По данным, полученным от орбитального рентгеновского телескопа НАСА Chandra, внутри M87 находится сверхмассивная черная дыра, обладающая феноменальной активностью. В 2019-м работающие на нем ученые сообщили о реконструкции изображения сверхмассивной черной дыры в эллиптической галактике M87* — в 54 миллионах световых лет от Земли в созвездии Девы. Черная дыра в М87 окружена аккреционным диском и испускает релятивистские джеты — струи заряженных частиц, двигающихся со скоростью, близкой к скорости света. Что на самом деле происходит внутри черных дыр? Телескоп "Джеймс Уэбб" только что сделал ПЕРВОЕ РЕАЛЬНОЕ изображение внутренней части черной дыры! Сравнение фотографии M87, первой черной дыры, когда-либо сфотографированной, и Стрелец A*, по сравнению с размерами Солнечной системы.
Посмотрите на сверхмассивную черную дыру в центре Млечного пути
поэтому они выглядит так похоже. Однако они далеко не идентичны. 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. она оказалась равна 6,6 млрд солнечных масс. 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).
Содержание
- Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом? | 360°
- Первая настоящая фотография сверхмассивной черной дыры
- Производят звук и не всасывают объекты: что мы знаем о черных дырах
- Астрофизики впервые показали изображение черной дыры
- Астрофизики впервые показали изображение черной дыры
- Комментарии
Черная дыра оказалась совсем маленькой
Черная дыра в центре Млечного Пути. Чтобы получить картинку, команде ученых пришлось объединить восемь радиообсерваторий в единый виртуальный телескоп. Он собирал данные на протяжении нескольких ночей. Астрофизики сравнили процесс с использованием длинной экспозиции на фотоаппарате.
Световое кольцо осталось того же размера, что предсказывалось общей теорией относительности. Тень черной дыры возникает в результате сильного гравитационного поля, создающего область, которую свет не может покинуть. Вместе с тем это же поле создает гравитационную линзу, которая искривляет и усиливает проходящий мимо свет, что создает светящееся кольцо. Это кольцо видно независимо от угла, под которым наблюдается черная дыра.
Гравитация черной дыры искривляла лучи света, создавая форму кольца, как и ожидалось из общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Но, хотя у астрофизиков были теории, не было четкого понимания — на основании только этого изображения — относительно происхождения излучения. Наиболее вероятным объяснением было то, что свечение возникло в результате того же механизма, который заставляет невероятно яркую струю перегретого вещества далеко выходить из галактики-хозяина джета.
О существовании этой струи — джета было известно задолго до того, как была получена фотография черной дыры, она была сфотографирована еще с помощью более традиционных инструментов, включая космический телескоп Хаббл. С тех пор ученые не оставляли наблюдений за этой черной дырой и используя все более новые алгоритмы программ обработки и моделирования данных пытались получить как можно более четкое изображение М87.
Статья об этом опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics. Также по теме Космический дебют: о чём может рассказать первая в истории фотография сверхмассивной чёрной дыры Учёные, участвующие в международном проекте Event Horizon Telescope EVT , представили первое в истории изображение чёрной дыры в... В апреле 2019 года был получен первый в истории снимок сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики M87 в ходе проекта Event Horizon Telescope EHT.
Специалисты из коллаборации EHT определили массу этой чёрной дыры — 6,5 млрд солнечных масс. Российские исследователи перепроверили эти данные. Применив метод скалирования масштабирования спектральных характеристик, они выяснили, что масса чёрной дыры в М87 на два порядка меньше заявленной их коллегами из EHT.
Посмотрите на сверхмассивную черную дыру в центре Млечного пути
На изображении видна яркая кольцеобразная область, за свечение которой ответственен горячий газ, падающий на черную дыру. Саму черную дыру увидеть нельзя, потому что она абсолютно темная. Однако вокруг нее присутствует светящийся газ. Темная центральная область на кадре называется тенью.
Понять это легко, достаточно представить острый предмет. Это предмет с очень маленькой площадью. Если просто ткнуть куда-то пальцем, нельзя проткнуть поверхность, а если с такой же силой надавить на иголку, то проткнется палец, которым на нее давят. Так вот маленькие объекты при той же массе сильнее искривляют пространство-время вокруг себя. Такой эффект называется гравитационным линзированием. Ученые наблюдают за звездой и вдруг замечают, что ее блеск растет, а потом совершенно симметрично спадает обратно.
Со звездой ничего не произошло, но между нами и звездой пролетел массивный объект. И этот массивный объект, искажая пространство-время, собрал световые лучи. Визуализация черной дыры Фото: NASA Поэтому кажется, будто возрастает светимость звезды, а на самом деле просто больше ее света было собрано и попало к нам. Звезда с массой десять масс Солнца светила бы очень заметно, ученые бы ее не пропустили. А в таких наблюдениях появляется абсолютно темный объект с массой примерно десять солнечных. Что это может быть? Только черная дыра. Если есть пара черных дыр, то, сливаясь, они будут порождать гравитационно-волновой всплеск. И в 2015 году впервые были обнаружены такие всплески гравитационного излучения.
Это последний на сегодняшний день хороший способ поиска черных дыр. Его не видно, но если он надевает на себя одежду, мы видим одежду. Если пытается скрыться, то можно обсыпать его мукой или заметить следы. Черные дыры изучают примерно тем же способом. Ученые не видят горизонт событий и не видят недра черной дыры, поскольку ничто не может пересечь горизонт обратно в нашу сторону. Но они изучают поведение вещества вокруг. То, что принято называть фотографией черной дыры, на самом деле — изображение вещества, движущегося вокруг черной дыры. Но в центре действительно возникает темная область, поскольку там находится черная дыра, из которой не может исходить свет. Первая фотография черной дыры Фото: NASA По большей части черные дыры — маленькие объекты, находящиеся очень далеко от нас.
Разглядеть черноту внутри яркой области удалось всего в одном случае. Для качественного снимка нужна была самая большая черная дыра в центре относительно близкой галактики. Дальше встала техническая задача — получить изображение с достаточной детализацией.
Достигнуть успеха удалось благодаря объединению восьми радиообсерваторий по всей планете в один виртуальный телескоп «размером с Землю». Хоть мы и не можем видеть чёрную дыру, так как она действительно абсолютно чёрная, её выдаёт окружающий её светящийся газ: мы наблюдаем тёмную центральную область называемую тенью , окружённую яркой кольцеобразной структурой.
Изображение сформировано световыми лучами, искривлёнными мощной гравитацией чёрной дыры, масса которой в четыре миллиона раз превышает массу нашего Солнца. Так как эта чёрная дыра находится от Земли на расстоянии около 27 000 световых лет, её видимые размеры на небе примерно соответствуют размерам пончика на Луне. Чтобы получить её изображение, группа создала сверхмощную антенную решётку EHT: восемь крупнейших радиообсерваторий всей планеты, объединившись, создали единый гигантский виртуальный телескоп размером с земной шар.
Им удалось изучить структуру ее струй. Изображение взято с: Pixabay В рамках научной работы эксперты проанализировали поведение черной дыры. Согласно результатам, объект вырабатывает разные формы излучения. Ученым удалось определить, на каких участках появляются радио- и гаммаизлучения — они провоцируют джеты струи плазмы, вырывающиеся из центров ядер М87. По словам астрофизиков, они сумели зафиксировать тень, пролегающую от черной дыры.
Опубликованы 10 лет наблюдений за первой в истории сфотографированной черной дырой M87*
Поскольку характеристики излучения черной дыры различаются в каждом диапазоне электромагнитной волны, то сбор данных о черной дыре в разных диапазонах углубит понимание людьми ее природы, что позволит ученым провести исследования в некоторых наиболее важных и сложных областях астрофизики и попытаться найти ответы на многие загадки Вселенной, такие как происхождение энергетических частиц, называемых «космическими лучами», которые постоянно облучают Землю из космоса. Это международные наблюдения 2021 года. Мы продолжим проводить такие же совместные наблюдения в разных диапазонах волн, аналогичные тем, что мы проводили в 2017 году», — сказал Шэнь Чжицян, генеральный директор Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук.
Это не опечатка: именно такие оценки её массы приводятся в опубликованной недавно научной статье. К примеру, в центре нашей галактики Млечный Путь тоже находится гигантская чёрная дыра, но её размер равняется орбите Меркурия и имеет массу четырёх миллионов Солнц. Но даже это трудно представить. Сверхмассивная чёрная дыра в центре Messier 87 М 87. И эта галактика, соответственно, тоже массивнее и больше нашей. 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.
Теперь в распоряжении астрофизиков есть фото, на котором отчетливо видна тень горизонта событий. Следовательно, темная материя тут ни при чем. 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.
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.
Визуализирована структура джета Черной дыры
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 Снимок зафиксировал свет, искривленный гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее Солнца. Черная дыра M87* наблюдалась с помощью первых прототипов EHT, телескопы которых были расположены в трех географических точках в 2009–2012 годах и в четырех точках в 2013 году.
КосмоСториз: Черная дыра в деталях (Новые снимки центра Галактики М87)
Он родился из энергии, создаваемой магнитными полями, окружающими вращающееся ядро СМЧД, и ветрами, поднимающимися от ее аккреционного диска. Это первый случай, когда ученые сфотографировали джет и его источник вместе. Для наблюдений ученые использовали сразу несколько обсерваторий. Авторы и права: Р.
Масса Мессье 87 превышает массу Солнца в шесть с половиной миллиардов раз. Ученые объединили мощности восьми длинноволновых радиотелескопов в разных точках планеты в один большой радиотелескоп-интерферометр, поскольку сеть радиотелескопов лучше всего подходит для подобных наблюдений.
Радиотелескопы находятся, в частности, во Франции, Чили, на острове Гавайи, Южном полюсе. Телескоп горизонта событий получил свое название в честь границы пространства-времени, которое окружает черную дыру и является так называемой точкой невозврата.
Амбарцумян обратил внимание на то, что в ядрах некоторых галактик происходят сложные нестационарные процессы. В 1-й половине 1990-х гг. Массы сверхмассивных чёрных дыр оценивались по движению «пробных тел» звёзд, газовых облаков, газовых дисков и т. Радиусы сверхмассивных чёрных дыр в ряде случаев удавалось оценить с применением наблюдательных методов высокого углового разрешения. В настоящее время общепринято, что в ядре практически каждой галактики существует сверхмассивная чёрная дыра. Кроме того, в ядрах многих галактик наблюдаются массивные звёздные скопления , которые в ряде случаев сосуществуют со сверхмассивной чёрной дырой. Методы определения масс сверхмассивных чёрных дыр Чтобы определить массу сверхмассивной чёрной дыры, достаточно знать скорость движения «пробного тела» в её окрестностях и расстояние от этого тела до чёрной дыры. Ввиду того, что это расстояние намного больше гравитационного радиуса, то для определения массы чёрной дыры вполне оправдано применение закона всемирного тяготения.
Различают три базовых метода определения масс сверхмассивных чёрных дыр: метод разрешённой кинематики; метод эхокартирования; метод, основанный на статистическом анализе движения ансамбля звёзд вокруг сверхмассивной чёрной дыры с применением законов звёздной динамики. Движение звезды S2 по орбите вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики представление художника по результатам наблюдений научных групп Р. Генцеля и А.
Эта чудовищная черная дыра действительно вращается». Черные дыры обладают настолько мощным гравитационным притяжением, что ничто даже свет не может покинуть их пасть, но это не значит, что их нельзя увидеть. Это связано с тем, что активные черные дыры окружены аккреционными дисками — огромными шлейфами материала, извлеченного из газовых облаков и звезд, нагретыми до раскаленных температур в результате трения по спирали в устьях черных дыр. Как струи черных дыр приобретают огромную энергию, необходимую для этого, остается загадкой, но физики использовали общую теорию относительности Эйнштейна, чтобы предположить, что материал мог бы получить ее из магнитных полей космических монстров, если бы они быстро вращались вокруг своих осей. Черные дыры, вероятно, приобрели часть своего вращения с первых дней своего существования в качестве звезд, которые, когда они внезапно схлопнулись внутрь, стали подобны фигуристам, которые тянут руки, чтобы вращаться быстрее. Со временем это вращение, вероятно, стало ускоряться из-за эффекта падения материи со звезд, разорванных черными дырами, или из-за катастрофических столкновений с другими массивными объектами.
Дыра на месте
Сверхмассивные чёрные дыры обнаруживались путём исследований центральных областей ядер галактик. Ещё в 1950-х гг. Амбарцумян обратил внимание на то, что в ядрах некоторых галактик происходят сложные нестационарные процессы. В 1-й половине 1990-х гг. Массы сверхмассивных чёрных дыр оценивались по движению «пробных тел» звёзд, газовых облаков, газовых дисков и т.
Радиусы сверхмассивных чёрных дыр в ряде случаев удавалось оценить с применением наблюдательных методов высокого углового разрешения. В настоящее время общепринято, что в ядре практически каждой галактики существует сверхмассивная чёрная дыра. Кроме того, в ядрах многих галактик наблюдаются массивные звёздные скопления , которые в ряде случаев сосуществуют со сверхмассивной чёрной дырой. Методы определения масс сверхмассивных чёрных дыр Чтобы определить массу сверхмассивной чёрной дыры, достаточно знать скорость движения «пробного тела» в её окрестностях и расстояние от этого тела до чёрной дыры.
Ввиду того, что это расстояние намного больше гравитационного радиуса, то для определения массы чёрной дыры вполне оправдано применение закона всемирного тяготения. Различают три базовых метода определения масс сверхмассивных чёрных дыр: метод разрешённой кинематики; метод эхокартирования; метод, основанный на статистическом анализе движения ансамбля звёзд вокруг сверхмассивной чёрной дыры с применением законов звёздной динамики.
Анализ показал, что гравитационное взаимодействие между аккреционным диском и вращением черной дыры приводит к колебаниям основания струи, или прецессии, подобно тому, как Земля прецессирует под действием гравитационных взаимодействий в Солнечной системе. Эта прямая связь между динамикой струи и центральной сверхмассивной черной дырой является конкретным доказательством того, что черная дыра вращается. Это открытие открывает новые возможности для изучения черных дыр и их свойств. Доктор Джон Доу, астрофизик из Университета XYZ, поясняет: «Подтверждение спина сверхмассивной черной дыры является значительным достижением. Оно не только подтверждает наши теоретические модели, но и дает важнейшее представление о формировании и эволюции галактик». Этот прорыв в наблюдении колебаний струи M87 позволяет нам лучше понять, как черные дыры взаимодействуют со своим окружением.
Первое в истории изображение сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики было опубликовано в 2019 году. Это эллиптическая галактика M87 на расстоянии 50 миллионов световых лет. На небесной сфере она находится в созвездии Девы, и её даже можно рассмотреть в бинокль звёздная величина составляет 8,6m. 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. В центральной части такого диска находится тень — тёмное пятно, которое и указывает на присутствие чёрной дыры. 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.
Почему на то, чтобы показать его, ученым понадобилось еще три года? Чем отличаются сверхмассивные черные дыры в M87 и Млечном Пути? Сверхмассивная черная дыра, которую EHT продемонстрировал в 2019 году, — гигант, одна из самых массивных известных нам черных дыр. Ее масса в 6,5 миллиарда больше массы Солнца. Ее дом — гигантская эллиптическая галактика Дева А Мессье 87 в центре сверхскопления Девы, это в 55 миллионах световых лет от Земли. Черная дыра в М87 окружена аккреционным диском и испускает релятивистские джеты — струи заряженных частиц, двигающихся со скоростью, близкой к скорости света. Джеты в M87 хорошо видны во всем диапазоне электромагнитного спектра. Она намного ближе, на расстоянии 27 тысяч световых лет от нас, а ее масса на три порядка меньше, чем у черной дыры в М87 — около 4 миллионов масс Солнца. Но она к нам ближе всего. При этом результаты двух групп, полученные независимо на двух различных телескопах, сошлись с хорошей точностью. В 2020 году за эту работу была присуждена Нобелевская премия по физике подробнее читайте в нашем материале «И все-таки они существуют». Поскольку размер горизонта событий черной дыры прямо пропорционален ее массе, а угловой размер на небе обратно пропорционален расстоянию, изображения теней обеих черных дыр должны быть примерно одного размера. Во-первых, мы находимся в плоскости диска Млечного Пути и нам приходится смотреть в его центр через плотные облака газа и пыли, которые находятся на пути излучения. И поглощение, и искажение излучения приходится учитывать при построении финального изображения. Эти эффекты были теоретически предсказаны ранее, но для большинства других активных ядер галактик они малы, и на практике их почти никогда не учитывают. Поэтому в коллаборации EHT пришлось разрабатывать методы учета таких искажений, чтобы в итоге получить четкие изображения. Если представить, что вы снимаете черную дыру в М87 обычным фотоаппаратом, то это означало бы, что вы можете держать затвор открытым восемь-девять часов. Поэтому получилось так, что радиоастрономы получили множество кусочков мозаики, но все они относились к разным картинкам, потому что пока они получали эти фрагменты, изображение менялось. Чтобы собрать из них единое изображение потребовалось пять лет. Они нашли четыре кластера моделей, четыре типа изображений, которые согласовывались лучше всего», — говорит Ковалев. Итоговое изображение и четыре усредненных изображения из четырех кластеров.
Ученые: «чудовищная» черная дыра M87 вращается!
На нем изображена черная дыра, расположенная в центре галактики Мессье 87 (М87). Уникальность снимка заключается в том, что на нем также запечатлен мощный джет, исходящий из черной дыры. Сравнение размеров чёрных дыр в галактиках Мессье-87 и Млечный путь. Чтобы получить одно изображение, астрономы собрали около 3,5 петабайта данных с помощью массива радиотелескопов. Черная дыра — это гораздо больше, чем то, что мы видим на увеличенном изображении тени и ореола M87* наверху. Сверхмассивная черная дыра активна, поглощает материал из горячего диска пыли и газа вокруг себя. Черная дыра, получившая название M87, является наиболее изученной черной дырой на сегодняшний день и первой, изображение которой было непосредственно получено в 2019 году. Ее тень в форме «бублика» увенчана нечетким ореолом света. Ученые назвали черную дыру в центре галактики М87 «Поэхи» (Powehi), сообщает CNN.