Эта черная дыра называется Мессье 87 или Дева А, она находится на расстоянии около 53 миллионов световых лет от Земли. Масса Мессье 87 превышает массу Солнца в шесть с половиной миллиардов раз.
Опубликованы 10 лет наблюдений за первой в истории сфотографированной черной дырой M87*
Джет — струи плазмы, вырывающиеся из центра черной дыры. У М87 длина джета — около пяти тысяч световых лет. 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. По словам участников проекта, получить фотографию черной дыры в Млечном Пути было намного сложнее, чем в галактике Messier 87, поскольку газ, вращающийся вокруг нее, совершает полный оборот всего за пару минут. Астрофизики МГУ определили массу черной дыры в центре галактики М87 по рентгеновским данным с помощью инновационного метода, статья опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics.
Сверхмассивная черная дыра в самой удаленной галактике удивила ученых
поэтому они выглядит так похоже. Однако они далеко не идентичны. Тень чёрной дыры в галактике M87 и улучшенный вариант изображения в поляризованном. 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. Астрофизики провели исследование черной дыры, расположенной в галактике М87 в созвездии Девы. Им удалось изучить структуру ее струй. Знаменитое изображение сверхмассивной черной дыры в центре M87 впервые официально преобразилось с помощью машинного обучения. Черная дыра M87* наблюдалась с помощью первых прототипов EHT, телескопы которых были расположены в трех географических точках в 2009–2012 годах и в четырех точках в 2013 году.
Астрономам удалось сфотографировать магнитные поля черной дыры в М87
Для поиска доказательств вращения черной дыры международная группа ученых проанализировала данные наблюдений за галактикой M87 за два десятилетия. В этой галактике, расположенной на расстоянии 55 млн. Это та самая черная дыра, которая привлекла внимание мировой общественности первым в истории изображением тени черной дыры, полученным телескопом Event Horizon в 2019 году. Известно, что черная дыра M87 имеет аккреционный диск, подающий в нее вещество, и джет, выбрасывающий вещество со скоростями, близкими к скорости света. В исследовании приняли участие более 20 радиотелескопов со всего мира. Анализ показал, что гравитационное взаимодействие между аккреционным диском и вращением черной дыры приводит к колебаниям основания струи, или прецессии, подобно тому, как Земля прецессирует под действием гравитационных взаимодействий в Солнечной системе.
Тогда астрономы заметили странное движение звезд вокруг объекта. В 2020 году за это открытие была присуждена Нобелевская премия. Обсерватории по всему миру сделали множество изображений объекта, которые затем объединили в одно.
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. 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.
В чем сюрприз Как и в случае M87, изображение центра нашей Галактики выглядит как яркое кольцо с темной зоной в середине. Сами черные дыры не излучают, но вещество, которое падает на них, разогревается и ярко светится. При этом гравитация черной дыры, как линза, фокусирует излучение окружающего газа, только не за счет разницы в показателях преломления, а за счет гравитационного искривления траекторий фотонов. Кроме того, мы видим фотоны, которые черная дыра не захватила, но на направление движения которых она повлияла — в большей или меньшей степени. Там есть фотоны, которые сделали оборот, два оборота вокруг черной дыры». Фотоны, которые обернулись один или два раза вокруг черной дыры, выглядят для нас как тонкое светящееся фотонное кольцо. Его предсказывал Давид Гильберт еще в 1916 году, сразу после опубликования Общей теории относительности Эйнштейна. И все это размыто неидеальным угловым разрешением телескопа», — говорит Ковалев. А вот темное пятно в центре — это как то, что мы не видим. Все фотоны из этой области так и не смогли избежать свидания с чёрной дырой и провалились под горизонт событий. Сходство изображений из М87 и из центра нашей Галактики, вообще, — большой сюрприз. Почему-то ось вращения обеих черных дыр оказалась ориентирована почти одинаково — примерно в сторону нашей планеты. Почему оно не выглядит как сосиска, почему оно не выглядит как эллипс, почему оно почти круглое? Почему мы не видим это кольцо с ребра, под углом? Он объясняет, что в случае с М87 это было ожидаемо: ученые знали, куда смотрит джет ее черной дыры. Там все было подобрано заранее. А тут нам повезло», — продолжает ученый. Что мы узнали? В 2002 году группа Райнарда Генцеля и группа Андреа Гез по результатам 10 лет наблюдения движения звезд в окрестностях центра нашей Галактики выяснили, что там находится объект массой около четырех миллионов масс Солнца, в области размером около 10 миллиардов километров. Это стало почти неопровержимым доказательством присутствия там сверхмассивной черной дыры: астрофизики не знают другого способа уместить такую массу в такой маленький объем, да еще и так, чтобы этот объект ничего не излучал. Благодаря EHT астрономы смогли уточнить размеры этой области.
Астрономам удалось сфотографировать магнитные поля черной дыры в М87
Этот «оранжевый пончик», как его окрестили, находится в центре галактики М87 в 55 миллионах световых лет от Земли, и мы уже видели его смутное изображение в 2019 году. Теперь же с помощью машинного обучения мы убедились, что уместнее называть эту чёрную дыру «тощим пончиком» из-за её очертаний. Эта фотография не только красивая, но ещё и очень информативная, поскольку она выявила центральную область, которая оказалась темнее, чем мы думали изначально. Ширина кольца на изображении также оказалась меньше, чем считалось раньше, а беспрецедентное качество картинки удалось получить при помощи искусственного интеллекта PRIMO. Технология PRIMO основана на методе, который позволяет компьютерам генерировать правила при помощи обучающего материала.
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. На врезке внизу справа показано историческое первое изображение черной дыры. Она расположена в центре гигантской галактики и релятивистских джетов. На изображении, полученном телескопом им.
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. Создание EHT и наблюдения, результаты которых демонстрируются сегодня, являются кульминацией продолжавшихся в течение десятилетий наблюдательных, технических и теоретических работ. Это пример глобальной кооперации, которая потребовала тесной совместной работы исследователей всего мира. Чтобы создать EHT из уже существовавших прежде инфраструктур, потребовались объединенные усилия тринадцати институтов-партнеров и поддержка множества агентств. Полученный результат базируется на десятилетиях европейских исследований в области астрономии миллиметровых волн.
Гравитация черной дыры искривляла лучи света, создавая форму кольца, как и ожидалось из общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Но, хотя у астрофизиков были теории, не было четкого понимания — на основании только этого изображения — относительно происхождения излучения. Наиболее вероятным объяснением было то, что свечение возникло в результате того же механизма, который заставляет невероятно яркую струю перегретого вещества далеко выходить из галактики-хозяина джета. О существовании этой струи — джета было известно задолго до того, как была получена фотография черной дыры, она была сфотографирована еще с помощью более традиционных инструментов, включая космический телескоп Хаббл. С тех пор ученые не оставляли наблюдений за этой черной дырой и используя все более новые алгоритмы программ обработки и моделирования данных пытались получить как можно более четкое изображение М87.
Чем так примечательна галактика Мессье 87 и что о ней нужно знать?
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.
Белые стрелки указывают соответствующее направление джета. Нижняя панель: изменение направления джета за все время наблюдений с 2000 по 2022 год. Красная линия представляет наилучшую подгонку моделью прецессирующей струи с периодом 11 лет. Источник: Nature Чтобы точно проследить долговременную морфологическую эволюцию джета вблизи сверхмассивной чёрной дыры в М87, учёные проанализировали 170 интерферометрических изображений, полученных в 2000—2022 году на частотах 22—24 и 43 ГГц.
Именно эти снимки показали, что, помимо известной постоянной морфологии струи с уярчением к краям, за эти годы можно увидеть изменение позиционного угла направления струи. Для описания наблюдаемой эволюции направления джета авторы работы использовали модель, в которой ось вращения аккреционного диска немного наклонена к оси вращения чёрной дыры Рисунок 2. Вращение массивной чёрной дыры влияет на окружающее пространство-время, приводя к прецессии аккреционного диска, которая распространяется и на джет из-за тесной связи между ним и аккреционным диском. Рисунок 2.
Однако только в 1916 году Карл Шварцшильд дал первое современное решение общей теории относительности, характеризующее черную дыру. Современная астрофизика рассматривает три типа черных дыр во Вселенной: звездные образуются как конечный этап жизни звезды , сверхмассивные образуют ядра большинства галактик и реликтовые маленькие черные дыры, образование которых происходило на ранних стадиях развития Вселенной. Черная дыра может иметь массу, столь же малую, как луна Земли, и огромную, в десять миллиардов раз превышающую массу Солнца. Ее масса пропорциональна размеру горизонта событий, который измеряется как радиус Шварцшильда. Более того, ни одна черная дыра не является бесконечно маленькой: минимальная масса выше или равна массе Планка, которая составляет около 22 микрограммов. Самая быстрорастущая черная дыра во Вселенной расположена в созвездии Центавра.
В апреле 2019 года был представлен первый в истории снимок этого сверхмассивного небесного тела. 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...
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. Изображение сформировано световыми лучами, искривлёнными мощной гравитацией чёрной дыры, масса которой в четыре миллиона раз превышает массу нашего Солнца. Так как эта чёрная дыра находится от Земли на расстоянии около 27 000 световых лет, её видимые размеры на небе примерно соответствуют размерам пончика на Луне.
КосмоСториз: Черная дыра в деталях (Новые снимки центра Галактики М87)
Все эти гипотезы не вписываются в наблюдаемую картину. Но нельзя сказать, что наблюдения EHT позволили существенно уточнить наши представления о сверхмассивной черной дыре в центре Млечного пути. Пока речь идет только о подтверждении наших гипотез. С момента открытия реликтового излучения до времени, когда измерения реликтового фона позволили существенно уточнить наши космологические представления, прошло почти 40 лет», — напоминает Ковалев. А из-за несовершенства современных теоретических моделей, с которыми сравниваются наблюдения, пока мы можем говорить только о качественном соответствии наблюдений нашим представлениям», — считает Иванов.
Что дальше? В апреле 2017 года, когда EHT получил данные, по которым были собраны изображения теней черных дыр в Млечном Пути и М87, ученые с его помощью наблюдали еще и много других объектов: галактику Центавр А , блазары 3C 279 , OJ 287. Некоторые другие активные галактики наблюдались также в 2021 и 2022 годах. Поэтому можно ожидать, что результаты этих наблюдений также скоро будут представлены.
Кроме того, сам Телескоп горизонта событий постепенно растет. С 2017 года в состав EHT вошли три новых телескопа — в Гренландии, Аризоне и Франции, — а чувствительность всех телескопов стала лучше на 40 процентов. Ученые уже провели первые наблюдения на частоте 345 гигагерц. По сравнению с 2017 годом Телескоп теперь может наблюдать объекты в два раза меньшие и в 2,5 раза более тусклые.
Кроме того, излучение на новой частоте 345 гигагерц менее подвержено рассеянию, чем на прошлых 230 гигагерц, поэтому следующие изображения будут четче. Например, ожидается, что наблюдения 2021—2022 годов позволят ученым детально разглядеть область, откуда исходит релятивистский джет черной дыры в центре галактики M87. Это можно сделать по уже имеющимся данным, так что ученые из EHT займутся этим в ближайшее время. Черные дыры не могут иметь собственного магнитного поля, зато мы сможем увидеть его формирование в аккреционном диске и то, как оно участвует в запуске и ускорении релятивистского выброса.
Наблюдение поляризованного излучения — это тот ключик, который откроет дверь к измерению магнитных полей в ближайших окрестностях черных дыр. Измерив их, мы сможем окончательно опровергнуть все модели, альтернативные черным дырам, и, наконец, понять, как они запускают релятивистские джеты. Михаил Лисаков.
О существовании этой струи — джета было известно задолго до того, как была получена фотография черной дыры, она была сфотографирована еще с помощью более традиционных инструментов, включая космический телескоп Хаббл. С тех пор ученые не оставляли наблюдений за этой черной дырой и используя все более новые алгоритмы программ обработки и моделирования данных пытались получить как можно более четкое изображение М87. Эдуардо Рос, астроном и научный координатор интерферометрии со сверхдлинной базой РСДБ в Институте радиоастрономии им. Макса Планка, добавил: «Мы видели кольцо раньше, но теперь видим и джет. И он больше, чем мы думали».
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. Поэтому в коллаборации EHT пришлось разрабатывать методы учета таких искажений, чтобы в итоге получить четкие изображения. Если представить, что вы снимаете черную дыру в М87 обычным фотоаппаратом, то это означало бы, что вы можете держать затвор открытым восемь-девять часов. Поэтому получилось так, что радиоастрономы получили множество кусочков мозаики, но все они относились к разным картинкам, потому что пока они получали эти фрагменты, изображение менялось.
Чтобы собрать из них единое изображение потребовалось пять лет. Они нашли четыре кластера моделей, четыре типа изображений, которые согласовывались лучше всего», — говорит Ковалев. Итоговое изображение и четыре усредненных изображения из четырех кластеров. Столбчатые диаграммы показывают вклад каждого из кластеров в конечную картину ФОТО: ESA Из этих четырех кластеров было построено финальное изображение. Ученые могли бы получать качественные изображения каждые 10 минут и за одну наблюдательную сессию сделать целый фильм о том, как живет и меняется черная дыра. Но в EHT в 2017 году было всего восемь телескопов, и для построения качественного изображения пришлось использовать вращение Земли. Благодаря ему проекция базы каждой пары телескопов меняется со временем, поэтому количество измеренных за одно наблюдение различных угловых масштабов достаточно для простого построения изображения при условии, что это изображение не меняется. В будущих наблюдениях, увеличив число телескопов в составе EHT, можно будет действительно сделать видео поведения вещества вокруг черной дыры. Это позволит не только уточнить параметры самой черной дыры, но и лучше понять физику аккрецирующей плазмы.
В чем сюрприз Как и в случае M87, изображение центра нашей Галактики выглядит как яркое кольцо с темной зоной в середине. Сами черные дыры не излучают, но вещество, которое падает на них, разогревается и ярко светится. При этом гравитация черной дыры, как линза, фокусирует излучение окружающего газа, только не за счет разницы в показателях преломления, а за счет гравитационного искривления траекторий фотонов.
Наука Астрофизики изучили структуру черной дыры в галактике М87 Астрофизики провели исследование черной дыры, расположенной в галактике М87 в созвездии Девы.
Им удалось изучить структуру ее струй. Изображение взято с: Pixabay В рамках научной работы эксперты проанализировали поведение черной дыры. Согласно результатам, объект вырабатывает разные формы излучения. Ученым удалось определить, на каких участках появляются радио- и гаммаизлучения — они провоцируют джеты струи плазмы, вырывающиеся из центров ядер М87.
Первая настоящая фотография сверхмассивной черной дыры
сверхмассиваная черная дыра Стрелец А* в центре нашей галактики Млечный путь и черная дыра еще больших размеров, спрятанная в центре сверхгигантской эллиптической галактики Messier 87 (М87) в созвездии Девы. Первое фото чёрной дыры было получено в 2017 году — это была чёрная дыра в галактике М87, расположенной в 55 млн световых лет от Земли. На том снимке была замечена тень, закрывающая красную, обтекающую её раскалённую плазму. Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары. Сравнение двух снимков сверхмассивной чёрной дыры в центре М 87, сделанных в 2017 и 2018 годах. 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.