного Пути. Снимок тени сверхмассивной чёрной дыры Стрелец А в центре галактики Млечный путь. Астрофизики считают, что менее 1 % материала, находящегося под гравитационным влиянием черной дыры Стрелец А, достигает точки невозврата, потому что большая его часть выбрасывается. Именно в этот день состоялась конференция ученых проекта Event Horizon Telescope (EHT), на которой были обнародованы изображения сверхмассивной черной дыры Стрелец А*, которая находится в самом центре нашей галактики.
Первое изображение черной дыры в центре нашей галактики
Снимок тени сверхмассивной черной дыры Стрелец А*, скрывающейся в центре Млечного Пути. В сфере интересов этого проекта была черная дыра в центре галактики M87, а также черная дыра Стрелец A* в центре нашей галактики. массивной черной дыры, расположенной в центре Млечного пути.
Получено изображение черной дыры в центре нашей Галактики
Представить себе черную дыру крайне сложно, а до 1978 года эта идея и вовсе казалась научному сообществу бессмысленной. Называется эта наша черная дыра очень забавно Стрелец A*, то есть так и читается "стрелец А со звездочкой", ну что сказать, в астрофизике давно проблема с названиями, уж как умеют. Научные работы последних десятилетий показали, что, в отличие от черных дыр из других галактик, Стрелец А* отличается спокойствием, не притягивает громадных масс материи и не слишком активно извергает плазму.
В центре нашей галактики — черная дыра. Сейчас там нашли загадочную активность
| Мир наблюдает за вспышкой: в Галактике обнаружили новую черную дыру - МК | Наша черная дыра Стрелец А* (Sagittarius A*) — гораздо более обыкновенная, во Вселенной таких большинство. |
| "И так близко к Земле". Учёные обнаружили самую большую звёздную чёрную дыру нашей галактики | Интересен не сам снимок тени черной дыры Стрелец А*, а способ, которым он был сделан. |
Получено изображение черной дыры в центре нашей Галактики
Потому что вроде бы в центре всех галактик именно дыры, а не что-то еще, поэтому можно предположить, что у нас видимо тоже. До этого наука полвека считала, что там квазары. Так называли просто абстрактное нечто, про что не понимали как это выглядит и работает, типа просто квазизвёздный источник радиоизлучения сокращенно квазар. Потом вдруг стали понимать, что эти квазары это видимо черные дыры, засасывающие вещество и выплевывающее мощной струей. Но в центре нашей галактики ничего не светилось и не выплевывало, было не понятно, там вообще что. И чисто по данным движения звезд вокруг, что они вращаются вокруг очень массивного объекта предположили, что видимо там некая сверхмассивная черная дыра, которая просто не активная, но она там есть.
Но «Спектр-Р» работал не в одиночку. В качестве наземного плеча хотя бы раз выступили практически все действующие радиотелескопы, подходящие по длине волны почти 60 штук. Максимальная база составила 350 тысяч километров, что почти равно расстоянию от Земли до Луны. Неудивительно, что этот инструмент попал в книгу рекордов Гиннесса как самый большой телескоп в истории. Разрешение на этой базе составляло 8 угловых микросекунд — абсолютный рекорд не только в радио-, но и вообще в астрономии.
Кстати, а почему рекорд? Что мешает нам получить еще большую базу? Давайте запустим телескоп не вокруг Земли, а вокруг Солнца! И пусть расстояние до него будет как до Марса, нет, как до Юпитера, нет, как до «Вояджеров»! Увы, это ничего не даст. Дело в том, что за высокое разрешение приходится дорого платить. Радиотелескоп, интерферометр он или нет, не окидывает небо хозяйским взглядом. Одномоментно он «видит» лишь крошечный кусочек. Насколько крошечный? А вот как раз с угловым размером, равным разрешению.
Чем это чревато? Пламя свечи такое же яркое, как пламя большого факела. Но оно меньше по размеру, поэтому и света от него меньше. Сквозь узкую щель можно увидеть лишь маленький кусочек диска Солнца, и много ли света будет от этой щели в темной комнате? С радиоволнами такая же история. Если угловое разрешение будет слишком высоким, сигнал от космического радиоисточника станет неразличим в фоновом шуме. Обойти эту проблему можно, если повысить чувствительность телескопа. Но чувствительность, в отличие от разрешения, не зависит от размера базы. Чтобы ее увеличить, придется все-таки взять антенну побольше. А большие и массивные аппараты трудно выводить в космос, тут уж сказываются ограничения ракет-носителей.
Однако будущее интерферометрии не только в космосе, что и демонстрирует нам сеть EHT. К ней постепенно подключаются новые инструменты, так что в скором времени можно ожидать еще более подробных портретов черных дыр. Еще одна возможность — строить системы со скромным по меркам интерферометров разрешением, но зато гигантской чувствительностью. Максимальная база будет измеряться «всего лишь» десятками километров, зато суммарная площадь сотни тысяч антенн превысит квадратный километр! В общем, хотя инструмента с базой Земля—Марс пока не предвидится, потенциал технологии далеко не исчерпан. Интерферометры и впредь будут пристально разглядывать Вселенную, а мы — радоваться потоку научных открытий.
Это позволяет предположить наличие взаимосвязи. Каким образом он это делает, пока остается загадкой. Видимо, эта капля материи излучает на нескольких длинах волн и периодически вспыхивает в движении.
На основе опубликованного астрономами снимка мы сделали 3D-визуализацию видео ниже.
Обсерватория НАСА сделала свежие снимки сверхмассивной черной дыры
В 2002 году появились основания предполагать, что Стрелец A* является сверхмассивной черной дырой. При просмотре этой серии я все больше и больше напрягался: «черная дыра» Стрелец А в центре нашей галактики Млечный путь, массой приблизительно в 4 миллиона больше нашего Солнца, способна поглотить любой оказавшийся поблизости объект, будь то астероид, планета. Занимаясь изучением черной дыры Стрелец А*, расположенной в самом центре нашей с вами галактики Млечный путь, ученые обнаружили аномальную активность. Самая большая чёрная дыра в Млечном Пути, Стрелец А, имеет совокупную массу нескольких миллионов Солнц. Астрономам из Южноафриканской радиоастрономической обсерватории (SARAO) удалось заглянуть в центр нашей Галактики и увидеть там вспыхивающие звезды, «звездные ясли», магнитные полосы и сверхмассивную черную дыру под названием Стрелец А.
В центре нашей Галактики произошла странная вспышка
Около 200 лет назад сверхмассивная черная дыра Стрелец А*, находящаяся в центре нашей галактики, проявила неожиданную активность. Изображение Стрельца А* — это второй случай, когда ученым удалось увидеть черную дыру. Самая большая чёрная дыра в Млечном Пути, Стрелец А, имеет совокупную массу нескольких миллионов Солнц. Это первое изображение Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики. В окрестностях черной дыры Стрелец А* обнаружили внегалактическую звезду S0-6.
Первая фотография Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути
Рентгеновские лучи низкой энергии от 300 до 1500 электронвольт показаны красным цветом. Зеленым - среднеэнергетические 1 500 - 3 000 эВ. Синие - высокоэнергетические от 3 000 до 10 000 эВ. Пока мы не можем проверить теорию о том, что магнитные свойства окружающих газовых масс могут играть определенную роль".
Это была сверхмассивная черная дыра в центре галактики Мессье 87. EHT смог разрешить этот объект благодаря системе синхронизации нескольких телескопов, разбросанных по всей поверхности Земли. В частности, астрономы использовали Very-Long-Baseline-Interferometry VLBI - метод, который объединяет наблюдательную мощность и данные телескопов по всему миру для создания гигантского виртуального радиотелескопа.
Наличие нескольких телескопов на разных широтах Земли в сочетании с вращением Земли приводит к созданию телескопа размером с Землю. Каждый из этих телескопов оснащен антенной с чрезвычайно точными атомными часами для регистрации времени, в которое регистрируются радиосигналы от целевого объекта. И они предлагают новое понимание того, как эти гигантские черные дыры взаимодействуют со своим окружением. Однако вблизи края эти черные дыры выглядят удивительно похожими", — говорит Сера Маркофф, сопредседатель научного совета EHT и профессор теоретической астрофизики Амстердамского университета. Результат, полученный с помощью EHT, является экстраординарным.
Но чаще — нет. Чтобы разобраться, как выглядит сложно устроенный объект, астрономам нужно больше информации, и значит, больше баз. Это можно устроить. Во-первых, кто сказал, что телескопов может быть только два? В нее, кстати, входит и российская сеть «Квазар» с антеннами в Ленинградской области, Карачаево-Черкесии и Бурятии.
И каждый отрезок, соединяющий какие-нибудь два телескопа, — база интерферометра. Во-вторых, антенны могут двигаться друг относительно друга, меняя длину и ориентацию базы. Так устроена американская система VLA. Двадцать восемь «тарелок» стоят на рельсах, и при необходимости их перемещает специальный тягач. Российский исполин Можно совместить два подхода, сделав несколько неподвижных антенн и одну подвижную. Особенно заманчиво запустить подвижный телескоп в космос на вытянутую орбиту. На максимальном расстоянии от Земли в апогее спутник обеспечит интерферометру огромную базу. По мере его движения вокруг планеты база будет меняться как по длине, так и по ориентации. Именно так и работал самый зоркий телескоп в мире — российский «Радиоастрон». Его космической частью был искусственный спутник Земли «Спектр-Р» с десятиметровой антенной на борту.
Запущенный в космос в 2011 году, он прекратил функционировать в 2019 году, проработав намного дольше положенного срока. За это время «Радиоастрон» пронаблюдал около 250 космических объектов и накопил четыре петабайта данных. Их обрабатывают и интерпретируют до сих пор. К слову, запуск десятиметрового радиотелескопа в космос стал рекордным и сам по себе. Но «Спектр-Р» работал не в одиночку. В качестве наземного плеча хотя бы раз выступили практически все действующие радиотелескопы, подходящие по длине волны почти 60 штук. Максимальная база составила 350 тысяч километров, что почти равно расстоянию от Земли до Луны. Неудивительно, что этот инструмент попал в книгу рекордов Гиннесса как самый большой телескоп в истории. Разрешение на этой базе составляло 8 угловых микросекунд — абсолютный рекорд не только в радио-, но и вообще в астрономии. Кстати, а почему рекорд?
Что мешает нам получить еще большую базу? Давайте запустим телескоп не вокруг Земли, а вокруг Солнца! И пусть расстояние до него будет как до Марса, нет, как до Юпитера, нет, как до «Вояджеров»! Увы, это ничего не даст. Дело в том, что за высокое разрешение приходится дорого платить. Радиотелескоп, интерферометр он или нет, не окидывает небо хозяйским взглядом.
Credit: Event Horizon Telescope Существование черных дыр следует из Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, считающейся сегодня стандартной теорией гравитации, неоднократно подтвержденной экспериментально. Они представляют собой области пространства-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что покинуть их не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. В 2019 году астрономы проекта «Event Horizon Telescope» представили первую в истории наблюдений фотографию черной дыры, а точнее ее тени, отбрасываемой на светящийся диск из перегретого газа и пыли. Знаменитый гравитационный монстр проживает в сверхгигансткой эллиптической галактике Messier 87 в 54 миллионах световых лет от нас в направлении созвездия Девы. Достигнуть успеха удалось благодаря объединению восьми радиообсерваторий по всей планете в один виртуальный телескоп «размером с Землю».