фондовое изображение. schwarzes-loch2 На этой неделе произошло важное научное открытие: была получена первая фотография черной дыры.
Первое фото черной дыры в центре нашей галактики: когда его сделали на самом деле
Учёные уже давно наблюдают звёзды, обращающиеся вокруг какого-то невидимого, компактного и очень массивного тела в центре Млечного Пути. Есть много свидетельств того, что этот объект, известный как Стрелец A — чёрная дыра, и публикуемое сегодня изображение даёт первое прямое визуальное доказательство этого. Хоть мы и не можем видеть чёрную дыру, так как она действительно абсолютно чёрная, выдаёт её окружающий светящийся газ: мы наблюдаем тёмную центральную область называемую тенью , окружённую яркой кольцеобразной структурой.
В обоих местах данные воспроизводились на высокоспециализированных суперкомпьютерах, называемых корреляторами, которые обрабатывали данные двумя потоками одновременно. Поскольку все телескопы в массиве EHT находились в разных местах, они имели немного разные представления об интересующем объекте — в данном случае, M87. Данные, полученные двумя отдельными телескопами, включают в себя сигнал от черной дыры, но также содержат и шум, характерный для соответствующих телескопов. Суперкомпьютер-коррелятор попарно сравнивает данные со всех 8 телескопов EHT. По этим сравнениям он математически отсеивает шум и выбирает только сигнал от черной дыры. Этому способствуют и высокоточные атомные часы, установленные на каждом телескопе — они позволяют максимально точно сопоставить получаемые потоки данных. Затем команды как в Хейстек, так и в Радиоастрономическом институте Планка начали кропотливый процесс «совмещения» данных, выявления ряда проблем на различных телескопах, их исправления и повторного совмещения до тех пор, пока данные не стали идеально подходить друг к другу.
Только после этого они были переданы четырем отдельным командам по всему миру, каждая из которых получила задание создать изображение из них с использованием независимых методов. Все четыре команды по обработке изображений ранее проверили свои алгоритмы на других астрофизических объектах, убедившись, что их методы позволят получить точную визуализацию радиоданных. Когда данные были получены, Акияма и его коллеги сразу же проверили их с помощью своих алгоритмов. Важно отметить, что каждая команда делала это независимо от других, чтобы избежать какого-либо группового отклонения в результатах. Изображения, полученные разными командами. Его беспокойство было недолгим. Вскоре после этого все четыре команды встретились в рамках инициативы «Черная дыра» в Гарвардском университете, чтобы сравнить полученные изображения, и обнаружили, с некоторым облегчением, что все они создали одну и ту же кривую структуру, похожую на кольцо — первые прямые изображения черной дыры.
Предполагается, что он может быть остатками разрушенного шарового скопления или ультратусклой карликовой галактики. Оказалось, что орбита системы Gaia BH3 и ее металличность полностью соответствуют тому, что она является частью потока ED-2. Что касается черной дыры в Gaia BH3, то ученые больше склоняются к идее, что она возникла в результате коллапса массивной звезды с очень низким содержанием металлов, которая возникла более 13 миллиардов лет назад, однако сценарий динамических взаимодействий в скоплении полностью не исключается. Ранее мы рассказывали о том, как были найдены два новых звездных потока в Млечном Пути, которые могут быть фрагментами протогалактики. Нашли опечатку?
Во Вселенной триллионы и триллиарды чёрных дыр. Подсчитать их все затруднительно даже математическим способом. Это сверхмассивная дыра, образовавшаяся по одной из версий вследствие коллапса центральной части Галактики под собственным весом. По этой логике у каждой из двух триллионов галактик находится в центре сверхмассивная или ультрамассивная чёрная дыра. Это как 40 000 000 000 солнц. Полный мрак. Почему невозможно сфотографировать чёрную дыру? Долго считалось, что сфотографировать чёрную дыру невозможно. Потому что слово "фотография" переводится как светопись. А какой может быть свет там, где кванты света поглощаются? Но, если отбросить формализм в сторону, это всё-таки снимок контуров дыры, и для того, чтобы его получить, команде Event Horizon Telescope в составе 300 учёных из 80 институтов пришлось объединить работу одиннадцати гигантских телескопов, расположенных на пяти континентах. В общей сложности было собрано 3,5 петабайта данных, или 3584 терабайта. Только создав сложные алгоритмы обработки и собрав воедино максимальное число ракурсов, а затем смонтировав данные, на что ушли годы, учёные получили искомый снимок.
3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики
| Черные дыры: самые таинственные объекты Вселенной | «Моделью» фотографов-ученых стала черная дыра в галактике М87, в созвездии Девы, находящаяся на расстоянии более 50 миллионов световых лет от Земли. |
| Чёрная дыра — Википедия | С учетом того что изучать черные дыры вблизи нельзя, изображение носит важный для науки характер. |
| Сквозь пространство и время: самый ужасающий объект во Вселенной | Фотография стала прямым визуальным доказательством черной дыры Стрелец А* в центре нашей галактики. |
Самые гигантские черные дыры во Вселенной – фото
Исследователи сравнили полученные результаты с обширной коллекцией компьютерных моделей, отражающих физические особенности искривленного пространства, нагретого до сверхвысоких температур вещества и сильных магнитных полей. Многие свойства полученного изображения неожиданно хорошо соответствуют теоретическим представлениям. Это дает уверенность в правильности интерпретации наблюдений, в том числе и оценок массы черной дыры. 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.
Чтобы получить ее изображение, астрономы синхронизировали работу восьми радиообсерваторий, расположенных на разных континентах, при помощи атомных часов и суперкомпьютеров. В 2019 году та же команда ученых опубликовала первое в истории фото черной дыры — M87 в галактике Мессье 87. Фотографии двух столь разных по размеру черных дыр позволят ученым сравнить их и найти различия. Также изображения дают новые данные для проверки теорий поведения газа вокруг сверхмассивных черных дыр.
Получена ценнейшая информация о процессах, происходящих в окрестности этих монстров, которые, как полагают, находятся в центрах большинства галактик. Получено долгожданное изображение сверхмассивного объекта в самом центре нашей Галактики. Учёные уже давно наблюдают звёзды, обращающиеся вокруг какого-то невидимого, компактного и очень массивного тела в центре Млечного Пути.
Именно таким образом все лучше и лучше заполняется зеркалами наш пустой каркас, все качественнее и качественнее восстанавливается изображение тени черной дыры. Как визуализировали данные интерферометра Ученые, которые занимались исследованием черной дыры, разработали разные способы восстановления ее изображения. Для проверки правильности своего результата они также придумали следующее: разделили команду внутри коллаборации «Телескопа горизонта событий» на несколько групп, которые восстанавливали изображение по полученным измерениям втайне друг от друга — разными методами и с запретом на общение между группами. Когда работа была закончена, все ученые встретились и сравнили результаты. Почему ученые считают, что на «фото» — черная дыра? Из измерений размера тени можно оценить массу черный дыры в изучаемой галактике Дева А. Это одна из самых активных близких к нам галактик с ярко излучающим центром.
Масса оказалась равна примерно 6 миллиардам масс Солнца, что совпало с независимыми оценками, которые были сделаны в течение последних 10—20 лет с помощью совсем других методов. То есть размер тени оказался строго таким, как и ожидалось. По большому счету это является, наверное, основным аргументом в пользу того, что темное пятно с ореолом — это именно тень черной дыры. Однако интересных для нас параметров черной дыры — например, с какой скоростью она вращается или каковы характеристики диска вокруг нее, который «скармливает» в дыру пыль и газ — получить пока не удается. О черной дыре в центре галактики Млечный Путь Чтобы случился прорыв в нашем понимании черных дыр, необходимо исследовать черную дыру в центре нашей Галактики, потому что именно ее массу мы знаем с высокой точностью. Вокруг него можно видеть движение звезд и измерять параметры их орбит, а дальше на помощь снова приходит школьный курс физики, а точнее, обобщенные законы Кеплера: зная параметры орбиты, период обращения движения звезды по орбите и размеры орбит, можно измерить массу черной дыры. Что, конечно же, и было сделано, поэтому нам с высочайшей точностью известна масса черной дыры в центре Млечного Пути — речь идет о массе, соответствующей «всего» 4 миллионам масс Солнца. И это немного. Например, размер горизонта событий для Девы А откуда получено обсуждаемое изображение равен примерно полутора световых дней. Соответственно, размер горизонта событий для черной дыры в центре нашей Галактики должен быть в тысячу раз меньше: она маленькая, и из-за этого ореол вокруг нее постоянно меняет свой облик.
Трудность с получением изображения черной дыры в центре нашей Галактики можно сравнить с трудностями родителей, которые пытаются сфотографировать своего гиперактивного ребенка. Он постоянно вертится, его изображение меняется — то же самое происходит и в центре нашей Галактики. В дополнение к этому работает хитрый эффект рассеивания излучения, который был открыт нами недавно на «Радиоастроне». Рассеивание происходит на облаке межзвездной плазмы, которое находится посередине между Землей и центром нашей Галактики.
Опубликован первый в истории снимок черной дыры
И вот — снимок черной дыры, вернее горизонта событий вокруг нее, буквально у нас под боком, в центре Млечного Пути. Как выглядит наша черная дыра и чем отличается от М87? Однако ее размер для телескопов всего 52 миллионные доли угловой секунды. Здесь-то и пригодился Event Horizon Telescope. По сути, EHT — это объединенная сеть из восьми обсерваторий по всему миру, чьи радиотелескопы синхронизированы по сверхточным атомным часам. Вся эта сеть работает как единый телескоп диаметром 10 тыс. Это и еще специально разработанный компьютерный алгоритм, позволяющий распознавать образы на основе зашумленной информации, и позволили построить, как из элементов пазла, фотографическое изображение черной дыры.
Это первое прямое визуальное свидетельство ее присутствия в сердце нашей Галактики. Credit: Event Horizon Telescope Существование черных дыр следует из Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, считающейся сегодня стандартной теорией гравитации, неоднократно подтвержденной экспериментально. Они представляют собой области пространства-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что покинуть их не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света.
В 2019 году астрономы проекта «Event Horizon Telescope» 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.
То, что зафиксировали радиотелескопы, — свечение этого газа, электромагнитные волны, оторвавшиеся от горизонта событий. Расстояние, на котором расположен объект съемки, — 50 миллионов световых лет. Это очень далеко. Это невероятно далеко. Это просто непостижимо далеко.
То, что запечатлено на снимке, по размерам больше, чем вся наша солнечная система, а масса черной дыры больше солнечной в шесть с половиной миллиардов раз. Это одна из самых массивных черных дыр, какие вообще могут существовать в нашей Вселенной. Все это с невероятным трудом поддается осмыслению, однако мы все-таки смогли это сфотографировать. Еще один парадокс: чтобы получить это изображение, понадобился огромный телескоп, которого у человечества просто нет. Зато есть много не таких больших, работу которых было решено скоординировать для выполнения этой задачи. Пришлось объединить обсерватории в Чили, Испании, Калифорнии, в Аризоне, на Гавайских островах и даже на Южном полюсе, чтобы в результате получить виртуальную "тарелку" размером с планету Земля. Только так всему кластеру хватило чувствительности для наблюдения за абсолютно черным объектом.
Эйнштейн использовал концепции Лоренца и Пуанкаре в своей специальной теории относительности СТО , в которой роль закона преобразования инерциальных систем отсчёта окончательно перешла от преобразований Галилея к преобразованиям Лоренца. Классическая галилеевски-инвариантная механика была при этом заменена на новую, Лоренц-инвариантную релятивистскую механику. В рамках последней скорость света оказалась предельной скоростью, которую может развить физическое тело, что радикально изменило значение чёрных дыр в теоретической физике. Однако ньютоновская теория тяготения на которой базировалась первоначальная теория чёрных дыр не является лоренц-инвариантной. Поэтому она не может быть применена к телам, движущимся с околосветовыми и световой скоростями. Лишённая этого недостатка релятивистская теория тяготения была создана, в основном, Эйнштейном сформулировавшим её окончательно к концу 1915 года и получила название общей теории относительности ОТО [11]. Именно на ней и основывается современная теория астрофизических чёрных дыр [6]. По своему характеру ОТО является геометрической теорией.
Она предполагает, что гравитационное поле представляет собой проявление искривления пространства-времени которое, таким образом, оказывается псевдоримановым, а не псевдоевклидовым, как в специальной теории относительности.
5 причин, почему фото черной дыры – это очень круто
Астрономы уже давно наблюдают звёзды, обращающиеся вокруг какого-то невидимого, компактного и очень массивного тела в центре Млечного Пути. 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».
Вместе с научным руководителем Биллом Фриманом она разработала метод, позволяющий распознать объекты, «зашифрованные» в полутенях, которые отбрасывают углы зданий.
В результате становилось возможным увидеть то, что находилось за этими углами. Event Horizon Telescope — это объединенная сеть из восьми обсерваторий по всему миру, чьи радиотелескопы синхронизированы по сверхточным атомным часам. Несмотря на то что они работают как один огромный телескоп диаметром 10 тысяч километров, такая система по количеству получаемой информации все-таки значительно уступает воображаемому радиотелескопу с тарелкой аналогичного размера. Это ограничение удается немного преодолеть из-за вращения Земли вокруг своей оси, благодаря чему можно собрать еще немного радиоволн. Основная проблема в том, что итоговое изображение будет все равно сильно зашумленным.
Алгоритм Кэти Боуман позволяет убрать шумы и построить приемлемую картину. Фото: Katie Bouman Полученную радиотелескопами информацию можно интерпретировать по-разному и сгенерировать таким образом целый «зоопарк» изображений. Однако не следует думать, что исследователи просто притянули результат к своим представлениям о том, как должна выглядеть черная дыра. Существуют строгие ограничения, продиктованные тем, что астрономам известно о космосе. Ученые знают, на что должны быть похожи астрономические объекты и на что они не похожи.
Это позволяет отсеять огромное количество вариантов, изображающих то, что не может находиться в центре галактик. Допустим, мы запускаем симуляцию, в которой генерируется черная дыра в соответствии с предсказаниями теории относительности Эйнштейна, после чего экзотический объект помещается в центр Млечного Пути. В результате моделируются данные, которые в этом случае должен получить Event Horizon Telescope.
Максвеллом законы электродинамики , с одной стороны, выполняются во всех инерциальных системах отсчёта , а с другой стороны, не обладают инвариантностью относительно преобразований Галилея. Это означало, что сложившиеся в физике представления о характере перехода от одной инерциальной системы отсчёта к другой нуждаются в значительной корректировке. В ходе дальнейшей разработки электродинамики Г. Лоренцем была предложена новая система преобразований пространственно-временных координат известных сегодня как преобразования Лоренца , относительно которых уравнения Максвелла оставались инвариантными. Развивая идеи Лоренца, А. Пуанкаре предположил, что все прочие физические законы также инвариантны относительно этих преобразований.
В 1905 году А. Эйнштейн использовал концепции Лоренца и Пуанкаре в своей специальной теории относительности СТО , в которой роль закона преобразования инерциальных систем отсчёта окончательно перешла от преобразований Галилея к преобразованиям Лоренца. Классическая галилеевски-инвариантная механика была при этом заменена на новую, Лоренц-инвариантную релятивистскую механику.
Так, в 2019 году мир впервые увидел снимок горизонта событий черной дыры. Теперь же международная команда радиоастрономов представила на обозрение изумленной публики более четкое изображение черной дыры, расположенной в 55 миллионах световых лет от Земли. Вид на сверхмассивную черную дыру в поляризованном свете. Любой фотограф и человек, более-менее разбирающийся в свойствах видимого света, ответит на этот вопрос отрицательно. К счастью, человеческий глаз воспринимает далеко не весь световой спектр, а ученым относительно давно известно о существовании ультрафиолетового, инфракрасного и реликтового излучения. Последним исследователи называют тепловое излучение, которое равномерно заполняет Вселенную и возникло спустя 300 000 лет после Большого взрыва. С течением времени микроволновое фоновое космическое излучение от англ.
Перед тем как говорить о сверхмассивных черных дырах напомним, что эти объекты представляют собой области пространства-времени, гравитация которых настолько сильна, что даже фотоны света не могут их покинуть. Сегодня физики полагают, что только звезды, чья масса превышает 15 солнечных, могут коллапсировать в этих космических монстров. Это происходит в самом конце их эволюции, когда материал для термоядерных реакций исчерпан и внутреннее давление не может удерживать внешние слои светила, из-за чего те падают в центр.
Это вам не «Интерстеллар» — ученые представили первое в истории фото черной дыры
| Первая фотография Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути | | Астрофизики показали более четкую фотографию черной дыры, которая находится в 55 млн световых лет от нашей планеты. |
| Сквозь пространство и время: самый ужасающий объект во Вселенной | Астрофизики впервые в истории представили изображение черной дыры. |
Первое фото черной дыры в центре нашей галактики: когда его сделали на самом деле
В 2019 году та же команда ученых опубликовала первое в истории фото черной дыры — M87 в галактике Мессье 87. Ученые показали максимально детальные и подробные фотографии черной дыры, которые, по словам астрономов, могут наконец пролить свет на происхождение таинственных космических лучей, проносящихся через пространство со скоростью света. С учетом того что изучать черные дыры вблизи нельзя, изображение носит важный для науки характер. Астрономы Европейской южной обсерватории (ESO) объявили, им удалось получить первое изображение сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A*. (Фото предоставлено ЕКА / Хаббл) В течение многих лет ученые размышляли о том, как сверхмассивные черные дыры достигают таких огромных размеров. Фото чёрной дыры в центре галактики: как оно сделано и почему важно.
Самые гигантские черные дыры во Вселенной – фото
Фотографии черной дыры специалисты сделали с помощью «Телескопа горизонта событий». То, что принято называть фотографией черной дыры, на самом деле — изображение вещества, движущегося вокруг черной дыры. Фото чёрной дыры Чёрная дыра в центре M87 (слева) в поляризованном свете и Sgr A* (справа) в поляризованном свете. Американское космическое агентство NASA опубликовало на своем сайте анимированную визуализацию черной дыры. Большая часть материи вокруг черной дыры попадает внутрь нее, но некоторые частицы избегают поглощения и выбрасываются далеко во вселенную в виде джетов.
Первая фотография черной дыры
| Тулякам показали 3D-снимок вспышки чёрной дыры в центре Млечного Пути | Астрофизики впервые в истории представили изображение черной дыры. |
| Опубликовано более чёткое прямое фото чёрной дыры — снимок показал динамику аккреционного диска | Большая часть материи вокруг черной дыры попадает внутрь нее, но некоторые частицы избегают поглощения и выбрасываются далеко во вселенную в виде джетов. |
3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики
Ученые использовали глобальную сеть телескопов, названную Event Horizon Telescope, для изучения сверхмассивной черной дыры, располагающейся в созвездии Стрельца на расстоянии 26 тысяч световых лет от Земли. Астрофизики впервые в истории представили изображение черной дыры. Ученые представили первую в истории фотографию черной дыры в полном разрешении. Телескоп NASA «Хаббл» обнаружил огромную черную дыру весом в 20 миллионов солнц. Тень чёрной дыры в галактике M87 и улучшенный вариант изображения в поляризованном свете / ESO.