Первый снимок черной дыры в галактике М87 позволил измерить видимый диаметр ее кольца — 42 микросекунд дуги. Однако наиболее интригующей целью проекта «Event Horizon Telescope», старт которому был дан в 2012 году, являлось получение снимка центральной сверхмассивной черной дыры Млечного Пути. черная дыра в центре галактики М87. Знаменитое изображение черной дыры в центре галактики M87, которую иногда называют «оранжевым пончиком», впервые улучшили с помощью машинного обучения. Новые наблюдения галактики M87 показывают, как вокруг чудовищной черной дыры формируется мощный джет.
Производят звук и не всасывают объекты: что мы знаем о черных дырах
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. Эдуардо Рос, астроном и научный координатор интерферометрии со сверхдлинной базой РСДБ в Институте радиоастрономии им. Макса Планка, добавил: «Мы видели кольцо раньше, но теперь видим и джет.
До сих пор прямых наблюдений спина черных дыр не проводилось из-за трудностей, связанных с этим. Для поиска доказательств вращения черной дыры международная группа ученых проанализировала данные наблюдений за галактикой M87 за два десятилетия. В этой галактике, расположенной на расстоянии 55 млн. Это та самая черная дыра, которая привлекла внимание мировой общественности первым в истории изображением тени черной дыры, полученным телескопом Event Horizon в 2019 году. Известно, что черная дыра M87 имеет аккреционный диск, подающий в нее вещество, и джет, выбрасывающий вещество со скоростями, близкими к скорости света.
В исследовании приняли участие более 20 радиотелескопов со всего мира.
С помощью PRIMO компьютеры проанализировали более 30 000 высокоточных смоделированных изображений аккрецирующего газа черных дыр. Ансамбль симуляций охватывал широкий спектр моделей того, как черная дыра аккрецирует материю, и искал общие закономерности в структуре изображений. Различные модели структуры были отсортированы по тому, насколько часто они встречались в моделировании, а затем были смешаны, чтобы обеспечить высокоточное представление наблюдений EHT, одновременно обеспечивая высокую точность оценки отсутствующей структуры изображений. Команда подтвердила, что недавно визуализированное изображение согласуется с данными EHT и теоретическими ожиданиями, включая яркое кольцо излучения, которое, как ожидается, будет вызвано падением горячего газа в черную дыру. Создание изображения требовало принятия соответствующей формы недостающей информации, и PRIMO сделал это, опираясь на открытие 2019 года, согласно которому черная дыра M87 в общих чертах выглядела так, как предсказывалось. Новые методы машинного обучения, которые мы разработали, предоставляют прекрасную возможность для нашей коллективной работы понять физику черных дыр». Новое изображение должно привести к более точным определениям массы черной дыры M87 и физических параметров, определяющих ее нынешний вид. Эти данные также дают исследователям возможность наложить большие ограничения на альтернативы горизонту событий на основе более темной центральной депрессии яркости и выполнить более надежные тесты гравитации на основе более узкого размера кольца.
Об этом сообщили в очередном номере журнала The Astrophysical Journal Letters, вышедшем 14 апреля. Первое же в истории изображение черной дыры было опубликовано в апреле 2019 года. Тогда в ходе долгих наблюдений за этим загадочным космическим явлением учёным удалось запечатлеть эту же черную дыру в галактике М87. Данные были собраны группой из 760 ученых и инженеров из почти 200 учреждений, охватывающих 32 страны и региона, и с использованием 19 земных и космических обсерваторий по всему миру.
Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары
сверхмассиваная черная дыра Стрелец А* в центре нашей галактики Млечный путь и черная дыра еще больших размеров, спрятанная в центре сверхгигантской эллиптической галактики Messier 87 (М87) в созвездии Девы. Соответствующая работа заняла около пяти лет, а полученный портрет Sgr A*, как отмечает сопредседатель научного совета ЕНТ Сера Маркофф, удивил ученых тем, что показал много сходства между двумя черными дырами — М87* и Sgr A*. 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.
Учёные опубликовали первый снимок чёрной дыры в центре нашей галактики
| Посмотрите на сверхмассивную черную дыру в центре Млечного пути | Ученые, изучающие сверхмассивную черную дыру в центре галактики M87, раскрыли происхождение мощного джета и впервые сфотографировали и джет, и его источник вместе. |
| Наличие черной дыры в центре Млечного Пути все еще не доказано - Ведомости | Научный коллектив астрономов интернационального проекта Event Horizon Telescope (EHT, Телескоп горизонта событий), который является автором первой в мире фотографии черной дыры в центре галактики Messier 87 (M87) в созвездии Девы. |
| Астрономы получили новый взгляд на черную дыру M87 | Черная дыра в М87 окружена аккреционным диском и испускает релятивистские джеты — струи заряженных частиц, двигающихся со скоростью, близкой к скорости света. |
Телескопы впервые сделали совместный снимок сверхмассивной черной дыры M87 и массивного джета
Наконец-то человеки могут практически воочию убедиться, что черные дыры существуют. Но стоило тайному стать явным, как человечество взялось за любимое дело. На самом деле, это не один телескоп, а целая сеть из восьми обсерваторий, расположенных в разных уголках мира, но работающих сообща. На то, чтобы их объединить, ушло семь лет. Все они наблюдали за центром гигантской галактики под названием Мессье 87, или М87, или Дева A, до которого от нас примерно 55 миллионов световых лет. Со вторым все понятно — это наша родная черная дыра, которая располагается в центре Млечного пути, и до нее от нас около 26 тысяч световых лет. Почему же тогда звездой решили сделать далекую никому не известную провинциалку? Все оказалось прозаично: черная дыра в центре нашей Галактики двигается; поле зрения телескопа, мягко говоря, не ахти, поэтому сначала проще сфокусироваться на дальнем объекте.
Верхняя панель: структура джета в M87 на частоте 43 ГГц при двухгодичном усреднении данных наблюдений. Белые стрелки указывают соответствующее направление джета. Нижняя панель: изменение направления джета за все время наблюдений с 2000 по 2022 год. Красная линия представляет наилучшую подгонку моделью прецессирующей струи с периодом 11 лет. Источник: Nature Чтобы точно проследить долговременную морфологическую эволюцию джета вблизи сверхмассивной чёрной дыры в М87, учёные проанализировали 170 интерферометрических изображений, полученных в 2000—2022 году на частотах 22—24 и 43 ГГц. Именно эти снимки показали, что, помимо известной постоянной морфологии струи с уярчением к краям, за эти годы можно увидеть изменение позиционного угла направления струи. Для описания наблюдаемой эволюции направления джета авторы работы использовали модель, в которой ось вращения аккреционного диска немного наклонена к оси вращения чёрной дыры Рисунок 2. Вращение массивной чёрной дыры влияет на окружающее пространство-время, приводя к прецессии аккреционного диска, которая распространяется и на джет из-за тесной связи между ним и аккреционным диском. Рисунок 2. Схематическое изображение модели наклонного аккреционного диска. Ось вращения чёрной дыры направлена вертикально, направление джета почти перпендикулярно диску. Несоосность между осью вращения чёрной дыры и осью вращения диска приводит к прецессии диска и джета. Источник: Yuzhu Cui et al.
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. Столбчатые диаграммы показывают вклад каждого из кластеров в конечную картину ФОТО: ESA Из этих четырех кластеров было построено финальное изображение.
А вот данные 2018 года обработали уже восемью, и все уверенно восстановили кольцевую структуру с одинаковым размером и распределением яркости. Напомню, интерферометр измеряет амплитуду и фазу пространственных частот, и для получения изображения еще надо сильно постараться. Современные астрономические данные — это на 20 процентов наблюдения и на 80 процентов математика. Что получилось? Мы ожидали, что две характеристики изображения останутся неизменными: диаметр кольца и его неоднородная яркость. Это бы согласовалось с общей теорией относительности и подтвердило качество наблюдений и анализа. Так и вышло. Ведь если ОТО работает, то диаметр кольца зависит от расстояния до Земли и массы черной дыры, которую за один год значимо не изменишь. Расстояние же практически постоянно на таком промежутке времени. Гипотеза подтвердилась: размер кольца в 2018 году, 45 микросекунд, не отличается от предыдущего измерения с учетом погрешности. И яркость нового кольца такая же неоднородная — это связано с вращением вещества вокруг черной дыры: остановить его или существенно замедлить не получится. Но что могло — то поменялось. В частности, самая яркая часть кольца за год переместилась на 30 градусов против часовой стрелки. Излучение вокруг черной дыры, которое и видно на картинке, складывается из тонкого фотонного кольца и более размытого гравитационно-линзированного излучения. Первое более-менее однородное по яркости, а вот второе отражает реальное движение вещества вокруг черной дыры, поэтому распределение яркости в кольце может меняться со временем. Теперь мы смогли увидеть это напрямую, хотя указания на такие перемещения были и в более ранних данных, до EHT. Что еще можно увидеть в интерферометр? А значит, мы можем рассмотреть линейную и круговую поляризацию излучения. Линейная поляризация скажет, какова конфигурация и напряженность магнитного поля в аккреционном диске, а круговая поможет различить фотонное кольцо на фоне остального излучения. Пока данные 2018 года проходили первичную обработку, мы выжали все из показаний 2017-го. В частности, узнали, что магнитное поле должно пронизывать аккреционный диск насквозь, а увлечение системы отсчета вращающейся черной дырой в М87 — его закручивать. Именно такие условия нужны для запуска черной дырой релятивистского джета. Хотя поле там оказалось на удивление маленьким: от 1 до 30 Гаусс, — меньше, чем у магнита на холодильнике. В некоторых квазарах магнитные поля в тысячу раз сильнее. Еще мы поняли, что с круговой поляризацией работать и работать. Синхротронное излучение в ней выглядит в 100—1000 раз слабее, чем в неполяризованном свете. А реальный сигнал сложно выделить на фоне инструментальных помех. Поэтому нам нужно больше чувствительных телескопов.
Опубликованы многоволновые изображения черной дыры в галактике М87
Астрофизики провели исследование черной дыры, расположенной в галактике М87 в созвездии Девы. Им удалось изучить структуру ее струй. Ученые, наблюдающие за компактным радиоядром M87, узнали больше о природе сверхмассивной черной дыры (СМЧД) этой галактики. 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. Изображение центральной черной дыры М87, обрамленной аморфным светящимся кольцом, попало в топы практически всех новостных агентств в апреле 2019 года.
Самая тяжелая черная дыра живет на заднем дворе Млечного Пути
Сверхмассивные чёрные дыры, чёрные дыры массой 106–1010 масс Солнца. К настоящему моменту получены убедительные доказательства существования. Тень чёрной дыры в галактике M87 и улучшенная версия в поляризованном свете / ESO. Это подтверждает теорию, что в центре почти каждой галактики, включая нашу, находится чёрная дыра, которая может быть в миллионы или миллиарды раз массивнее нашего Солнца. Сверхмассивная черная дыра M87*, ставшая мировой сенсацией в 2019 году, когда она впервые была сфотографирована, вновь обратила на себя внимание мирового научного сообщества. Как светят те остатки несчастных звёздочек, коих затянуло в чёрную дыру, что расположена в центре эллиптической галактики M87. Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары.
Сверхмассивная черная дыра в самой удаленной галактике удивила ученых
| Учёные опубликовали первый снимок чёрной дыры в центре нашей галактики | Гигантская галактика М87 в созвездии Девы, находящаяся на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли, привлекает астрофизиков относительной близостью и сверхмассивной черной дырой в ее центре, которая в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца. |
| Чем так примечательна галактика Мессье 87 и что о ней нужно знать? | 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. |
| Телескопы впервые сделали совместный снимок сверхмассивной черной дыры M87 и массивного джета | Новые наблюдения галактики M87 показывают, как вокруг чудовищной черной дыры формируется мощный джет. |
Самая тяжелая черная дыра живет на заднем дворе Млечного Пути
Новость. Первый снимок черной дыры превратился в мемы (фото). Изображение было получено в рамках проекта Event Horizon Telescope в результате наблюдений, которые длились около недели в 2017 году. Черные дыры производят звук. Когда черная дыра втягивает что-то, ее горизонт событий заряжает частицу близко к скорости света, производя звук. Наиболее масштабные черные дыры массой 2,5 млрд, 5,7 млрд и 66 млрд солнечных масс находятся соответственно в галактиках Лебедь А, M87 и TON-618. Наиболее масштабные черные дыры массой 2,5 млрд, 5,7 млрд и 66 млрд солнечных масс находятся соответственно в галактиках Лебедь А, M87 и TON-618. Эта черная дыра называется Мессье 87 или Дева А, она находится на расстоянии около 53 миллионов световых лет от Земли. Масса Мессье 87 превышает массу Солнца в шесть с половиной миллиардов раз.
КосмоСториз: Черная дыра в деталях (Новые снимки центра Галактики М87)
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. Факт — объективное и повторяющееся событие или феномен.
Эта звезда принадлежит звёздному скоплению, окружающему центральную чёрную дыру. Применив 3-й закон Кеплера , авторы дали наиболее надёжную и убедительную оценку массы сверхмассивной чёрной дыры в ядре нашей Галактики — около 4 млн масс Солнца. Метод разрешённой кинематики применим к наиболее близким галактикам, для которых угловое разрешение современных телескопов достаточно велико, чтобы увидеть индивидуальные «пробные тела» вблизи центральной сверхмассивной чёрной дыры. Для далёких галактик применяется метод эхокартирования, в котором расстояние «пробного тела» от чёрной дыры и его скорость оцениваются опосредованно. Если ядро галактики является активным и в его оптическом спектре наблюдаются мощные и широкие линии излучения водорода, гелия и других элементов, то измеряя время запаздывания переменности эмиссионных линий относительно переменности непрерывного спектра, можно оценить характерное расстояние от чёрной дыры газовых облаков, излучающих в линиях. Поскольку большая ширина эмиссионных линий в спектре активного ядра галактики вызвана движениями многих газовых облаков и эффектом Доплера , измеряя ширину линий, можно оценить характерную скорость движения газовых облаков вблизи центральной чёрной дыры. Зная характерное расстояние газовых облаков от чёрной дыры и их характерную скорость, можно оценить массу центральной сверхмассивной чёрной дыры. Методом эхокартирования оценены массы сотен сверхмассивных чёрных дыр в ядрах галактик. В случае эллиптических галактик , в которых сложно выявить регулярное вращение на фоне больших иррегулярных скоростей звёзд, применяется метод, основанный на построении зависимости дисперсии скоростей движения звёзд от расстояния до центра галактики. Степень нарастания этой дисперсии при приближении к центральной сверхмассивной чёрной дыре характеризует массу чёрной дыры, которая оценивается с применением методов звёздной динамики. Помимо перечисленных трёх базовых методов, существуют более косвенные и, соответственно, менее надёжные быстрые методы оценки масс сверхмассивных чёрных дыр в ядрах галактик, которые применяются для определения масс большого числа сверхмассивных чёрных дыр и для статистических исследований.
Эдуардо Рос, астроном и научный координатор интерферометрии со сверхдлинной базой VLBI в Институте радиоастрономии им. Макса Планка, добавил: «Мы видели кольцо раньше, но теперь мы видим струю. Если вы думаете об этом как об огнедышащем монстре, раньше мы могли видеть дракона и огонь, но теперь мы можем видеть дракона, дышащего огнем ». Использование множества различных телескопов и инструментов дало команде более полное представление о структуре сверхмассивной черной дыры и ее струи, чем это было возможно ранее с помощью EHT, и для создания полной картины требовались все телескопы. Чувствительность 100-метровой собирающей поверхности GBT позволила астрономам разрешить как крупные, так и мелкие части кольца и увидеть более мелкие детали.
Однако исследователи изучают различные свойства черных дыр, и одним из таких свойств является их вращение. До сих пор прямых наблюдений спина черных дыр не проводилось из-за трудностей, связанных с этим. Для поиска доказательств вращения черной дыры международная группа ученых проанализировала данные наблюдений за галактикой M87 за два десятилетия. В этой галактике, расположенной на расстоянии 55 млн. Это та самая черная дыра, которая привлекла внимание мировой общественности первым в истории изображением тени черной дыры, полученным телескопом Event Horizon в 2019 году. Известно, что черная дыра M87 имеет аккреционный диск, подающий в нее вещество, и джет, выбрасывающий вещество со скоростями, близкими к скорости света.
Черную дыру M87 и ее массивный джет впервые в истории сфотографировали вместе
В отличие от М87, вокруг Стрельца А* газ вращается на околосветовых скоростях, что приводит к разнице между любыми двумя фото тени черной дыры. Снимок зафиксировал свет, искривленный гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее Солнца. (Перенаправлено со сверхмассивной черной дыры M87*).
Ученые заметили, как «мерцает» черная дыра
| Астрофизики МГУ определили массу чёрной дыры в центре галактики М87 | Эта черная дыра называется Мессье 87 или Дева А, она находится на расстоянии около 53 миллионов световых лет от Земли. Масса Мессье 87 превышает массу Солнца в шесть с половиной миллиардов раз. |
| Первая настоящая фотография сверхмассивной черной дыры | Чёрная дыра M87 почти не двигается в течение недели наблюдения, но Стрелец A* меняет свой вид каждые пять минут. Задача специалистов состояла в том, чтобы отделить то, что меняется, от того, что остается неизменным, — и таким образом очертить структуру, лежащую в основе. |
| Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом? | Сверхмассивная черная дыра M87*, ставшая мировой сенсацией в 2019 году, когда она впервые была сфотографирована, вновь обратила на себя внимание мирового научного сообщества. |