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.
Чем так примечательна галактика Мессье 87 и что о ней нужно знать?
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. Хотя при построении изображений не делается никаких предположений о морфологии источника, при моделировании данные сравниваются с семейством геометрических шаблонов, в данном случае с кольцами неоднородной яркости.
Это настолько большой объем, что его пересылали к обрабатывающему данные суперкомпьютеру в виде жестких дисков по почте — бессбойная передача по интернету заняла бы слишком много времени. Сделать его реальностью помогла работа Кэти Боман, 29-летней выпускницы Массачусетского технологического института. Вместе с коллегами она разработала специальный алгоритм, позволяющий объединять данные от разных телескопов, расположенных в тысячах километров друг от друга. Чтобы точнее «увидеть» тень черной дыры, команда людей под ее руководством ввела в алгоритм модель, которая учитывала теоретические предсказания теории относительности Эйнштейна, чтобы точнее интерпретировать входящие данные. Построив с помощью моделирования ожидаемый облик тени от черной дыры такого размера, как М87, команда Боман смогла отсеять менее качественные изображения от более качественных и в итоге получить «картинку» такого уровня, которую без «очищающего» алгоритма было бы невозможно создать. Снимок подтверждает как сам факт существования черных дыр — хотя в нем никто и так не сомневался, — так и то, насколько точны наши представления о них и бублике из пожираемой ими материи. Попутно он позволил несколько уточнить размеры и, соответственно, массу сверхмассивной черной дыры в центре эллиптической округлой галактики М87 в 53,5 миллиона световых лет от нас.
М87 оказалась очень солидной дырой — в 6,5 миллиарда раз массивнее Солнца. Диаметр ее — 30 миллиардов километров. То есть если взять центральную часть Солнечной системы — от Солнца до Плутона — и засунуть ее внутрь этой черной дыры, то все наши планеты там спокойно поместятся и еще останется немало дополнительного места. С близкой скоростью вращается и бублик материи вокруг нее. Такая огромная скорость вращения получена для черной дыры впервые и очень интересна. Дело в том, что черная дыра вращается тем быстрее, чем больше вещества упало на нее за всю ее историю. Получается, М87 не только сейчас активно пожирает материю что и так видно на снимке ее тени , но и делает это уже миллиарды лет подряд без заметных пауз.
Это очень резко отличает ее от поведения большинства черных дыр, которые «питаются» намного скромнее. Было бы неплохо понять, почему М87 такая особенная и что вообще определяет аппетит таких опасных объектов, как крупная черная дыра. Дело в том, что черные дыры, по сути, ключевые действующие лица в окружающей нас Вселенной.
И он больше, чем мы думали».
Использование множества различных телескопов и инструментов дало команде более полное представление о структуре сверхмассивной черной дыры и ее джете, чем это было возможно ранее с помощью EHT. Для создания полной картины требовались все телескопы. Чувствительность 100-метровой поверхности GBT позволила астрономам увидеть как крупные, так и мелкие части кольца и увидеть более мелкие детали. Изменяя длину волны наблюдения с 1,3 до 3,5 миллиметров, мы смогли увидеть больше аккреционного диска, а теперь и джет.
Увы, это не так. Черная дыра называется так потому, что она черная: ее гравитация так сильна, что любые фотоны могут только влететь в нее, но не покинуть. Космос за черной дырой тоже в основном черный.
Увидеть черное на черном очень сложно: попробуйте найти черную кошку в абсолютно темной комнате — и быстро поймете, о чем мы. Тем более что объект, который они снимали, — сверхмассивная черная дыра М87 в центре одноименной далекой галактики — вообще-то лежит в 53 миллионах световых лет от нас. Поэтому его видимый размер для земного наблюдателя ровно такой же, как у черного котенка, лежащего на поверхности абсолютной черной Луны во время самой темной лунной ночи.
Конечно, астрономы и не пытались сделать снимок такого объекта. Достаточно открыть научный журнал, в котором опубликована статья о нем, чтобы прямо в ее заголовке прочитать : на снимке «тень сверхмассивной черной дыры», не она сама. Почему же многие научно-популярные СМИ — и даже некоторые астрономы в соцсетях — написали «Получен первый снимок черной дыры»?
Как отметила в беседе с нами Ирина Якутенко, основатель популяризаторского агентства «Чайник Рассела» и научный журналист, «с точки зрения маркетинга и повышения шансов на новые гранты по теме они совершенно правильно пишут, что увидели именно черную дыру, а не тень тем более что это не тень в привычном понимании этого слова ». Увы, но да, современная наука чем-то похожа на шоу-бизнес: она тоже требует большого финансирования, и чтобы общество давало на это деньги, нужно рассказывать ему красочные истории. Объяснить, что именно было на снимке, в громком, но коротком заголовке сложно.
Поэтому многие решили не напрягаться и написать про «снимок черной дыры» — так проще будет получать деньги на новые исследования. Крупные черные дыры притягивают к себе много газа и пыли из окружающего пространства, и перед тем, как свалиться в дыру, газ и пыль начинают вращаться вокруг нее, образуя «бублик». Частицы вещества из бублика неизбежно трутся друг о друга.
Чем массивнее дыра и чем больше материи она пожирает в единицу времени, тем сильнее это трение. В итоге температура в таком постоянно поедаемом бублике повышается до миллиардов градусов и он начинает исключительно сильно светиться.
Ученые впервые показали реальное фото черной дыры
Если пончик в руках исследовательницы, представившей открытие, сопоставить по размеру с нашей чёрной дырой, то чёрная дыра галактики M87 будут размером со спортивный стадион. Знаменитое изображение черной дыры в центре галактики M87, которую иногда называют «оранжевым пончиком», впервые улучшили с помощью машинного обучения. Искусственный интеллект доработал знаменитое фото сверхмассивной черной дыры в центре галактики Messier 87 (M 87). На изображении, опубликованном четыре года. Ученые, наблюдающие за компактным радиоядром M87, узнали больше о природе сверхмассивной черной дыры (СМЧД) этой галактики. Сравнение фотографии M87, первой черной дыры, когда-либо сфотографированной, и Стрелец A*, по сравнению с размерами Солнечной системы. 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.
Первая настоящая фотография сверхмассивной черной дыры
Черные дыры производят звук. Когда черная дыра втягивает что-то, ее горизонт событий заряжает частицу близко к скорости света, производя звук. Черные дыры производят звук. Когда черная дыра втягивает что-то, ее горизонт событий заряжает частицу близко к скорости света, производя звук. Искусственный интеллект доработал знаменитое фото сверхмассивной черной дыры в центре галактики Messier 87 (M 87). На изображении, опубликованном четыре года. В отличие от М87, вокруг Стрельца А* газ вращается на околосветовых скоростях, что приводит к разнице между любыми двумя фото тени черной дыры.
Впервые получен снимок черной дыры, испускающей мощный джет
Однако, поскольку невозможно охватить телескопами всю поверхность Земли, в данных возникают пробелы, как недостающие части головоломки. Ширина кольца на изображении теперь меньше примерно в два раза, что будет сильным ограничением для наших теоретических моделей и тестов гравитации». PRIMO, что означает интерферометрическое моделирование с главными компонентами principal-component interferometric modeling , было разработано членами коллаборации EHT. 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.
Она образуется вследствие гравитационного искривления света и его захвата горизонтом событий. Это явление, предсказываемое общей теорией относительности Эйнштейна, никогда раньше не наблюдалось.
Область тени — максимально возможное приближение к изображению самой черной дыры, полностью темного объекта, который не выпускает из себя свет. Тень должна быть окружена световым кольцом, возникающим из-за того, что черная дыра работает подобно линзе. Настоящая граница черной дыры — «горизонт событий» примерно в 2,5 раза меньше тени, которую он отбрасывает.
Используя систему из восьми наземных радиотелескопов, получившую название Телескоп горизонта событий, и новые алгоритмы обработки сигнала, астрономам удалось впервые в истории получить изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре галактики М 87. Оно представляет собой кольцеобразную структуру с темной центральной областью. Революционные результаты наблюдений представлены в серии из шести статей, опубликованных в специальном выпуске журнала The Astrophysical Journal Letters.
Исследователи сравнили полученные результаты с обширной коллекцией компьютерных моделей, отражающих физические особенности искривленного пространства, нагретого до сверхвысоких температур вещества и сильных магнитных полей.
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.
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.
Опубликован первый снимок гигантской черной дыры в Млечном Пути
Астрономы впервые получили прямое визуальное изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики М 87 и ее тени. Астрофизики МГУ определили массу черной дыры в центре галактики М87 по рентгеновским данным с помощью инновационного метода. Черная дыра Галактики M87 испускает плазменную струю, которая распространяется во Вселенной до 5000 световых лет. Масса черной дыры в галактике М87 оценивается в 6,5 млрд масс Солнца, а ее диаметр. (Перенаправлено со сверхмассивной черной дыры M87*). Сверхмассивные черные дыры могут остановить звездообразование, потому что их рост высвобождает огромное количество высокоэнергетического излучения, которое может нагревать галактики и вытеснять газ из них.