Next Generation Event Horizon Telescope. Изображение было получено международной исследовательской группой — Коллаборацией «Телескоп горизонта событий» (EHT), которая выполнила наблюдения объекта при помощи глобальной сети р. Event Horizon Telescope ready to image black hole (BBC News). Изображение: Event Horizon Telescope.
Опубликован первый снимок гигантской черной дыры в Млечном Пути
Однако это теория, и никогда ранее черные дыры, а точнее их тени, не наблюдались напрямую. Проблема в том, что, даже обладая огромными массами, размеры этих объектов не столь велики, чтобы современные телескопы в одиночку могли их рассмотреть с разрешением, позволяющим разделить аккреционный диск, окружающий черную дыру, и горизонт событий. Смоделированное изображение окружения сверхмассивной черной дыры. Credit: M. Moscibrodzka, T. Falcke Чтобы обойти эти технические ограничения несколько лет назад был дан старт проекту «Event Horizon Telescope», целью которого является получения снимков сверхмассивных черных дыр в сердце Млечного Пути и галактики Messier 87. Почему были выбраны именно эти объекты? Все просто.
Хотя этот размер и может показаться большим, получающееся световое кольцо имеет видимый поперечник всего около 40 угловых микросекунд, что эквивалентно видимому размеру кредитной карты, лежащей на поверхности Луны. Хотя телескопы решетки не связаны друг с другом физически, получаемые ими наблюдательные данные можно точно синхронизировать при помощи атомных часов — водородных мазеров. Во время глобальной наблюдательной кампании 2017 года такие синхронные наблюдения были выполнены на длине волны 1. Каждый телескоп EHTв ходе кампании получал громадное количество данных: 350 терабайт в день. Эти данные записывались на высокопроизводительные жесткие диски, наполненные гелием, а затем отсылались на высокоспециализированные суперкомпьютеры — так называемые корреляторы — в Институте радиоастрономии Макса Планка и обсерватории Хэйстек MIT для суммирования.
Кроме того, в рамках проекта возможно сотрудничество с Международной радиоастрономической обсерваторией «Суффа», строящейся в Республике Узбекистан.
Особые надежды возлагаются на совместную работу с «Телескопом горизонта событий». Проведенное учеными моделирование показало, что общими усилиями обсерватории смогут получать изображения, качество которых будет в шесть-десять раз лучше, чем то, что «Телескоп горизонта событий» получает сейчас. Что касается режима одиночной антенны, то прямым предшественником «Миллиметрона» можно считать космический телескоп «Гершель» запущен в 2009 г. Однако зарубежный аппарат имел значительно меньший диаметр зеркала — 3. Иерархия задач Характеристики обсерватории и ее будущее «место работы» позволили ученым сформировать амбициозную научную программу. Основные направления работы: исследования процессов в ранней Вселенной, изучение геометрии пространства-времени вблизи сверхмассивных черных дыр, поиск воды и биомаркеров в нашей галактике.
Татьяна Ларченкова объяснила, что при определении приоритетов важно было выявить задачи, которые до запуска «Миллиметрона» не будут решены другими проектами. Строгая иерархия работ оправдана ограниченным временем работы в режиме активного охлаждения порядка трех лет , которое даст «Миллиметрону» особую чувствительность в режиме одиночного телескопа. На этом этапе он сможет пробиться взглядом к очень слабым объектам, например, самым первым галактикам. Исследуя жизнь Что касается астробиологических задач, они присутствовали в концепции проекта с самого начала и со временем все глубже прорабатывались. Их наблюдения, в том числе спектральные, нужны, чтобы понять состав их поверхностей, атмосфер, изучать их льды и понять, из чего они состоят. Такие спектральные исследования как раз сможет проводить наша обсерватория».
Особенно привлекает возможность изучить окрестности Сатурна, к которому в ближайшие годы не планируется направлять автоматические межпланетные миссии с Земли. С помощью телескопа ученые смогут оценить астробиологический потенциал Энцелада и Титана, под поверхностью которых предположительно есть океаны с условиями, пригодными для живых организмов. Анализ химического состава этих миров поможет ученым исследовать особенности взаимодействия океана с поверхностью спутника и ответить на вопрос, есть ли там жизнь. В погоне за «кротовыми норами» В объектив «Миллиметрона» попадут также центральные области активных ядер галактик. По всей видимости, это сверхмассивные черные дыры, но нельзя исключать, что некоторые из них окажутся «кротовыми норами».
И снимок этот сделан Телескопом Горизонта Событий. Собрать пазл без миллиона деталей Правда, наша «подзорная труба» не идеальна и дает картинку только из тех мест, где расположены части Телескопа Горизонта Событий, а он не покрывает всю планету.
Этот недостаток отчасти компенсирует вращение Земли: в момент наблюдения те кусочки, которые видят радиотелескопы, тоже движутся, и в результате получаются не точки наблюдения, а линии. Основываясь на данных с таким количеством белых пятен, трудно сделать однозначные выводы, поэтому был разработан специальный алгоритм, который может достроить изображение, — CHIRP Continuous High-resolution Image Reconstruction using Patch priors. Алгоритм, разработанный ученой Кэти Боуман Katie Bouman , собирает изображение из маленьких частей, как пазл, но пользуется ради научной достоверности тремя наборами «подсказок»: из смоделированных черных дыр, астрономических изображений и повседневных фотографий, как если бы вы дали одинаковое техническое задание трем разным иллюстраторам, а потом сравнили результат. Как на смоделированной черной дыре, так и на других возможных картинках алгоритм получает идентичные изображения. Скриншот из «Твиттера» Массачусетского технологического института. В 2018 году было записано 3500 ТБ данных, большая часть которых посвящена одному объекту — черной дыре из галактики M87. Чтобы отправить этот массив информации в вычислительные лаборатории, решили использовать не Интернет, а обычную почту и множество жестких дисков, потому что с помощью Интернета за сутки получится передать только 1 ТБ.
Данные послали в Массачусетский Технологический институт и Радиоастрономический институт Макса Планка, чтобы получить два независимых результата. В апреле 2019 года человечеству показали первую живую фотографию черной дыры, которая находится в 55 млн световых лет от нас. Первая презентация изображения черной дыры в галактике M87. Фото: www.
На фото показали магнитное поле вокруг сверхмассивной чёрной дыры нашей Галактики
Консорциум Event Horizon Telescope (EHT) с 2006 года работал над тем, чтобы получить снимок горизонта событий сверхмассивной черной дыры. Национальный научный фонд выделил грант в размере 12,7 миллиона долларов США на разработку улучшений, в результате которых должно появиться новое поколение Телескопа горизонта событий (next-generation Event Horizon Telescope — ngEHT). Телескоп горизонта событий (антенная решетка планетарного масштаба из восьми наземных радиотелескопов) был создан специально, чтобы фотографировать черные дыры. Именно эта идея и легла в основу проекта «Телескоп горизонта событий», объединившего свыше 300 учёных из шести десятков научных учреждений по всему миру.
Блазар: цель телескопов, снявших силуэт черной дыры
Кстати, «Телескоп Горизонта Событий» будет не единственным участником операции. Event Horizon Telescope (EHT). Европейская южная обсерватория (ESO) совместно с Телескопом горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) представили первую в истории фотографию сверхмассивной черной дыры в центре галактики Млечный Путь, в которой располагается Земля. Ученые коллаборации Телескопа горизонта событий EHT показали первое в истории изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Всего в проекте Event Horizon Telescope задействовано восемь обсерваторий, в частности, радиотелескоп ALMA в чилийской пустыне Атакама и SPT (South Pole Telescope) на Южном полюсе. Дыра в центре Дыра в центре Для того, чтобы проникнуть за эту завесу, был организован проект Event Horizon Telescope (EHT, Телескоп горизонта событий).
Астрономы впервые зафиксировали фотонное кольцо у черной дыры
Изображение было представлено на пресс-конференции, посвященной открытию, видео-трансляцию можно посмотреть на официальном сайте организации. Предположения о существовании в этом месте черной дыры появились еще в конце XX века, когда астрономы отследили странное движение звезд вокруг объекта, а в 2020 году за это открытие была присуждена Нобелевская премия.
Квазары — это типы активных галактических ядер, которые, как полагают астрономы, питаются от черных дыр сверхмассивного типа. Отсюда и возникает присущая квазарам яркость. Рассмотреть NRAO 530 оказалось непросто, поскольку он удален от нас на большое расстояние — 7,5 млрд световых лет. Анализ квазара показал, что он оптически агрессивен, а еще его можно причислить к блазарам. От обычного квазара они отличаются расположением.
Трансляция пресс-конференции, посвященной открытию, велась на Youtube. EHT Event Horizon Telescope представляет собой глобальный радиоинтерферометр со сверхдлинной базой , работающий на длине волны 1,3 миллиметра. Благодаря синхронизации работы телескопов, расположенных на разных континентах, при помощи атомных часов и использовании суперкомпьютеров для обработки данных ученые в 2019 году впервые в истории получили изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре активной эллиптической галактики M87, увидели ее колебания и измерили магнитное поле вблизи дыры. Первоначально о существовании компактного объекта ученые узнали в конце прошлого века путем отслеживания движения звезд вблизи черной дыры, за что в 2020 году была вручена Нобелевская премия по физике.
И в отличие от менее подробных изображений сверхмассивных черных дыр, которые у нас есть, это свечение — не результат струй плазмы или кольца раскаленного газа. Это радиоизлучение, которое фокусирует черная дыра. Что умеют программные роботы Черная дыра в галактике М87 окутана светом облака газа, в том числе, радиоизлучением, пишет Universe Today. Когда отдельный луч проходит рядом с черной дырой, искривление пространства-времени вызывает существенное изменение направления, намного больше, чем если бы он проходил мимо звезды. Он может сделать поворот на 90 градусов или даже развернуться и направиться в обратную сторону. Чем ближе траектория луча к черной дыре, тем сильнее изменения. Лучи света движутся мимо черной дыры со всех сторон, но мы видим только те, которые направлены на нас. Таким образом, черная дыра может служить очень мощной линзой.
3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики
В том числе потому, что черная дыра в Млечном Пути ведет себя неспокойно. Читайте также: Могут ли гравитационные волны разрешить кризис космологии? Как правило черные дыры в сердцах галактик поглощают все близлежащие объекты в огромном количестве. По словам исследователей наша черная дыра «сидит на голодной диете» — в ее центр попадает очень мало материала, но именно эта особенность позволила астрономам совершить новаторское открытие.
Большая разница Первым в истории изображением тени черной дыры в центре галактики Messier 87 мир наслаждается последние три года. М87 находится на расстоянии 53 миллионов световых лет от нашей планеты, являясь домом для, по меньшей мере, 1 триллиона звезд. Черная дыра М87.
Снимок представлен в 2019 году Более того, черная дыра M87 — одна из крупнейших во Вселенной. Ее масса превышает солнечную в 6,5 миллиардов раз и поглощает огромное количество материи, выбрасывая энергию в космическое пространство. Подробнее о черной дыре в галактике Messier 87, мы рассказывали ранее.
По мнению астрономов, поведение черной дыры в Млечном Пути для многих галактик является нормой.
Джет квазара простирается в проекциях на плоскости неба на расстояние, которое свет проходит примерно за 1,7 года. Исследователи отметили две особенности: ортогональная поляризация наблюдается в параллельном и перпендикулярном направлениях по отношению к джету. Ученые полагают, что это свидетельствует о винтовой структуре магнитного поля в джете.
Самая внешняя особенность имеет особенно высокую степень линейной поляризации, что свидетельствует об очень хорошо упорядоченном магнитном поле. Светлана Йорстад , старший научный сотрудник Бостонского университета и руководитель проекта по исследованию NRAO 530 Астрофизики полагают, что дальнейшие наблюдения за квазаром помогут понять, как со временем меняются характеристики самых внутренних джетов и их связь с производством фотонов высокой энергии.
But the exact cause of these extreme speeds remains unclear. Scientists say that magnetic fields are a prime suspect.
Imaging the central area of the black hole should give that proof. In addition to the jets, studying the swirl of material near M87 also gives astronomers the most accurate weight ever for this monster black hole, which is one of the most massive in the known universe. And in fact, some those individual observatories, like the massive Atacama Large Millimeter Array, or ALMA, are themselves interferometers, arrays of telescopes spread across many miles. The idea behind interferometry is to create one telescope with an enormous collecting area out of many smaller telescopes.
That increases the resolution of the final configuration of observatories. But interferometry also has tradeoffs. This decreases the fidelity of the image, or how accurately the image can recreate the original object. Astronomers use the fact that they do have some idea of what a black hole should look like to narrow down the possibilities.
Another complication is just the logistics of moving around so much data. Each station takes data over a range of wavelengths, resulting in massive amounts of information, as much as 5,000 hours of mp3 music files — too much to transmit.
Непрерывные наблюдения продолжались в течение 10 суток в апреле 2017 года. Каждый из телескопов собрал по 500 ТБ информации. На расшифровку и анализ полученных данных у ученых ушло два года. При изучении результатов наблюдений ученые прибегли к помощи суперкомпьютеров в обсерватории Хайстак Массачусетский технологический институт, США и Институте радиоастрономии имени Макса Планка в Бонне Германия. Между тем в состав EHT в 2018 году добавился еще один телескоп GLT, миллиметровый телескоп в Гренландии, который серьезно увеличит базу интерферометра. Самым известным в массовой культуре изображением черной дыры стал образ Гаргантюа в фильме «Интерстеллар».
За создание визуального образа черной дыры и его научную достоверность отвечал американский астрофизик Кип Торн, получивший Нобелевскую премию за открытие гравитационных волн.
Photographing a black hole
Сеть обсерваторий из проекта «Телескоп горизонта событий» (EHT) опубликовала первое изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь. The Event Horizon Telescope (EHT) is a network of synchronized observatories around the world and is famed for capturing the first image of a black hole. Первая сверхмассивная черная дыра, изображение окрестностей которой было получено при помощи Телескопа горизонта событий, предоставила также и то, что исследователи называют «однозначным доказательством вращения черных дыр». Event Horizon Telescope observations were made by observations around the globe; data was sent to MIT Haystack Observatory and the Max-Planck-Institut für Radioastronomie for correlation. видимой границы черной дыры получено в рамках международного проекта Event Horizon Telescope (EHT) / «Телескоп горизонта событий». Event Horizon Telescope ready to image black hole (BBC News).
Впервые получено изображение тени черной дыры в центре Млечного Пути
Scientists have long desired to see inside the disk to where the material actually disappears into the black hole. Before EHT, that level of detail had eluded them. Why the Event Horizon Telescope took so long to image a black hole Occasionally, this semi-chaotic swirl of accretion disk material collides with itself, launching matter out in jets that extend thousands of light-years and travel at nearly the speed of light. But the exact cause of these extreme speeds remains unclear.
Scientists say that magnetic fields are a prime suspect. Imaging the central area of the black hole should give that proof. In addition to the jets, studying the swirl of material near M87 also gives astronomers the most accurate weight ever for this monster black hole, which is one of the most massive in the known universe.
And in fact, some those individual observatories, like the massive Atacama Large Millimeter Array, or ALMA, are themselves interferometers, arrays of telescopes spread across many miles. The idea behind interferometry is to create one telescope with an enormous collecting area out of many smaller telescopes. That increases the resolution of the final configuration of observatories.
But interferometry also has tradeoffs. This decreases the fidelity of the image, or how accurately the image can recreate the original object.
Однако пресс-релиз ESO предвещает нечто "революционное". Это тот же термин, который был использован для объявления о первом прямом изображении черной дыры в 2019 году. Одновременные пресс-конференции пройдут по всему миру, в том числе в Вашингтоне, Сантьяго-де-Чили, Мехико, Токио и Тайбэе. Пресс-релизы будут включать обширный аудиовизуальный материал, так что нам остаётся только фантазировать! Для ESO конференция пройдет в ее штаб-квартире в Германии. Генеральный директор ESO выступит с вступительным словом.
Группа исследователей EHT объяснит результаты и ответит на вопросы. За лекциями последует мероприятие на YouTube с участием нескольких астрономов-экспертов EHT для публики, похожее на сессию вопросов и ответов.
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. Никогда бы не подумал, что смогу твитнуть эти слова. Это может показаться не таким уж серьезным, но это удивительное свидетельство силы человеческой изобретательности» — Лоуренс Краусс, физик, популяризатор науки. Что дальше? Плюс три телескопа к сети EHT, что улучшит разрешение изображения и позволит различить место присоединения джета к поверхности горизонта событий.
Пока ученые следили за М87 всего четыре дня.
Алгоритм визуализации сверхмассивной чёрной дыры по данным, полученным радиотелескопами, разработала Кэтрин Боуман. В 2020 году международное сотрудничество над проектом удостоилось медали Альберта Эйнштейна.
3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики
Консорциум Event Horizon Telescope (EHT) с 2006 года работал над тем, чтобы получить снимок горизонта событий сверхмассивной черной дыры. Их получила обсерватория «Телескоп горизонта событий» (Event Horizon Telescope), объединившая в глобальную сеть несколько крупнейший радиотелескопов, разбросанных по разным континентам. Коллаборация Телескопа горизонта событий (EHT) показала первое в истории изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. View a PDF of the paper titled First M87 Event Horizon Telescope Results. Данные проекта «Телескоп горизонта событий» позволили ученым получить изображение тени сверхмассивной черной звезды.