Новая фотография чёрной дыры М87, полученная при помощи машинного обучения, позволила нам увидеть этот грандиозный объект в новом свете. Оказалось, что знаменитый «оранжевый пончик» довольно тонкий и извергает лучи энергии, которые простираются на 5000 световых. 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. Отмечается, что размеры данной черной дыры M87 поистине колоссальны, а расположена она на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли в галактике Messier 87 в Скоплении Девы в Местном сверхскоплении галактик. Наблюдаемый от черной дыры M87* свет был поляризован местами на 30%, что означает достаточно сильное и структурированное магнитное поле (рис. 6). 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.
Наши проекты
- Коронавирус: ВОЗ предупреждал о пандемии еще год назад
- 3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики / Наука / Независимая газета
- Наличие черной дыры в центре Млечного Пути все еще не доказано - Ведомости
- Новое изображение черной дыры М87* раскрывает детали вокруг бездны - ASTRO QUANTUM
- Смотрите также:
Астрономы получили новый взгляд на черную дыру M87
Черные дыры производят звук. Когда черная дыра втягивает что-то, ее горизонт событий заряжает частицу близко к скорости света, производя звук. Космические телескопы улавливают звуковые волны, которые уже прошли миллионы световых лет от их источника. По оценкам астрономов, в Млечном Пути насчитывается от 10 миллионов до 1 миллиарда звездных черных дыр, масса которых примерно в три раза превышает массу Солнца. А недавно ученые получили первое изображение тени черной дыры в центре нашей галактики. В 1974 году Стивен Хокинг предположил, что черные дыры излучают небольшое количество фотонных частиц, что заставляет их постепенно терять массу и исчезать со временем.
Поперечник её тени немного меньше 40 миллиардов километров. Создание EHT было технической задачей величайшей сложности, решение которой потребовало создания и отладки всемирной сети из восьми уже существовавших радиотелескопов, установленных в труднодоступных высокогорных местностях: на вершинах вулканов на Гавайских островах и в Мексике, в горах Аризоны в США и Сьерра Невады в Испании, в чилийской высокогорной пустыне Атакама и в Антарктике. Работа EHT основана на применении метода интерферометрии со сверхдлинной базой, который предполагает синхронизацию всех телескопов сети и использует вращение нашей планеты для образования единого гигантского глобального телескопа размером с земной шар, работающего на волне 1,3 мм. Современные алгоритмы обработки позволили EHT достичь углового разрешения в 20 микросекунд дуги, что соответствует способности читать нью-йоркскую газету из парижского кафе.
Петабайты полученных этими телескопами наблюдательных данных были суммированы высокоспециализированными суперкомпьютерами, установленными в Институте радиоастрономии Макса Планка Германия и обсерватории Хэйстек MIT, США. Эти данные после сложнейших процедур обработки с использованием новейших вычислительных методов, разработанных участниками коллаборации, преобразовывались в изображения. Создание EHT и наблюдения, результаты которых демонстрируются сегодня, являются кульминацией продолжавшихся в течение десятилетий наблюдательных, технических и теоретических работ. Это пример глобальной кооперации, которая потребовала тесной совместной работы исследователей всего мира. Чтобы создать EHT из уже существовавших прежде инфраструктур, потребовались объединенные усилия тринадцати институтов-партнеров и поддержка множества агентств.
В целом PRIMO позволяет компенсировать недостающую информацию о наблюдаемом объекте, что машина и сделала, проанализировав 30 000 изображений чёрных дыр. Эти данные позволят учёным серьёзно переработать свои теоретические модели и тесты гравитации, а также лучше понять не только М87, но и нашу собственную чёрную дыру в центре галактики Млечный Путь. Самым загадочным явлением сейчас выступают интенсивные струи энергии, которые извергает М87. Эти яркие струи простираются на 5000 световых лет от её ядра. Сверху показаны свежие данные, а снизу — то, какой мы увидели чёрную дыру впервые четыре года назад.
По примерным подсчётам, каждые десять лет из него в эту чёрную дыру падает масса целого Солнца. Вещество в нём расщеплено на элементарные частицы и носится в таком виде со скоростью почти тысяча километров в секунду. А физика процесса аккреции такова, что при этом от полюсов чёрной дыры, то есть перпендикулярно плоскости диска, вылетают мощнейшие струи того же притянутого вещества, так называемые релятивистские струи. И одна из этих струй из центра М 87 смотрит в нашу сторону — вот она. Релятивистская струя плазмы, идущая от сверхмассивной чёрной дыры в центре М 87. Астрономы сравнили знаменитую самую первую фотографию центра М 87 с той, которая была получена год спустя. Заметна достаточная разница. Самая яркая область сместилась на 30 градусов против часовой стрелки. Именно в этом направлении, как установили учёные, и идёт вращение диска. Как они объясняют, наиболее яркая его область — это та, где вещество несётся по направлению к нам, а более тусклая, соответственно, — где движется от нас. Дело в том, что при движении излучающего свет объекта к нам длина волны этого света делается короче, то есть смещается в сторону синего света, что называется синим смещением.
Ученые заметили, как «мерцает» черная дыра
Сверхмассивная черная дыра активна, поглощает материал из горячего диска пыли и газа вокруг себя. Согласно этой теории, силовые линии магнитного поля действуют как синхротрон, который ускоряет материал, прежде чем запустить его с огромной скоростью. Наши результаты помогут рассчитать количество переносимой энергии и влияние, которое струи черной дыры оказывают на окружающую среду».
Хотя в GS-9209 примерно столько же звезд, сколько в нашей родной галактике, с общей массой, равной 40 миллиардам солнц, она составляет лишь одну десятую размера Млечного Пути.
По словам исследователей, это самый ранний известный пример галактики, в которой перестали формироваться звезды. Сверхмассивные черные дыры могут остановить звездообразование, потому что их рост высвобождает огромное количество высокоэнергетического излучения, которое может нагревать галактики и вытеснять газ из них. Галактикам нужны огромные облака газа и пыли, чтобы коллапсировать под действием собственной гравитации, создавая тем самым новые звезды, пишет The Guardian.
Очевидно, премия присуждена не только за результат, но и за технологию наблюдения». Измерять скорость движения звезд вблизи центра галактики — сложнейшая задача. Потому что видеть их напрямую не позволяют пылевые облака — нужно использовать инфракрасный диапазон. Генцель и Гез задействовали крупнейший на тот момент телескоп Кека, расположенный на Гавайских островах, и применили адаптивную оптику, поскольку расстояние этих звезд от описанного ими компактного объекта, если мы смотрим с Земли, измеряется десятыми и сотыми долями угловых секунд.
Нестационарность земной атмосферы размывает изображение, и поэтому объекты, расположенные так близко, сливаются. Ученые применили хитрую технику, которая позволяет достичь высокого углового разрешения телескопа — метод спекл-интерферометрии, рассказывает Черепащук: «Благодаря этому они смогли проследить за каждой звездой вблизи объекта, а там их несколько десятков. И смогли определить не только скорость, но и направления движения. А у двух звезд они даже померили орбиты.
Получив эти параметры, вы можете определить массу центрального притягивающего объекта. Вот они это и сделали.
Примерно как «Большой взрыв». Тогда их называли по-другому: были варианты «застывшие звезды» или «коллапсары». Но в итоге научная журналистка Энн Юинг предложила такой термин. Визуализация черной дыры Фото: NASA Сергей рассказывает, что в науке часто приживается какое-то словосочетание именно благодаря тому, что оно удобное.
Дыра — потому что, если что-то туда попало, то не может выбраться назад. А черная — потому, что сам по себе этот объект ничего или практически ничего не излучает. Если представить пустую Вселенную, черный космос, и поместить там черную дыру, то ее невозможно будет увидеть. Она ничем не выделяется на фоне этой черноты. Черные дыры как область пространства-времени Черные дыры еще определяют как область пространства-времени. Сергей Попов объясняет, что все современные теории гравитации — теории геометрические.
В них гравитация описывается как свойство пространства и времени. Имеется в виду, что между пространством и временем можно составить уравнение, это взаимосвязанные величины. С начала ХХ века, с первых работ Эйнштейна по теории относительности, пространство и время объединены в некоторую сущность. Любые тела, не только массивные, но и самые маленькие, искривляют пространство вокруг себя и одновременно влияют на ход времени. Современные измерения позволяют определить, что в одном месте время идет не так, как в другом. Можно провести эксперимент и обнаружить эту разницу.
Визуализация черной дыры Фото: NASA Черная дыра — это экстремальный способ воздействия на пространство — когда в одном месте собрали так много вещества или энергии, что пространство-время свернулись и образовали специфическую область. Можно говорить, что черная дыра — это объект, но с бытовой точки зрения объект — это что-то имеющее поверхность. Если идти по абсолютно темной комнате, можно наткнуться на стол, это будет объект с началом в конкретной точке. Если в абсолютно темной комнате или с завязанными глазами попасть в черную дыру, невозможно заметить ее границу. Потому что нет никакой твердой поверхности, человек сразу окажется внутри этой области. Сергей сравнивает такой переход с государственными или областными границами.
Если идти по лесу из одной страны в другую, то без указателей и карт невозможно заметить, в какой точке кончается одно государство и начинается другое. Лес в Финляндии ничем не отличается от леса в России, и нет никакой четкой границы, на которую можно наткнуться. И черная дыра — это такая область, где масса свернула пространство-время, и в итоге никакие предметы не могут ее покинуть, как только пересекут границу. Все, что туда попало, навсегда останется за горизонтом. Черные дыры интересны в первую очередь как экстремальные объекты.
Черную дыру M87 и ее массивный джет впервые в истории сфотографировали вместе
На полученных с помощью восьми обсерваторий в разных точках планеты снимках можно увидеть невероятно яркое кольцо огня гало , которое сформировано нагретым газом, засасываемым гравитацией черной дыры. Данное газовое свечение более яркое, чем сияние миллионов звезд во всей галактике, а потому его можно увидеть и сфотографировать даже с Земли. Отмечается, что размеры данной черной дыры M87 поистине колоссальны, а расположена она на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли в галактике Messier 87 в Скоплении Девы в Местном сверхскоплении галактик. При этом, масса черной дыры примерно оценивается как величина, превышающая массу Солнца в 6,5 миллиардов раз. Полученные кадры являются крайне важными для многих научных отраслей, в том числе, являются очередным доказательством, подтверждающим теоретические основы природы Общей Теории Относительности.
Ученые давно поняли, что галактики состоят далеко не только из того вещества, которое можно наблюдать в телескоп в различных диапазонах волн. Если бы это было так, то скорость вращения звезд по мере удаления от центра галактик падала бы.
Однако оптические и радионаблюдения показывают, что в большинстве случаев скорости вращения звезд и газа почти не зависят от расстояния до центра, а иногда даже возрастают к краю. Это обстоятельство указывает на то, что бал в большинстве галактик правит не столько видимое барионное вещество, сколько проявляющая себя исключительно гравитационным взаимодействием темная материя. Гигант на заднем дворе Чтобы точно определить массу центральной черной дыры, ученым необходимо принять в расчет все компоненты наблюдаемой галактики. Поэтому изучение внутренних и внешних областей галактики позволяет отдельно оценить вклад звезд, газа и темной материи в общую массу. Таким способом астрономы и вычислили массу черной дыры в М-87 -- она оказалась равна 6,6 млрд солнечных масс. В терминах крупнейших галактик это буквально у нас на заднем дворе», -- пояснил карл Гебхардт.
Посмотрите на сверхмассивную черную дыру в центре Млечного пути Ждем еще снимков Ученые и раньше получали изображения черных дыр, но теперь им удалось сделать снимок самой важной из них - той, что находится в центре галактики Млечный Путь. Снимок подтверждает присутствие черной дыры и дает больше подробностей о том, как работают эти экстремальные космические объекты. Однако они далеко не идентичны.
Черные дыры и предсказания Эйнштейна В 2019 году астрономы заметили джеты, которые выходили из черной дыры ближе к нам, на расстоянии примерно 8000 световых лет от Земли.
Эти струи колебались всего лишь несколько минут, и это было самыми быстрыми колебаниями такого рода, которое наблюдали астрономы. Но они все еще соответствуют теоретическим предсказаниям, сделанным Альбертом Эйнштейном в его Общей теории относительности. Согласно этой теории, вращающаяся черная дыра настолько массивна, что выгибает окружающее пространство и время внутрь — это явление называется Frame-dragging. Особенность этого эффекта заключается в том, что ось вращения черной дыры не идеально совпадает с осью вращения вокруг нее аккреционного диска, из которого черная дыра поглощает звездный материал.
Это приводит к тому, что струи черной дыры мелко колеблются, и именно это было измерено в новом исследовании.
Астрономы получили новый взгляд на черную дыру M87
Магнитные поля черной дыры в М87 удалось сфотографировать астрономам, 25 марта сообщает официальный сайт Европейской южной обсерватории. Черная дыра находится в 55 миллионах световых лет от Земли. по мере приближения к черной дыре, время относительно земного, будет замедляться. Т.е. падающий в ЧД космонавт будет двигаться все медленнее, а у границы горизонта событий вообще как бы замрёт. По данным, полученным от орбитального рентгеновского телескопа НАСА Chandra, внутри M87 находится сверхмассивная черная дыра, обладающая феноменальной активностью. Отмечается, что размеры данной черной дыры M87 поистине колоссальны, а расположена она на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли в галактике Messier 87 в Скоплении Девы в Местном сверхскоплении галактик. Наблюдения показали, что, возможно, сверхмассивная чёрная дыра находится не в центре М 87, а в стороне от него, на расстоянии 82 световых лет.
Учёные опубликовали первый снимок чёрной дыры в центре нашей галактики
Однако вокруг нее присутствует светящийся газ. Темная центральная область на кадре называется тенью. Снимок зафиксировал свет, искривленный гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее Солнца. Черная дыра в центре Млечного Пути.
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. Чтобы найти ключ к разгадке этого неуловимого вращения, астрономы обратились к сверхмассивной черной дыре M87, которая использует свою массу в 6,5 миллиардов раз больше солнечной для закрепления целой галактики. Изучая M87 с помощью глобальной сети радиотелескопов с 2000 по 2022 год, астрономы обнаружили, что струи черной дыры тикают взад и вперед, как метрономы, отмечающие 11-летний цикл.
В исследовании приняли участие более 20 радиотелескопов со всего мира. 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».
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. M87 — массивная, относительно близкая галактика в скоплении галактик Девы. Начиная с 1950-х годов новая тогда техника радиоастрономии показала, что в центре галактики есть компактный яркий радиоисточник. В 1960-х годах предполагалось, что в центре M87 есть массивная черная дыра, которая обеспечивает эту активность. Измерения, сделанные с наземных телескопов начиная с 1970-х годов, а затем космическим телескопом Хаббл, начиная с 1990-х годов, убедительно подтвердили, что M87 действительно содержит черную дыру, масса которой в несколько миллиардов раз превышает массу Солнца, основываясь на наблюдениях за высокими скоростями звезд и газа, вращающихся вокруг ее центра. Наблюдения EHT 2017 года за M87 велись в течение нескольких дней с нескольких разных радиотелескопов, соединенных вместе в одно и то же время, чтобы получить максимально возможное разрешение.
КосмоСториз: Черная дыра в деталях (Новые снимки центра Галактики М87)
Сравнение двух снимков сверхмассивной чёрной дыры в центре М 87, сделанных в 2017 и 2018 годах. Ученые назвали черную дыру в центре галактики М87 «Поэхи» (Powehi), сообщает CNN. Наблюдения показали, что, возможно, сверхмассивная чёрная дыра находится не в центре М 87, а в стороне от него, на расстоянии 82 световых лет.
Черную дыру M87 и ее массивный джет впервые в истории сфотографировали вместе
Черные дыры звездной массы — с массой от нескольких десятых до нескольких десятков Солнц — встречаются чаще всего. Черная дыра Галактики M87 испускает плазменную струю, которая распространяется во Вселенной до 5000 световых лет. 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. Черные дыры звездной массы — с массой от нескольких десятых до нескольких десятков Солнц — встречаются чаще всего. по мере приближения к черной дыре, время относительно земного, будет замедляться. Т.е. падающий в ЧД космонавт будет двигаться все медленнее, а у границы горизонта событий вообще как бы замрёт. Масса чёрной дыры в центре галактики М87 оказалась в 100 раз меньше заявленной.
Первый снимок чёрной дыры в центре нашей Галактики
Фото: freepik Астрономы утверждают, что сверхмассивная черная дыра, обнаруженная в сердце древней галактики, оказалась в пять раз больше, чем ожидалось, по количеству содержащихся в ней звезд. Как пишет The Guardian, исследователи обнаружили огромную черную дыру в галактике, известной как GS-9209, которая находится на расстоянии 25 миллиардов световых лет от Земли, что делает ее одной из самых удаленных из когда-либо наблюдавшихся и зарегистрированных. Команда из Эдинбургского университета использовала космический телескоп Джеймса Уэбба JWST для наблюдения за галактикой и выявления новых подробностей о ее составе и истории. Галактика GS-9209, напоминает The Guardian, была открыта в 2004 году Кариной Капути, бывшей аспиранткой Эдинбургского университета, которая в настоящее время является профессором наблюдательной космологии в Университете Гронингена в Нидерландах.
Однако фотография немного отличается от первой тем, что самая яркая часть светящегося кольца сместилась примерно на 30 градусов. По словам астрономов, это смещение является результатом турбулентного потока материи вокруг черной дыры. 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.
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. Непрерывные наблюдения продолжались в течение 10 суток в апреле 2017 года.
Обнаружить их можно даже на очень отдаленных расстояниях. В ходе изучения квазаров стало ясно, что это небольшой источник, который находится в центре далекой галактики и при этом испускает много энергии. Попов рассказывает, что когда ученые открывают квазар, они уверены, что там «сидит» сверхмассивная черная дыра. Сейчас это самый массовый способ открытия черных дыр. Визуализация квазара Фото: NASA Почти все массивные звезды превращаются в черные дыры, но не все они находятся в двойных системах, или у них нет перетекания. В таком случае дыры ищут другим способом. Сергей рассказывает, что черная дыра сильно искажает пространство-время вокруг себя, но тут важна не столько масса, сколько компактность. 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.
Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?
она оказалась равна 6,6 млрд солнечных масс. 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. Когда на центральную сверхмассивную черную дыру галактики М 87 попадает материя, то начинается процесс высвобождения гигантского количества энергии, а окружающий газ разогревается до миллионов градусов. 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. Новости астрофизики: Команда астрофизиков, возглавляемая Колумбийским университетом, обнаружила дюжину черных дыр, сосредоточенных вокруг Стрельца A * (Sgr A. Граница, разделяющая черную дыру и внешнее пространство, называется горизонтом событий. 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.