Фотография черной дыры – одно из важнейших событий за последнее столетие не только в науке, но и во всем мире. Первая фотография черной дыры, полученная с помощью системы радиотелескопов Event Horizon Telescope, стала главной новостью прошлой недели. 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
Первая фотография Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути
Изучив ее орбиту, были оценены масса и радиус сверхмассивной черной дыры. Более поздние наблюдения определили массу в 3,7 млн солнечных масс в объеме с радиусом в 6,25 световых часов, или 6,7 млрд км. Ее активность в центре Млечного Пути превращает ее в своего рода двигатель, который, поглощая материю из того, что проходит поблизости, производит энергию в виде интенсивного излучения. На большом изображении рентгеновское излучение обсерватории "Чандра" выделено синим цветом, а инфракрасное излучение космического телескопа "Хаббл" - красным и желтым. Рассеянное рентгеновское излучение исходит от горячего газа, захваченного черной дырой и втянутого внутрь. Этот горячий газ образуется из ветров, создаваемых дискообразным распределением молодых массивных звезд, наблюдаемых в инфракрасном диапазоне. Поэтому для получения его изображения требуется невероятно высокое разрешение. Первое изображение черной дыры было получено EHT в 2019 году. Это была сверхмассивная черная дыра в центре галактики Мессье 87.
Именно так были получены первые изображения чёрной дыры. Точнее, её тени на фоне аккреционного диска. Были получены ещё более чёткие и обширные данные, за что надо благодарить, во-первых, новый радиотелескоп в сети — добавилась тарелка в Гренландии и, во-вторых, наблюдение в четырёх частотных диапазонах около 230 ГГц вместо двух, как раньше. Новое наблюдение позволило закрепить достижение — факт получения отчётливых прямых изображений чёрных дыр.
Также учёные убедились, что радиусы тени чёрной дыры и линзированного аккреционного диска за год не изменились, что предсказывало учение Эйнштейна. Наблюдаемой чёрной дыре особенно нечего поглощать в месте её размещения и её рост будет практически незаметным на фоне существования человечества, а не то, что год спустя. Тем не менее, новые данные позволяют судить о процессах в диске аккреции вещества.
И только сейчас специалистам удалось обнаружить, что кольцо плазмы меняло свою яркость. Сама тень черной дыры, находящейся в центре кольца, не изменялась в размерах, что подтверждает природу объекта. Кольцо состоит из пыли и газа.
Трансляция пресс-конференции, посвященной открытию, велась на YouTube. 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. Ученые предполагают, что подобные объекты находятся в центрах большинства галактик. 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.
Фотография черной дыры: совсем не фотография и не совсем черной дыры
Как светят те остатки несчастных звёздочек, коих затянуло в чёрную дыру, что расположена в центре эллиптической галактики M87. Первый снимок черной дыры в галактике М87 позволил измерить видимый диаметр ее кольца — 42 микросекунд дуги. Такое кольцо может быть создано черной дырой с массой 6,5 миллиардов масс Солнца — как раз такая масса там и находится, судя по динамике звезд и газа. Тегиореол вокруг черной дыры, черная дыра первая фотография, когда была сделана первая фотография черной дыры. Рядом с черной дырой в центре Млечного Пути «происходит много всего», и это усложнило для ученых создание изображения, отметила Боуман. Струя плазмы от сверхмассивной черной дыры в галактике М87, снимок в радиодиапазоне. 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.
Первый снимок черной дыры
Кстати, плотность запечатленной черной дыры сопоставима с 6.5 млрд солнечных масс. Это первый случай, когда астрономам удалось измерить поляризацию близко к краю черной дыры. Под «изображением» чёрной дыры понимается снимок её аккреционного диска, то есть звёздного и газопылевого вещества в окрестностях, которое, притягиваясь к сверхмассивному объекту, проявляет себя в виде излучения разных диапазонов. Опубликован первый в истории снимок черной дыры — Новости — Teletype.
Астрономы впервые показали фото чёрной дыры в центре Млечного Пути
Когда они наблюдали за М87, каждый телескоп записывал получаемые напряжения в виде массивов чисел. Всего каждый телескоп получил около одного петабайта данных, что равно 1 миллиону гигабайт. Каждая станция регистрировала этот огромный поток информации на несколько Mark6 — сверхбыстрых регистраторов данных, которые были первоначально разработаны в обсерватории Хейстек. Такие сервера, оснащенные регистраторами Mark6, стоят в каждой обсерватории и позволяют записывать петабайты данных. После окончания наблюдений исследователи на каждой станции собрали стопку жестких дисков и отправили их почтой в обсерваторию Хейстек в Массачусетсе и в Радиоастрономический институт Планка в Германии — да, воздушный транспорт в данном случае был намного быстрее, чем электронная передача данных. В обоих местах данные воспроизводились на высокоспециализированных суперкомпьютерах, называемых корреляторами, которые обрабатывали данные двумя потоками одновременно. Поскольку все телескопы в массиве EHT находились в разных местах, они имели немного разные представления об интересующем объекте — в данном случае, M87. Данные, полученные двумя отдельными телескопами, включают в себя сигнал от черной дыры, но также содержат и шум, характерный для соответствующих телескопов.
Суперкомпьютер-коррелятор попарно сравнивает данные со всех 8 телескопов EHT. По этим сравнениям он математически отсеивает шум и выбирает только сигнал от черной дыры. Этому способствуют и высокоточные атомные часы, установленные на каждом телескопе — они позволяют максимально точно сопоставить получаемые потоки данных. Затем команды как в Хейстек, так и в Радиоастрономическом институте Планка начали кропотливый процесс «совмещения» данных, выявления ряда проблем на различных телескопах, их исправления и повторного совмещения до тех пор, пока данные не стали идеально подходить друг к другу. Только после этого они были переданы четырем отдельным командам по всему миру, каждая из которых получила задание создать изображение из них с использованием независимых методов. Все четыре команды по обработке изображений ранее проверили свои алгоритмы на других астрофизических объектах, убедившись, что их методы позволят получить точную визуализацию радиоданных.
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.
В 2019 году та же команда ученых опубликовала первое в истории фото черной дыры — M87 в галактике Мессье 87. Фотографии двух столь разных по размеру черных дыр позволят ученым сравнить их и найти различия. Также изображения дают новые данные для проверки теорий поведения газа вокруг сверхмассивных черных дыр. Этот процесс еще не до конца изучен, но, как считается, играет ключевую роль в формировании и эволюции галактик.
Фото было получено из галактики M87 в созвездии Девы, которая находится от Земли на расстоянии 50 миллионов световых лет. Пускай фото и мутное, зато это первое в истории человечества наглядное свидетельство существования черных дыр. Черная дыра — это область с колоссально огромной гравитацией. Даже объекты со скоростью света, то есть максимальной во Вселенной, не могут покинуть ее пределы. Существование таких дыр предположил еще в свое время Альберт Эйнштейн. Некоторые уравнения общей теории относительности гипотетически подтвердили их поведение и форму.
Первый снимок чёрной дыры в центре нашей Галактики
Это изображение стало еще одним и, пожалуй, одним из самых весомых доказательств правоты Эйнштейна и ОТО. Несомненно, мы и до этого достаточно много успели узнать об этих объектах, но именно фотография горизонта событий дала нам ответы на самые важные вопросы. Проект «Телескоп Горизонт Событий» Event Horizon Telescope, в дальнейшем EHT , состоящий из восьми телескопов и сотен ученых по всему миру, смог предоставить нам эту фотографию из галактики M87 за 53 миллиона световых лет от нас. Это сверхмассивная черная дыра, масса которой в шесть миллиардов раз больше Солнца. То есть ее размер будет даже больше, чем орбита Плутона вокруг нашей звезды.
Без черной дыры, свет прошел бы такое расстояние через горизонт событий примерно за сутки. Мы узнали, как выглядит черная дыра. Что дальше? Во-первых, мы узнали, что ОТО была права, как и всегда.
Эйнштейн уже не в первый раз дал всем прикурить. Скептики, ранее утверждавшие, что черных дыр не существует, или что ОТО — неверная теория, сейчас просто уткнулись в подушку и тихо плачут. Естественно, другие теории никуда не делись, но именно идея Эйнштейна сейчас стоит на первом месте по правдоподобности. Что еще мы знаем сейчас?
Что это именно черная дыра. Не червоточина и не портал в другое измерение, а черная дыра. Что горизонт событий так же реален, как и мы с вами. Потому что мы видели его своими глазами.
Мы знаем, что там не просто сингулярность, что горизонт событий — это не физическая поверхность, к которой можно прикоснуться. Все это еще раз подтверждает ОТО Эйнштейна. Но не стоит снимать со счетов теорию петлевой квантовой гравитации, темную материю и все, что спрятано за горизонтом событий. Плюсики в копилку ОТО не означают, что всего этого не может быть.
Nicolle R. Часто они порождают высокоскоростные струи плазмы — джеты, обладающие сильным излучением. Однако, когда черная дыра погружена в яркий диск светящегося газа, в месте её расположения должна быть видна темная область, напоминающая тень. Она образуется вследствие гравитационного искривления света и его захвата горизонтом событий. Это явление, предсказываемое общей теорией относительности Эйнштейна, никогда раньше не наблюдалось. 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.
По этим сравнениям он математически отсеивает шум и выбирает только сигнал от черной дыры. Этому способствуют и высокоточные атомные часы, установленные на каждом телескопе — они позволяют максимально точно сопоставить получаемые потоки данных. Затем команды как в Хейстек, так и в Радиоастрономическом институте Планка начали кропотливый процесс «совмещения» данных, выявления ряда проблем на различных телескопах, их исправления и повторного совмещения до тех пор, пока данные не стали идеально подходить друг к другу.
Только после этого они были переданы четырем отдельным командам по всему миру, каждая из которых получила задание создать изображение из них с использованием независимых методов. Все четыре команды по обработке изображений ранее проверили свои алгоритмы на других астрофизических объектах, убедившись, что их методы позволят получить точную визуализацию радиоданных. Когда данные были получены, Акияма и его коллеги сразу же проверили их с помощью своих алгоритмов.
Важно отметить, что каждая команда делала это независимо от других, чтобы избежать какого-либо группового отклонения в результатах. Изображения, полученные разными командами. Его беспокойство было недолгим.
Вскоре после этого все четыре команды встретились в рамках инициативы «Черная дыра» в Гарвардском университете, чтобы сравнить полученные изображения, и обнаружили, с некоторым облегчением, что все они создали одну и ту же кривую структуру, похожую на кольцо — первые прямые изображения черной дыры. В то время инженеры Хейстек разрабатывали цифровые рекордеры и корреляторы, которые могли бы обрабатывать огромные потоки данных, которые получал бы целый ряд разрозненных телескопов. Строилось больше телескопов на вершинах гор, и постепенно пришло осознание того, что эй — [получение изображения черной дыры] не совсем сумасшедшая идея».
Все телескопы массива EHT на данный момент. В координации наблюдений и анализе полученных данных приняли участие более 200 ученых со всего мира из 13 научных учреждений, включая обсерваторию Хейстек.
Ведь его «можно использовать, чтобы провести больше тестов нашего понимания гравитации», — подчеркивает ученая. Так, ученый проекта EHT Джеффри Бауэр из Института астрономии и астрофизики Академии Синика заявил, что ученые «были ошеломлены тем, насколько хорошо размер кольца согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна».
Почему делать его было сложнее? Это произошло еще в 2017 году. Фото: ETH Рядом с черной дырой в центре Млечного Пути «происходит много всего», и это усложнило для ученых создание изображения, отметила Боуман. И это означает, что газ в ней сильно рассеивает изображение.
Создается впечатление, что мы смотрим на черную дыру через матовое окно».
Самые гигантские черные дыры во Вселенной – фото
черные дыры взаимодействуют со своим окружением", — говорит он.С черной дырой в центре нашей Галактики было значительно сложнее, чем с M87*. Иностранные астрофизики использовали данные микроволнового телескопа ALMA для подготовки точной трёхмерной модели вспышки, которая была порождена сверхмассивной чёрной дырой в центре Млечного Пути. Телескоп горизонт событий сделал новое фото чёрной дыры в галактике м 87Снимок сверхмассивной чёрной дырыНаука. Снимок тени сверхмассивной черной дыры Стрелец А*, скрывающейся в центре Млечного Пути. Запечатлённая на снимке тень чёрной дыры, то есть кольцо излучения и материи на краю горизонта событий, находится в центре галактики M 87 (Мессье 87). Объект удалён на 53,5 млн световых лет от Земли и весит в 6-7 млрд раз больше Солнца. Снимок черной дыры в созвездии Девы стал первым в истории человечества реальным изображением этого объекта.
Учёные опубликовали первый снимок чёрной дыры в центре нашей галактики
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. Экстраординарный результат и его последствия Результат, полученный с помощью EHT, является экстраординарным. Еще одна часть истории, которая имеет место, огромный прогресс в научной сфере.
Не только за наши знания о Млечном Пути или за то, чему он нас учит, но и потому, что он еще раз подтверждает, куда могут двигаться научные исследования. Работа велась в течение пяти лет с использованием суперкомпьютеров для объединения и анализа данных, при этом была собрана беспрецедентная библиотека смоделированных черных дыр для сравнения с наблюдениями.
Как-то уж очень совпали эти две даты. Но более реалистичным было бы ожидать снимки нового небесного тела в пределах нашей галактики. Напомню, в 2019-м именно этот Event Horizon точно так же дразнил публику новым открытием, которое потом оказалось первым в истории реальным «фото» черной дыры. Всё-таки мы говорим о проекте телескопа. Посмотрел стрим ученых, впечатлился, рассказываю. Event Horizon — массив из 11 радиотелескопов из разных стран, связанных друг с другом. Вместе они работают над получением одного более четкого изображения.
Фото: ETH Рядом с черной дырой в центре Млечного Пути «происходит много всего», и это усложнило для ученых создание изображения, отметила Боуман. И это означает, что газ в ней сильно рассеивает изображение. Создается впечатление, что мы смотрим на черную дыру через матовое окно». Но оказалось, что это лишь одна проблема. Сложнее всего то, что черная дыра развивается очень быстро. Что будет дальше? И теперь, когда мы знаем, что у нас есть эти экстремальные лаборатории гравитации, мы можем вернуться и улучшить наши инструменты и алгоритмы, чтобы увидеть больше и извлечь больше науки» — заявила Кейт Боуман.
Но для подтверждения или опровержения столь радикальных выводов, видимо, нужно подождать мнения большего числа специалистов. Астрономы почти пятьдесят лет подозревали, что сверхмассивный и компактный объект в центральной части Галактики существует. Такой вывод следовал из наблюдений за движением звёзд и квазизвёздных объектов вблизи центра Млечного Пути. На небесной сфере центр нашей Галактики виден в южном созвездии Стрельца и легко узнаваем в виде широкого и яркого «пятна» на этом участке дуги Млечного Пути как на открывающей эту статью картинке. Особенности траекторий указывали, что этот газовый и звёздный материал вращается вокруг некоторого компактного космического тела с огромной массой. Оценки дают массу этого объекта в четыре миллиона масс Солнца, а за его открытие в 2020 году была присуждена Нобелевская премия по физике об этом можно прочитать в более подробном материале. Для получения изображения чёрной дыры в радиодиапазоне использовались массивы радиоантенн в разных точках планеты. Таким образом создаётся виртуальный радиотелескоп размером с Землю: обсерватории на разных континентах работают как части одной антенны-«тарелки», собирающей космическое радиоизлучение. Снимку посвящён специальный выпуск The Astrophysical Journal Letters от мая 2022 года, в котором опубликовано шесть статей коллаборации EHT о разных аспектах наблюдений и обработки данных. Радиотелескопы, составляющие Телескоп горизонта событий EHT — коллаж изображений всех обсерваторий проекта на одном снимке.
Первое фото черной дыры в центре нашей галактики: когда его сделали на самом деле
Под «изображением» чёрной дыры понимается снимок её аккреционного диска, то есть звёздного и газопылевого вещества в окрестностях, которое, притягиваясь к сверхмассивному объекту, проявляет себя в виде излучения разных диапазонов. «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. Чёрные дыры теперь не просто позируют на фотографиях, они участвуют в фотосессиях.