Знаменитое изображение сверхмассивной черной дыры в центре M87, которое иногда называют «нечетким оранжевым пончиком», впервые официально преобразилось с помощью машинного обучения. 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. Эта сверхмассивная черная дыра, масса которой в 6,5 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца, находится в центре галактики Мессье 87 (M87) в скоплении галактик Девы, расположенном в 55 миллионах световых лет от Земли. Эта сверхмассивная черная дыра, масса которой в 6,5 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца, находится в центре галактики Мессье 87 (M87) в скоплении галактик Девы, расположенном в 55 миллионах световых лет от Земли. Масса чёрной дыры в центре галактики М87 оказалась в 100 раз меньше заявленной.
Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?
Снимок фиксирует свет, который искривлен мощной гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее Солнца. Читайте также.
Вместе они образуют виртуальную радиотарелку размером с Землю, обеспечивая исключительно высокое разрешение изображений. Фотография сверхмассивной черной дыры в галактике Messier 87. В 2017 году EHT достиг зрелости с телескопами, расположенными в пяти различных местах по всему миру. Но эти результаты были основаны только на наблюдениях, проведенных в течение недели в апреле 2017 года, что слишком мало для оценки изменений.
Телескопы, участвующие в EHT-наблюдениях за черной дырой в центре галактики Messier 87. Credit: M. Wielgus, D.
Одна часть диска кажется ярче, другая — более тусклой. Но зоны яркости заметно меняются с течением времени. Это явление в науке еще называют эффектом Доплера. Команда объясняет это изменение турбулентностью потока вещества, но пока не готова дать окончательный ответ о том, чем она вызвана.
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. Это показало, что черная дыра прецессировала или раскачивалась вокруг своей оси во время вращения, подобно волчку.
Дыра на месте
На пресс-конференции Европейской Южной обсерватории были представлены результаты проекта EHT (Event Horizon Telescope) — первое изображение сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики М87. Две «сфотографированные» на сегодня чёрные дыры, то есть M87* и Sgr A*, выглядят похоже, но M87* — объект с массой, в 1500 раз превышающей массу «нашей» чёрной дыры. 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. M 87 — вторая по яркости галактика в Скоплении Девы и одна из самых массивных галактик в Местном сверхскоплении галактик (также известном как Сверхскопление или Суперкластер Девы). ОКАЗАТЬ ПОДДЕРЖКУ С КОСМОСА. 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. Сравнение двух снимков сверхмассивной чёрной дыры в центре М 87, сделанных в 2017 и 2018 годах.
Новое изображение черной дыры М87* раскрывает детали вокруг бездны
На снимке запечатлена сверхмассивная черная дыра М87, расположенная на расстоянии в 55 миллионов световых лет от Земли. Джет — струи плазмы, вырывающиеся из центра черной дыры. У М87 длина джета — около пяти тысяч световых лет. Наблюдаемый от черной дыры M87* свет был поляризован местами на 30%, что означает достаточно сильное и структурированное магнитное поле (рис. 6). Знаменитое изображение сверхмассивной черной дыры в центре M87 впервые официально преобразилось с помощью машинного обучения.
Астрофизики впервые показали изображение черной дыры
Это была первая черная дыра, которую удалось сфотографировать. Фотография ее плотного темного ядра, обрамленного аморфным светящимся кольцом, попала в заголовки международных СМИ. Читать далее:.
Одна из таких звезд превращается в черную дыру, и мы перестаем ее видеть.
При этом она продолжает существовать. Предполагалось, что мы сможем увидеть вращение соседней звезды вокруг этого невидимого объекта, при помощи вычислений измерить его массу и обнаружить, что в этом месте находится черная дыра. Сергей Попов рассказывает, что исторически это был первый предложенный способ поиска. С 60-х годов ученые пытались искать их по такому методу, но ничего не обнаружили.
Последние пару лет стали появляться возможные кандидаты на звание черных дыр, но ученые пока не уверены, что в паре с обычными звездами находятся именно они. Визуализация черной дыры Фото: NASA Если опять обратиться к черной дыре, которая соседствует со звездой, то вещество с обычной звезды может перетекать в дыру. Черная дыра своей гравитацией будет засасывать это вещество. Если представить, что в нее одновременно кинули два камня, они могут столкнуться над горизонтом на скорости почти равной скорости света.
При таком столкновении выделится много энергии, которую можно заметить. Но в звездах не камни, а газ. Когда разные слои газа трутся друг о друга, они нагреваются до миллионов градусов, и это тепло можно увидеть. С помощью такого способа в конце 60-х — начале 70-х годов, когда стали запускать первые рентгеновские детекторы в космос, открыли и первые черные дыры.
Визуализация черной дыры рядом со звездой Фото: NASA В начале 60-х годов стало ясно, что есть яркие астрономические объекты — квазары. Дословно— «похожий на звезду радиоисточник». Это активные ядра галактик на начальном этапе развития, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры. 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.
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. Более подробная информация опубликована в научном журнале Nature.
Ученые объединили мощности восьми длинноволновых радиотелескопов в разных точках планеты в один большой радиотелескоп-интерферометр, поскольку сеть радиотелескопов лучше всего подходит для подобных наблюдений. Телескоп горизонта событий получил свое название в честь границы черной дыры - "горизонта событий", границы пространства-времени, которое окружает черную дыру и является так называемой точкой невозврата. Член научного комитета EHT Лучано Реццола из университета Гёте в Германии отметил, что полученное изображение подтверждает существование горизонта событий, то есть доказывает правильность общей теории относительности Альберта Эйнштейна.
Считается, что черная дыра представляет собой объект с такой сильной гравитацией, что даже свет не может отдалиться от него на бесконечное расстояние и из черной дыры не может выбраться никакое тело. Концепция таких объектов связана с современным взглядом на гравитацию, общей теорией относительности Эйнштейна, и представлением тяготения в ней через искривление пространства-времени. Это явление, предсказываемое общей теорией относительности Эйнштейна, никогда раньше не наблюдалось", - объясняет глава Научного совета EHT Хайно Фальке из университета Рэдбуд в Нидерландах. Именно она и позволила нам измерить гигантскую массу черной дыры в M87. Куда смотрел телескоп Чтобы исследовать окрестности сверхмассивных черных дыр они являются сравнительно маленькими астрономическими объектами в центрах каждой галактики, ученые направили сеть радиотелескопов на черную дыру в центре эллиптической галактики Messier 87 M87 в созвездии Девы, она находится на расстоянии 55 млн световых лет от Земли. По словам Хайно Фальке, ученые решили сосредоточиться на галактике M87, поскольку черная дыра в центре нашей Галактики двигается, а поле зрения телескопа ограниченно.
Первый снимок чёрной дыры в центре нашей Галактики
Наблюдения были сосредоточены с конца марта по середину апреля 2017 года. Будучи крупнейшим радиотелескопом в стране, «Тяньма» также участвовал в наблюдении европейской РСДБ-сети на длине волны 170 мм и наблюдении восточноазиатской РСДБ-сети на длинах волны 13 и 7 мм», — сказал Цзян У, младший научный сотрудник Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук. Сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87 находится в 55 миллионах световых лет от Земли. Ее масса примерно в 6,5 миллиарда раз превышает массу Солнца.
PRIMO опирается на dictionary learning, ветвь машинного обучения, которая позволяет компьютерам генерировать правила на основе больших наборов обучающих материалов. Например, если компьютер получает серию различных изображений яблок — при достаточном обучении — он может определить, является ли неизвестное изображение яблоком или нет. Помимо этого простого случая, универсальность машинного обучения была продемонстрирована множеством способов: от создания произведений искусства в стиле эпохи Возрождения до завершения незавершенного произведения Бетховена. Так как же машины могут помочь ученым создать изображение черной дыры?
Исследовательская группа ответила именно на этот вопрос. 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.
Однако они далеко не идентичны. Дыра в Млечном Пути более чем в 1000 раз меньше и менее массивна. Это затрудняет точную визуализацию газа, кружащегося вокруг дыры, поскольку он движется по орбите за считанные минуты, в то время как у М87 на это уходят дни или даже недели.
Изображение, полученное космическим телескопом им. Спитцера, показывает, что М87 выглядит как облако, без выраженных деталей структуры. Однако на изображении видны детали релятивистских джетов, выбрасываемых из центральной области галактики. Джеты протянулись на тысячи световых лет и создают яркие световые следы в галактике. Более яркий джет справа приближается к нам и находится близко от луча зрения. Направленный в противоположную сторону джет не виден, а на картинке запечатлена дуга из вещества, светящегося под действием созданной джетом ударной волны.
Астрономы получили новый взгляд на черную дыру M87
Астрофизики МГУ определили массу черной дыры в центре галактики М87 по рентгеновским данным с помощью инновационного метода, статья опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics. Ученые, изучающие сверхмассивную черную дыру в центре галактики M87, раскрыли происхождение мощного джета и впервые сфотографировали и джет, и его источник вместе. Две «сфотографированные» на сегодня чёрные дыры, то есть M87* и Sgr A*, выглядят похоже, но M87* — объект с массой, в 1500 раз превышающей массу «нашей» чёрной дыры.
Первое в истории изображение черной дыры уже стало мемом
| Первая настоящая фотография сверхмассивной черной дыры | 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. |
| Посмотрите на сверхмассивную черную дыру в центре Млечного пути | Эта сверхмассивная черная дыра, масса которой в 6,5 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца, находится в центре галактики Мессье 87 (M87) в скоплении галактик Девы, расположенном в 55 миллионах световых лет от Земли. |
| Первый снимок чёрной дыры в центре нашей Галактики | Сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87 находится в 55 миллионах световых лет от Земли. |
Впервые получен снимок черной дыры, испускающей мощный джет
Об этом сообщает ESO. Предположения о существовании в этом месте черной дыры появились еще в конце прошлого века. Тогда астрономы заметили странное движение звезд вокруг объекта.
Обсерватории по всему миру сделали множество изображений объекта, которые затем объединили в одно. На картинке нельзя увидеть саму черную дыру, поскольку она абсолютно черная, но на наличие объекта указывает светящийся вокруг нее газ: тёмная центральная область окружена яркой структурой, похожей на кольцо. Снимок фиксирует свет, который искривлен мощной гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее Солнца.
Помимо этого простого случая, универсальность машинного обучения была продемонстрирована множеством способов: от создания произведений искусства в стиле эпохи Возрождения до завершения незавершенного произведения Бетховена.
Так как же машины могут помочь ученым создать изображение черной дыры? Исследовательская группа ответила именно на этот вопрос. 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.
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. Наблюдения были сосредоточены с конца марта по середину апреля 2017 года. Будучи крупнейшим радиотелескопом в стране, «Тяньма» также участвовал в наблюдении европейской РСДБ-сети на длине волны 170 мм и наблюдении восточноазиатской РСДБ-сети на длинах волны 13 и 7 мм», — сказал Цзян У, младший научный сотрудник Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук. Сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87 находится в 55 миллионах световых лет от Земли.