черная дыра в центре галактики М87. Видео «полёта» к чёрной дыре. Сравнение чёрных дыр Стрелец A* и M87*. Сверхмассивная черная дыра находится в самом сердце далекой галактики M87, где она медленно питается космической пылью, газом и другим звездным материалом.
Первое изображение сверхмассивной черной дыры в галактике M87
Event Horizon Telescope, как вы уже знаете, не совсем телескоп. Это целый проект, в котором задействованы целых 8 мощнейших телескопов и другого оборудования, а также сотни ученых по всему миру. Все наблюдения они провели всего за неделю еще два года назад. Восемь телескопов вместе собирали огромные объемы данных, чтобы в итоге собрать эту фотографию. Почему так? Потому что ни один телескоп в мире не смог бы сделать эту фотографию самостоятельно. Чтобы разглядеть такое, даже очень массивное событие, за 53 миллиона световых лет, понадобился бы телескоп размером с нашу планету. Наблюдения заняли лишь неделю, а, чтобы разобраться в этом неимоверном количестве информации, собрать настоящую фотографию черной дыры, ушло все остальное время с апреля 2017-го. Естественно, все это проводилось не вручную, а на суперкомпьютерах, которые обрабатывали несметное количество данных. Но даже у них на это ушли многие месяцы, чтобы получить эту фотографию. Исследователи из проекта Event Horizon Telescope ставили перед собой четыре основные научные задачи.
Потому что ни один телескоп в мире не смог бы сделать эту фотографию самостоятельно. Чтобы разглядеть такое, даже очень массивное событие, за 53 миллиона световых лет, понадобился бы телескоп размером с нашу планету. Наблюдения заняли лишь неделю, а, чтобы разобраться в этом неимоверном количестве информации, собрать настоящую фотографию черной дыры, ушло все остальное время с апреля 2017-го. Естественно, все это проводилось не вручную, а на суперкомпьютерах, которые обрабатывали несметное количество данных. Но даже у них на это ушли многие месяцы, чтобы получить эту фотографию. Исследователи из проекта Event Horizon Telescope ставили перед собой четыре основные научные задачи. Первое было простым: сфотографировать черную дыру. Проверяйте, как у них это получилось. Другие три были более сложными. Исследователи также хотели больше узнать о том, как растут черные дыры и что происходит с материалом, вращающимся вокруг них, со временем.
Исследователи надеются, что ответ на этот вопрос может также объяснить, почему материал, окружающий Стрельца А черная дыра в центре нашей собственной галактики необычно тусклый для материала, окружающего сверхмассивную черную дыру.
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. На знаменитой фотографии 2017 года её видно только благодаря тому, что она окружена нимбом притянутого ею и постепенно поглощаемого ею вещества.
Но если это не она, то тогда это примерно 40 черных дыр звездной массы, втиснутых в пространство диаметром всего одна десятая светового года. Иначе наблюдаемый эффект не объяснить. Довольно нестабильная конструкция. Другой вариант: возможно, существует звездный механизм, о котором мы попросту ничего не знаем, по крайней мере, в рамках современной физики». Также по теме.
Черная дыра оказалась совсем маленькой
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. Непонятные процессы черных дыр Конкретные процессы, которые вызывают вращение черных дыр пока неизвестны ученым.
Его результаты всегда согласовывались с оценками масс чёрных дыр другими методами и единственное расхождение в оценке массы найдено для объекта М87. Подчеркнем, что по результатам нашего анализа черная дыра в М87 оказывается намного мельче, чем это предполагалось из предыдущих измерений, и составляет всего 50 миллионов солнечных масс», — добавила Елена Сейфина. С другой стороны, загадка может скрываться в самом объекте М87, которая может быть разгадана на основе обнаруженной нестыковки величин по самому важному параметру - массе черной дыры в его центре. Возможно, будущие наблюдения прольют свет на эту тайну M87.
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. Это максимально скрученное пространство-время, и многие эффекты становятся более заметны вблизи черных дыр. Начинают появляться принципиально новые физические феномены. Визуализация черной дыры Фото: NASA В теории гравитации стремятся подобраться как можно ближе к этим экстремальным объектам. Поэтому, говорит Сергей, изучение поведения вещества в окрестности черных дыр — очень интересная штука. Как обнаружить черную дыру В конце своей жизни массивные звезды могут превращаться в черные дыры. И на этапе, когда только пытались найти первые черные дыры, возник вопрос: как их можно обнаружить. Первая идея была такой: звезды, особенно массивные, нередко рождаются парами. 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.
Астрономы сделали новое неожиданное открытие о знаменитой черной дыре в галактике M87. Оказалось, что диск из ионизованного газа вокруг нее имеет своеобразные колебания, из-за Отчет о своем открытии исследователи опубликовали в The Astrophysical Journal. Она стала первой черной дырой, сфотографированной учеными. Исторические снимки были представлены 10 апреля 2019 года и стали знаменательным для науки событием.
Телескопы впервые сделали совместный снимок сверхмассивной черной дыры M87 и массивного джета
Сверхмассивные чёрные дыры, чёрные дыры массой 106–1010 масс Солнца. К настоящему моменту получены убедительные доказательства существования. Как нельзя лучше в качестве первого объекта наблюдений подошла сверхмассивная черная дыра галактики M87 в созвездии Девы. На пресс-конференции Европейской Южной обсерватории были представлены результаты проекта EHT (Event Horizon Telescope) — первое изображение сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики М87.
Ученые заметили, как «мерцает» черная дыра
В ходе исследований было выявлено, что излучение темно-оранжевого цвета проникает через магнитное поле, окружающее диск черной дыры. Границы поля можно достаточно точно измерить и нанести на карту. Рассмотреть линии магнитного поля исходящего из черной дыры, астрономы смогли после использования аналогов поляризованных солнцезащитных очков. В результате была измерена напряженность магнитного поля в непосредственной близости от черной дыры, определены параметры плазмы и создана карта силового поля. Плотность плазмы на границе черной дыры составляет 104-7частиц в кубическом см. Наблюдения показали, что магнитные поля на окраине черной дыры достаточно сильны и способны отталкивать горячий газ, не позволяя ему быть поглощенным гравитационным притяжением. Та часть газа, которой удается проскользнуть через «магнитное заграждение» и формирует спиральный поток, устремляющийся к горизонту событий. Для наблюдений галактики M87 проект Event Horizon Telescope объединил в одно целое восемь телескопов, расположенных по всему миру, что позволило создать виртуальный телескоп величиной с Землю.
Наша совместная группа МФТИ и ФИАН в настоящее время активно занимаемся моделированием прецессирующих джетов для объяснения данных наблюдений квазаров», — прокомментировала Евгения Кравченко, старший научный сотрудник лаборатории физики высоких энергий МФТИ. 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.
В результате ученые смогли впервые провести замеры поляризации, подтверждающей существование магнитных полей в непосредственной близости от края черной дыры. Результаты наблюдений станут важным этапом в объяснении природы происхождения высокоэнергетических джетов — струйных выбросов из ядра галактики M87, расположенной на расстоянии в 55 миллионов световых лет от Земли. По заявлению астрономов EHT в руки ученых попал очередной факт способный пролить свет на поведение магнитных полей в непосредственной близости от черной дыры и приоткрыть завесу тайны «…формирования мощнейших джетов, выходящих далеко за пределы галактики» на 5000 световых лет от ее центра. Черные дыры являются одними из самых ярких объектов во Вселенной, что можно объяснить происходящими за пределами горизонта событий процессами гравитационного поглощения аккреционным диском огромных масс материи. Весь этот процесс сопровождается излучением перпендикулярно оси черной дыры джетов, которые излучают световой поток, превышающий свет, исходящий от самого диска. Яркие джеты — струи энергии и вещества, истекающие из ядра галактики M87 и простирающиеся как минимум на 5000 световых лет от центра галактики. Результаты исследований базируются на наблюдениях проведенных в апреле 2017 года.
В ходе исследований было выявлено, что излучение темно-оранжевого цвета проникает через магнитное поле, окружающее диск черной дыры.
Отечественные специалисты перепроверили эти данные инновационным методом масштабирования спектральных характеристик и выяснили, что масса чёрной дыры в М87 в 100 с лишним раз меньше заявленной. Чёрная дыра в представлении художника Gettyimages. Штернберга МГУ выяснили, что масса чёрной дыры, известной по первой фотографии этого космического объекта , оказалась в 100 с лишним раз меньше ранее заявленной. 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.
Первое изображение сверхмассивной черной дыры в галактике M87
поэтому они выглядит так похоже. Однако они далеко не идентичны. 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. 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 новое изображение центральной сверхмассивной черной дыры M87*, которая находится в центре галактики Мессье 87 (M87) в скоплении галактик Девы на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли. Сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87 находится в 55 миллионах световых лет от Земли.
Ученые заметили, как «мерцает» черная дыра
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. В отличие от М87, вокруг Стрельца А* газ вращается на околосветовых скоростях, что приводит к разнице между любыми двумя фото тени черной дыры. Как нельзя лучше в качестве первого объекта наблюдений подошла сверхмассивная черная дыра галактики M87 в созвездии Девы. Знаменитое изображение черной дыры в центре галактики M87, которую иногда называют «оранжевым пончиком», впервые улучшили с помощью машинного обучения. 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.