О сервисе Прессе Авторские права Связаться с нами Авторам Рекламодателям Разработчикам. 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*. Пять дней назад мы смогли увидеть фото аккреционного диска черной дыры в галактике Messier 87, что находится в созвездии Девы А. Ученые, наблюдающие за компактным радиоядром M87, узнали больше о природе сверхмассивной черной дыры (СМЧД) этой галактики.
Телескопы впервые сделали совместный снимок сверхмассивной черной дыры M87 и массивного джета
О сервисе Прессе Авторские права Связаться с нами Авторам Рекламодателям Разработчикам. О сервисе Прессе Авторские права Связаться с нами Авторам Рекламодателям Разработчикам. Как и черная дыра, обнаруженная внутри М87, Sgr A* изгибает весь свет вокруг себя. Чёрные дыры действительно поглощают вещество и могут разрывать целые. 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.
Чем так примечательна галактика Мессье 87 и что о ней нужно знать?
| Получено первое изображение черной дыры в центре Млечного Пути | 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. |
| Астрофизики впервые показали изображение черной дыры | она оказалась равна 6,6 млрд солнечных масс. |
| Наличие черной дыры в центре Млечного Пути все еще не доказано - Ведомости | Сравнение фотографии M87, первой черной дыры, когда-либо сфотографированной, и Стрелец A*, по сравнению с размерами Солнечной системы. |
Облегчили в сто раз: российские астрофизики определили массу «сфотографированной» чёрной дыры
Черная дыра массой 800 Солнц может находиться совсем недалеко от Земли Георгий Голованов25 мая 2023 г. Однако наблюдения подтвердили только существование черных дыр первых двух категорий. Недавно телескоп «Хаббл» обнаружил наиболее четкие на сегодня следы черной дыры промежуточной массы, причем совсем недалеко от Земли, в соседнем звездном скоплении. Подпишитесь , чтобы быть в курсе. Черные дыры звездной массы — с массой от нескольких десятых до нескольких десятков Солнц — встречаются чаще всего. Следующий зафиксированный астрономами тип — сверхмассивные — намного превосходит предыдущий.
Изображение было получено международной исследовательской группой — Коллаборацией «Телескоп Горизонта Событий» «Event Horizon Telescope» EHT , которая выполнила наблюдения объекта при помощи глобальной сети радиотелескопов. В 2019 году астрономы проекта EHT уже представили первую в истории наблюдений фотографию черной дыры, а точнее ее тени, отбрасываемой на светящийся диск из перегретого газа и пыли. Знаменитый гравитационный монстр проживает в сверхгигансткой эллиптической галактике Messier 87 в 54 миллионах световых лет от нас в направлении созвездия Девы. 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.
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. 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.
Так же как и на предыдущем изображении, видна тень черной дыры и окружающее ее световое кольцо. 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.
Первое изображение сверхмассивной черной дыры в галактике M87
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. 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*. 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. Сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87 находится в 55 миллионах световых лет от Земли. она оказалась равна 6,6 млрд солнечных масс.
Ученые впервые показали реальное фото черной дыры
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. Но в то же время они не доказали наличие горизонта событий у этого объекта. Поэтому Нобелевский комитет и сформулировал так осторожно: «определение массы компактного объекта». Потому что формально наличие черной дыры в центре Млечного Пути не доказано». Над окончательным решением вопроса о черной дыре в центре галактики сейчас и трудится команда Event Horizon Telescope EHT , это глобальная сеть радиотелескопов, разбросанных по всей Земле.
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. Вещество, падая на чёрную дыру, делает ядро галактики активным источником излучения во всём электромагнитном спектре. Этот процесс сопровождается выделением большого количества энергии. Часть окружающего падающего вещества выбрасывается из чёрной дыры и порождает джет, в котором вещество движется почти со скоростью света. Джет простирается далеко за пределы галактики, на 4 900 световых лет. За счёт высокой яркости и близости релятивистский джет впервые был открыт именно в М87 ещё в 1918 году. Через сто с лишним лет, в 2019 году, телескоп «Горизонт событий» обнаружил центральный радиоисточник и асимметричную кольцевую структуру, соответствующую ожиданиям общей теории относительности в присутствии сверхмассивной чёрной дыры. Однако её вращение, имеющее решающее значение при формировании и эволюции джетов и галактики, непосредственно не наблюдалось. Изменение позиционного угла направления струи джета учёные отметили ещё с самых первых наблюдений в радиодиапазоне с высоким угловым разрешением в 2000 году. Однако не было ясности в происхождении таких структурных изменений. На это могут оказывать влияние проявления активности чёрной дыры и вброса в джет вещества или развитие плазменных неустойчивостей. Рисунок 1. Верхняя панель: структура джета в M87 на частоте 43 ГГц при двухгодичном усреднении данных наблюдений.
Для получения изображений в течение нескольких ночей команде понадобилась сеть радиообсерваторий телескопа "Горизонт событий". Они разработали новые инструменты для получения изображений и использовали сочетание суперкомпьютерных мощностей для анализа и объединения данных и моделирования черных дыр, чтобы сравнить полученные результаты. Работа над проектом заняла пять лет, включая 100 миллионов часов работы на суперкомпьютере в Национальном научном фонде США.
Другие наблюдения за джетом галактики М87, проведённые в 2009 году, позволили учёным воссоздать неоднородную структуру джета, которая напоминает твидовый узор в виде сплетённой косы спиральных волокон. Их моделирование продемонстрировало, что закручивание центральных волокон вызвано нестабильностями, развивающимися в плазменной струе. Они могут развиваться при неоднородности поля скоростей поперёк джета. Например, это могут быть два разных потока плазмы, взаимодействие которых даёт наблюдаемые явления. Однако такая спиралевидная структура волокон также может быть обусловлена физическими процессами в непосредственной близости от чёрной дыры. Вероятно, именно прецессия Лензе — Тирринга приводит к развитию этих нестабильностей в самой струе. Сейчас активно развиваются сети глобального позиционирования — спутниковая система навигации, которая обеспечивает измерение расстояния и определяет местоположение объектов во всемирной системе координат. Они основаны на мониторинге звёзд, которые постоянно движутся и не находятся в одном положении. Таким образом, эта система не очень стабильна, и в настоящее время активно продвигается идея использовать в её работе далёкие квазары — те же самые активные ядра, у которых струя направлена фактически на нас, что делает их самыми яркими точками для Земли. В отличие от звёзд, их положение стабильно. Но из-за того, что струя неоднородна, что мы ещё раз доказали в исследовании, может возникнуть смещение объекта на небе, что сказывается на точности системы. В связи с этим детальное изучение квазаров и джетов позволяет выполнять необходимую коррекцию и восстанавливать абсолютное положение объектов», — подытожила Евгения Кравченко. Учёным ещё предстоит ответить на множество вопросов, например какова структура диска и каково точное значение вращения сверхмассивной чёрной дыры M87.
Самая тяжелая черная дыра живет на заднем дворе Млечного Пути
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. 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. Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары.
Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?
| Опубликован первый снимок гигантской черной дыры в Млечном Пути | Знаменитое изображение черной дыры в центре галактики M87, которую иногда называют «оранжевым пончиком», впервые улучшили с помощью машинного обучения. |
| Раскрыт сенсационный секрет черной дыры M87* | Сверхмассивная черная дыра M87*, ставшая мировой сенсацией в 2019 году, когда она впервые была сфотографирована, вновь обратила на себя внимание мирового научного сообщества. |
| Ученые впервые показали реальное фото черной дыры | | Астрономы впервые получили прямое визуальное изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики М 87 и ее тени. |
| Раскрыт сенсационный секрет черной дыры M87* - Наука и Факты | Наблюдения показали, что, возможно, сверхмассивная чёрная дыра находится не в центре М 87, а в стороне от него, на расстоянии 82 световых лет. |
| Сверхмассивные чёрные дыры | сверхмассивной черной дыры. |
Телескопы впервые сделали совместный снимок сверхмассивной черной дыры M87 и массивного джета
Потом проверили — не подтвердилось, расстроились — работают дальше. В случае с EHT так не получится, потому что аналогичных телескопов нет. Свои результаты EHT может подтвердить только сам. Во-вторых, были данные. Телескоп работал в 2018-м, когда даже внутри коллаборации ни у кого еще не было изображений за прошлый год и никто не знал, успешны ли те наблюдения. Раз данные есть — надо их обработать. Обработали — публиковать.
В-третьих, хотелось ответить новыми результатами на критику японских астрономов под руководством Макото Миёси. Его команда утверждала, что в данных EHT 2017 года нет никакого кольца, зато есть джет протяженностью 1000—10000 микросекунд. Но EHT в 2017-м не мог регистрировать такие большие структуры — это раз. Мы нашли ошибки в их алгоритмах — это два. И в конце концов получили такое же кольцо по новым данным. Шах и мат.
В-четвертых, в 2018 году чувствительность EHT увеличилась в 1,5 раза благодаря более широкой полосе приема сигнала. А к наблюдениям подключился телескоп в Гренландии. При небольшом числе телескопов добавление одного увеличивает количество данных на целых 30 процентов. Правда, погода подвела, и поэтому в 2018 году качество данных получилось похожим на 2017-й. В-пятых, в 2017 году согласованное изображение получили тремя разными алгоритмами. 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.
Две галактики относятся к разным типам. Млечный Путь — спиральная галактика с несколькими рукавами, а M87 — это гигантская эллиптическая галактика, одна из самых крупных в Местном сверхскоплении. Тем не менее вид аккреционных дисков двух чёрных дыр описывается выражениями, предсказанными в рамках Общей теории относительности. Люмине и его «компьютерная чёрная дыра», 1978. Задолго до того, как у астрофизиков появились инструментальные возможности для фотографирования таких чёрных дыр, их изображения пытались получить при помощи компьютерного моделирования. Один из таких рисунков на фото справа — первый результат компьютерной симуляции аккреционного диска, который создал в 1978 году французский астроном Жан-Пьер Люмине. Визуализацию он создавал, уже имея в виду объект в центре галактики M87, который сфотографируют только через сорок лет.
Кроме доступных на тот момент вычислительных мощностей, за неимением компьютерной рисовалки, ему пришлось использовать самодельную «аналоговую» технику, нанося на бумагу тушью точки с плотностью, соответствующей компьютерному расчёту. Тогда это, по-видимому, воспринималось как научная игрушка без особых приложений: визуализация таких объектов вошла в моду только через десять лет, и в конце 1980-х годов появились первые «истинно-компьютерные» изображения аккреционных дисков. Оба снимка чёрных дыр созданы на основе массива данных радиотелескопов, собранных в 2017 году.
Галактика M 87 из скопления галактик в созвездии Девы была выбрана для наблюдений не случайно. Размеры горизонта событий черной дыры пропорциональны ее массе, поэтому, чем массивнее черная дыра, тем больше ее тень. Благодаря своей огромной массе 6,5 миллиардов солнечных масс и относительной близости к Земле она находится от нас на расстоянии 55 миллионов световых лет черная дыра в центре галактики M 87 для земного наблюдателя является одной из крупнейших по своим угловым размерам, что и сделало ее идеальной мишенью для исследования. 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.
В подтверждение этой версии говорит множество данных, даже масса этого компактного и не излучающего объекта подсчитана, но только вчера, 12 мая 2022 года, мы смогли в лицо увидеть тьму в самом сердце Млечного Пути. Телескоп горизонта событий Event Horizon Telescope, EHT — это более 300 ученых и десяток радиообсерваторий, объединенных в одну глобальную сеть, которая работает как один огромный радиотелескоп. Его задача, как видно из названия, — как можно более детально исследовать сверхмассивные черные дыры, с таким угловым разрешением, при котором можно увидеть их горизонт событий. Свой первый результат EHT представил в 2019 году — тогда коллаборация получила снимок тени черной дыры в центре галактики M87 мы рассказывали об этом в материале «Заглянуть за горизонт». Однако данные, необходимые, чтобы построить это изображения, астрономы получили еще весной 2017 года. Два года ушло на калибровку данных, разработку моделей и новых методов построения изображений. 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.
Сверхмассивные чёрные дыры
«Sgr A* — вторая чёрная дыра, изображение которой удалось получить, первой является M87*, расположенная в центре галактики М 87», — говорится в сообщении. На пресс-конференции Европейской Южной обсерватории были представлены результаты проекта EHT (Event Horizon Telescope) — первое изображение сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики М87. Как нельзя лучше в качестве первого объекта наблюдений подошла сверхмассивная черная дыра галактики M87 в созвездии Девы. Первый снимок черной дыры в галактике М87 позволил измерить видимый диаметр ее кольца — 42 микросекунд дуги.