Скачать изображение тени сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A* в высоком разрешении можно на сайте NSF. Как оказалось, чёрные дыры могут не только уничтожать звезды, но и рождать новые. Чёрные дыры теперь не просто позируют на фотографиях, они участвуют в фотосессиях. И вот вчера ученые представили первые фотографии черной дыры из галактики М87. С учетом того что изучать черные дыры вблизи нельзя, изображение носит важный для науки характер.
Невидимые монстры
- Первый снимок черной дыры
- Первое в истории фото черной дыры.
- Опубликован первый в истории снимок черной дыры
- Астрофизики показали самую чёткую на сегодня фотографию чёрной дыры
- Содержание
Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары
Человечество впервые увидело единственную в своём роде фотографию сверхмассивной чёрной дыры в полном разрешении. 12 мая астрофизики проекта Event Horizon Telescope опубликовали первую в истории фотографию сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A из самого центра нашей Галактики. Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики М 87. Это первое в истории человечества качественное изображение тени чёрной дыры, полученное напрямую в радиодиапазоне (Event Horizon Telescope).
Опубликована первая в истории изучения космоса фотография черной дыры
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. Эта технология была впервые отработана на сверхмассивной звезде в центре галактики М87, снимок которой был обнародован в 2019 году. Учёные верят в то, что это только начало. Интерес к чёрным дырам растёт с каждым днём, уровень техники совершенствуется, и, возможно, в недалёком будущем подобные снимки получится делать чаще, и они будут всё более и более качественными.
Исходя из этого, вскоре можно будет решить ряд проблем, связанных с чёрными дырами, остающихся пока что камнем преткновения. Одна из них — применима ли теория относительности, которая в целом хорошо справляется с объяснением законов Вселенной, за пределами горизонта событий, где есть ещё один горизонт — горизонт Коши, и там все представления о предсказуемой Вселенной сыплются, ввергая учёных в панику. Чтобы не сойти с ума, Роджер Пенроуз ввёл "принцип космической цензуры", согласно которому, грубо говоря, "то, от чего учёные сходят с ума и паникуют, живёт только в теоретических построениях, а Вселенная существует по уже открытым законам".
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. Этот процесс еще не до конца изучен, но, как считается, играет ключевую роль в формировании и эволюции галактик.
Более поздние наблюдения определили массу в 3,7 млн солнечных масс в объеме с радиусом в 6,25 световых часов, или 6,7 млрд км. Ее активность в центре Млечного Пути превращает ее в своего рода двигатель, который, поглощая материю из того, что проходит поблизости, производит энергию в виде интенсивного излучения. На большом изображении рентгеновское излучение обсерватории "Чандра" выделено синим цветом, а инфракрасное излучение космического телескопа "Хаббл" - красным и желтым. Рассеянное рентгеновское излучение исходит от горячего газа, захваченного черной дырой и втянутого внутрь. Этот горячий газ образуется из ветров, создаваемых дискообразным распределением молодых массивных звезд, наблюдаемых в инфракрасном диапазоне. Поэтому для получения его изображения требуется невероятно высокое разрешение. Первое изображение черной дыры было получено EHT в 2019 году. Это была сверхмассивная черная дыра в центре галактики Мессье 87.
EHT смог разрешить этот объект благодаря системе синхронизации нескольких телескопов, разбросанных по всей поверхности Земли.
Эта новость потрясла астрономов — многие ученые еще 100 лет назад мечтали увидеть эту фотографию. Больше всего этого желал Альберт Эйнштейн. Добиться такого результата удалось благодаря объединению в одну глобальную сеть восьми мощнейших радиотелескопов, расположенных по всей планете.
А также сплоченности коллектива ученых и международному сотрудничеству в этой сфере. Научный консультант проекта Хайно Фальке рассказал во время пресс-конференции о том, что изображение черной дыры выглядит как врата ада.
Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары
Ученые, которые демонстрировали фото одновременно в шести городах, отмечают, что это кольцо огня порождено настолько мощной гравитацией, что вырваться из нее не могут даже объекты, которые движутся со скоростью света. Хоть и далеко.
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.
Такой эффект называется гравитационным линзированием. Ученые наблюдают за звездой и вдруг замечают, что ее блеск растет, а потом совершенно симметрично спадает обратно. Со звездой ничего не произошло, но между нами и звездой пролетел массивный объект. И этот массивный объект, искажая пространство-время, собрал световые лучи. Визуализация черной дыры Фото: NASA Поэтому кажется, будто возрастает светимость звезды, а на самом деле просто больше ее света было собрано и попало к нам. Звезда с массой десять масс Солнца светила бы очень заметно, ученые бы ее не пропустили. А в таких наблюдениях появляется абсолютно темный объект с массой примерно десять солнечных.
Что это может быть?
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. 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.
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. Этот процесс еще не до конца изучен, но, как считается, играет ключевую роль в формировании и эволюции галактик.
Космический прорыв ученых. Впервые получен снимок черной дыры в центре Млечного Пути (фото)
Чёрные дыры теперь не просто позируют на фотографиях, они участвуют в фотосессиях. 26 кандидатов в черные дыры были найдены в галактике M31 в Андромеде, добавив. После получения первого фото черной дыры группы ученых сосредоточились на новом объекте — черной дыре в центре нашей галактики. «Моделью» фотографов-ученых стала черная дыра в галактике М87, в созвездии Девы, находящаяся на расстоянии более 50 миллионов световых лет от Земли. Фотографии черной дыры специалисты сделали с помощью «Телескопа горизонта событий». Увидеть саму черную дыру невозможно так как она совершенно темная, но светящийся газ вокруг нее дает характерный признак: темную центральную область (называемую тенью), окруженную яркой кольцеобразной структурой.
Первое фото черной дыры в центре нашей галактики: когда его сделали на самом деле
И вот вчера ученые представили первые фотографии черной дыры из галактики М87. В статье рассказывается о черных дырах, их свойствах и разновидностях. фото, мультимедиа, фотоленты, новости в фотографиях, фотография, черные дыры, в мире.
Черная дыра, фото из космоса – реальное доказательство ее существования
Видео-трансляцию можно посмотреть на официальном сайте организации. Изображение представляет собой долгожданный взгляд на крупный объект, который находится в самом центре нашей галактики. Ранее ученые видели звезды, вращающиеся вокруг чего-то невидимого, компактного и очень массивного в центре Млечного Пути. Это свидетельствует о том, что этот объект, является черной дырой, и сегодняшнее изображение дает первое прямое визуальное подтверждение этого.
Для этого использовался Event Horizon Telescope — группа из одиннадцати согласованных радиотелескопов, разбросанных по планете от Антарктиды десятиметровый радиотелескоп South Pole Telescope на полярной станции до северного полушария. Разнесенные на тысячи километров друг от друга радиотелескопы вместе позволили ловить фотоны от раскаленного бублика вокруг черной дыры М87 и складывать полученные элементы пазла в одну картинку.
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.
Теперь с помощью искусственного интеллекта астрономы смогли сделать фотографию четче. Вероятно, для обычного зрителя мало что изменилось, однако дыра обрела более четкие очертания, исчезла лишняя размытость. Для корректировки фото использовали машинное обучение.
Чем больше размеры чёрной дыры, тем дальше от сингулярности находится горизонт событий, что повышает шансы на выживание при приближении к нему. Сингулярность — таинственное место в центре чёрной дыры и, пока что, никто не знает, что же там на самом деле. Проще говоря, это точка в пространстве-времени, через которую невозможно провести обычную геодезическую линию. В этой точке большинство законов физики перестают действовать, происходит искажение пространства-времени и разрыв его структуры.
Таким образом, здесь физические законы теряют свою обычную логику. Исследования подразумевают возможность использования сингулярности для перехода в другие миры. Предполагается, что с помощью пересечения сингулярности можно осуществить прыжок из одной области Вселенной в другую, образовав «туннель» между двумя частями пространства-времени. Это аналогично машине времени, которая не нарушает законов физики. Такие прыжки через сингулярность вращающейся черной дыры позволили бы совершать путешествия во времени как в прошлое, так и в будущее. Однако из-за того, что сингулярность находится за горизонтом событий черной дыры, всё это — несбыточная мечта. Горизонт событий служит барьером, который не позволяет непосредственно увидеть сингулярность.
Тем не менее, учёные создают модели, которые с разной степенью реалистичности позволяют исследовать это загадочное место и его свойства. Демонстрация того, что объекты различной массы делают с тканью пространства-времени. В действительности гравитация этих объектов искривляет пространство-время в трёх измерениях, но это нелегко проиллюстрировать. У чёрной дыры образуется некий туннель, а что там дальше — фиг его знает. В связи с этим предполагается существование и белых дыр. Белая дыра Белая дыра — это гипотетический объект во Вселенной, в область которого ничто не может войти. Она является противоположностью черной дыры и предсказывается теми же уравнениями общей теории относительности.
Однако, большинство физиков склоны считать, что на самом деле белых дыр нет. Почему так? Гипотетически, такой объект должен продолжать расти и поглощать материю, но такое поведение противоречит известным физическим законам.
Астрофизики показали самую чёткую на сегодня фотографию чёрной дыры
Второй вариант — динамические взаимодействия в плотных звездных скоплениях, которые могут привести к росту черной дыры за счет слияний. Ранее ученые наметили два потенциальных источника Gaia BH3, первым стал звездный поток, связанный с крупным эпизодом аккреции гало Млечного Пути остатков карликовой галактики «Секвойя» в прошлом. Вторым источником может быть плотный блинообразный звездный поток ED-2 , содержащий старые и малометалличные звезды, преимущественно одиночные, и пересекающий окрестности Солнца. 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.
Эта новость потрясла астрономов — многие ученые еще 100 лет назад мечтали увидеть эту фотографию. Больше всего этого желал Альберт Эйнштейн. Добиться такого результата удалось благодаря объединению в одну глобальную сеть восьми мощнейших радиотелескопов, расположенных по всей планете. А также сплоченности коллектива ученых и международному сотрудничеству в этой сфере. Научный консультант проекта Хайно Фальке рассказал во время пресс-конференции о том, что изображение черной дыры выглядит как врата ада.
Что будет, если «упасть» в черную дыру? Объект, притянутый черной дырой, скорее всего, не сможет оттуда вернуться. Чтобы преодолеть гравитацию черной дыры, нужно развить скорость выше скорости света, но человечество пока не знает, как это можно сделать. Гравитационное поле вокруг черной дыры очень сильно и неоднородно, поэтому все объекты рядом с ней меняют форму и структуру. Та сторона предмета, которая находится ближе к горизонту событий, притягивается с большей силой и падает с большим ускорением, поэтому весь предмет растягивается, становясь похожим на макаронину. Это явление описал в своей книге «Краткая история времени» знаменитый физик-теоретик Стивен Хокинг. Еще до Хокинга астрофизики назвали это явление спагеттификацией. Если описывать спагеттификацию с точки зрения космонавта, который подлетел к черной дыре ногами вперед, то гравитационное поле будет затягивать его ноги, а затем растянет и разорвет тело, превратив его в поток субатомных частиц. Со стороны увидеть падение в черную дыру невозможно, так как она поглощает свет. Сторонний наблюдатель увидит лишь, что приближающийся к черной дыре объект постепенно замедляется, а затем и вовсе останавливается. После этого силуэт объекта будет становиться все более размытым, обретать красный цвет, и наконец просто исчезнет навсегда. По предположению Стивена Хокинга, все объекты, которые притягивает черная дыра, остаются в горизонте событий. Из теории относительности следует, что вблизи черной дыры время замедляется вплоть до остановки, поэтому для того, кто падает, самого падения в черную дыру может никогда не произойти. А что внутри?
Об этом сообщается на сайте проекта. Теперь же изображение доказывает, что сверхмассивное тело в центре Млечного Пути — действительно чёрная дыра. Учёные отмечают, что хоть мы и не можем видеть саму чёрную дыру, светящийся газ вокруг неё обрамляет центральную тёмную область, называемую тенью.