После получения первого фото черной дыры группы ученых сосредоточились на новом объекте — черной дыре в центре нашей галактики.
Новый снимок черной дыры M87 показал невиданное буйство магнитных сил
Изображение окончательно доказывает, что сверхмассивное тело в центре Млечного Пути — действительно черная дыра. Изображение черной дыры сверху получилось путем комбинации снимков с разных телескопов снизу Как отмечают ученые, хоть мы и не можем видеть саму черную дыру, поскольку она совершенно темная, светящийся газ вокруг нее обрамляет центральную темную область, называемую тенью. На опубликованном изображении представлен свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры, которая в 4 млн раз массивнее Солнца. Центр Млечного Пути находится в 27 тыс.
За ним имеется собственное поле, генерируемое электронами и другими заряженными частицами. Таким образом, взаимодействие между двумя магнитными полями способствует потерю углового импульса материи, что позволяет ей попадать за горизонт событий, откуда ей уже не выбраться. EHT продолжает развиваться и на основе полученных данных вскоре раскроет нам и другие черные дыры. Когда планета вращается вокруг звезды, они оба оказывают друг на друга гравитационное воздействие. С черными дырами все то же самое. Вблизи центра галактики и в присутствии других черных дыр, центральная сверхмассивная должна вибрировать на определенной частоте. Провести подобное измерение будет очень трудно, потому что для этого нам нужно будет сравнивать два объекта: черную дыру и наше местоположение относительно нее. Проблема в том, что атмосфера может поменяться за секунду, поэтому мы чисто физически не успеем посмотреть на источник вибраций, потом на калибратор, который будет фиксировать наше местоположение, затем снова на черную дыру, опять на калибратор и так по кругу. Сделать это за одну секунду невозможно даже с современными технологиями. Однако не все так печально, и наши технологии развиваются семимильными шагами.
Оборудование EHT также получит свои апгрейды уже в ближайшее время. Вероятно, что лет через 5-6 мы получим нужную скорость измерений, чтобы решить эту загадку. Для чего все это? Для чего исследовать эти «дрожания» черной дыры? Естественно для того, чтобы понять ее природу и найти другие черные дыры. Но этого пока не позволяет наше оборудование. Возможно, мы сможем увеличить мощность EHT до планетарных масштабов, отправив все телескопы на орбиту Земли. Это не так уж и невозможно с технологиями, что есть у нас сейчас и появятся в ближайшем будущем. Все это поспособствует улучшению разрешения телескопов и позволит наблюдать сотни черных дыр. EHT — не дешевое удовольствие, но оно определенно стоило того после получения таких невероятных результатов.
И поверьте, это лишь начало.
Для того чтобы улучшить качество получаемой картинки, можно применить два подхода. Первый — построить больше телескопов.
Второй — вращать Землю. Ученые пока что делают акцент на втором методе, потому что Земля и так вращается — мы к этому даже сил не прикладываем, — а телескопы стоят дорого. 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.
И здесь кроется одна из главных тайн современной астрофизики. Теории предполагают существование и чёрных дыр средней массы. У астрономов уже есть несколько кандидатур на роль таких объектов — но даже если они и подтвердятся, имеющиеся данные говорят о том, что таких чёрных дыр всё равно значительно меньше, чем их мелких и крупных собратьев. Причина такой диспропорции остаётся загадкой. А что будет, если прыгнуть в чёрную дыру?
Падение звезды в чёрную дыру в представлении художника Никакой разговор о чёрных дырах не обходится без споров о том, что произойдёт с героическим исследователем, который захочет в неё нырнуть оставим за скобками вопрос «зачем? Так можно ли пройти через горизонт событий, как в «Интерстелларе», и при этом не превратиться в спагетти? Ответ зависит от массы чёрной дыры. Нырнуть внутрь чёрной дыры звёздной массы не получится — в силу её небольших размеров приливные силы разорвут корабль с незадачливым учёным ещё на подходе. Но с ростом массы шансы на благополучный исход увеличиваются разумеется, дальнейшая судьба исследователя всё равно будет весьма печальна. Радиус крупнейших чёрных дыр во Вселенной сопоставим с радиусом Солнечной системы.
Приливные силы у границы горизонта событий таких дыр относительно невелики, что даёт теоретическую возможность преодолеть его в виде единого целого. Но мы бы всё равно не рекомендовали так делать, если вы не Мэттью Макконахи. Чёрные дыры поглощают всё, что пересекает их горизонт событий. Их гравитация настолько мощна, что за её пределы не может выбраться даже свет. Поэтому сингулярность в прямом смысле невозможно увидеть. И что в таком случае запечатлено на недавнем снимке?
Чёрная дыра с аккреционным диском и джетом в представлении художника Да, сами по себе чёрные дыры ничего не излучают в теории они могут испускать излучение Хокинга, но оставим такие подробности для другого раза. Но дело в том, что поглощение вещества не происходит мгновенно. Захваченная материя движется по орбите вокруг чёрной дыры, образуя аккреционный диск. Частицы вещества в этом диске постоянно сталкиваются друг с другом, что ведёт к его сильному разогреву, который, в свою очередь, приводит к образованию излучения в различных диапазонах электромагнитного спектра — и это излучение выдаёт присутствие чёрной дыры. Более того, в некоторых случаях часть вещества из аккреционного диска может выбрасываться наружу в виде джетов полярных струй. Они движутся с околосветовыми скоростями и могут иметь протяжённость в тысячи световых лет, играя роль своеобразных галактических маяков.
Так что, хоть мы и действительно физически не можем увидеть саму чёрную дыру, мы можем увидеть её «тень» — тёмный силуэт внутри светящегося аккреционного диска, который соответствует контуру чёрной дыры и прилегающим областям. А если этот силуэт можно увидеть, значит, его можно и сфотографировать. Больше на эту тему Суть чёрных дыр: сингулярность, горизонт событий, спагеттификация Антон Первушин 24. Неудивительно: ведь заглянуть в них напрямую и проверить свои догадки мы не можем — запрещают законы природы.
Астрономы впервые получили снимок черной дыры с испускаемой из нее струей материи
В рамках мероприятия учёные представили первый снимок тени сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A* в центре галактики. Расстояние до сверхмассивной чёрной дыры — 27 тысяч световых лет. Снимок был получен в диапазоне 3,5 мм, что позволило увидеть не только саму черную дыру, но и релятивистскую струю материи, выходящую из нее. Интернет облетел снимок явления, о котором известно давно, но изображение которого вплоть до настоящего момента получить никто не мог – черной дыры.
Получен первый снимок тени сверхмассивной черной дыры
Роль, которую играют черные дыры во Вселенной, является одной из самых больших загадок в астрономии, и чем больше информации мы получаем, тем больше убеждаемся, что с ними всё далеко не так просто, как казалось раньше. В среду учёные впервые представили фотографию чёрной дыры. Причиной стало то, что тень Луны на поверхности Земли легла на территорию Америки и Канады. На фото с МКС тень выглядит угрожающе и больше напоминает черную дыру. Снимок тени сверхмассивной черной дыры Стрелец А*, скрывающейся в центре Млечного Пути. Первый снимок черной дыры в галактике М87 позволил измерить видимый диаметр ее кольца — 42 микросекунд дуги. Такое кольцо может быть создано черной дырой с массой 6,5 миллиардов масс Солнца — как раз такая масса там и находится, судя по динамике звезд и газа. РАН: первый снимок черной дыры подтверждает теории Эйнштейна.
Прорыв года: астрономы представили первое изображение черной дыры в центре нашей галактики
Она состоит из восьми антенн, наиболее важная из которых под именем ALMA находится в Чили на высоте пяти километров над уровнем моря. Она самая большая и, соответственно, самая чувствительная. То, что измеряет интерферометр, — это не фотография. Это очень хитрые величины, которые позволяют ученым восстановить изображение черной дыры. Представьте, что я строитель, который создает гигантский телескоп размером с планету Земля, и все, что я сделал, — это выстроил каркас и пока не проложил по нему зеркала. Фактически каждая подобная пара телескопов позволяет мне положить на каркас несколько новых зеркал.
И чем больше таких пар телескопов участвует в моей системе интерферометра, тем плотнее я заполняю каркас зеркалами и тем больше результатов измерений более высокого качества я получаю, чтобы восстановить изображение исследуемого космического объекта. Для того чтобы улучшить качество получаемой картинки, можно применить два подхода. Первый — построить больше телескопов. Второй — вращать Землю. Ученые пока что делают акцент на втором методе, потому что Земля и так вращается — мы к этому даже сил не прикладываем, — а телескопы стоят дорого.
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.
Например, на жёстких дисках. Именно так были получены первые изображения чёрной дыры. Точнее, её тени на фоне аккреционного диска. Были получены ещё более чёткие и обширные данные, за что надо благодарить, во-первых, новый радиотелескоп в сети — добавилась тарелка в Гренландии и, во-вторых, наблюдение в четырёх частотных диапазонах около 230 ГГц вместо двух, как раньше. Новое наблюдение позволило закрепить достижение — факт получения отчётливых прямых изображений чёрных дыр. Также учёные убедились, что радиусы тени чёрной дыры и линзированного аккреционного диска за год не изменились, что предсказывало учение Эйнштейна.
Наблюдаемой чёрной дыре особенно нечего поглощать в месте её размещения и её рост будет практически незаметным на фоне существования человечества, а не то, что год спустя.
Каждая станция регистрировала этот огромный поток информации на несколько Mark6 — сверхбыстрых регистраторов данных, которые были первоначально разработаны в обсерватории Хейстек. Такие сервера, оснащенные регистраторами Mark6, стоят в каждой обсерватории и позволяют записывать петабайты данных. После окончания наблюдений исследователи на каждой станции собрали стопку жестких дисков и отправили их почтой в обсерваторию Хейстек в Массачусетсе и в Радиоастрономический институт Планка в Германии — да, воздушный транспорт в данном случае был намного быстрее, чем электронная передача данных. 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.
Чёрные дыры действительно поглощают вещество и могут разрывать целые звёзды.
Но надо понимать, что существует несколько видов чёрных дыр. Есть чёрные дыры звёздных масс. Они образуются в результате гравитационного коллапса звёзд-гигантов. Такие объекты — при диаметре где-то в пару десятков километров — имеют массу, в среднем лежащую в диапазоне от 5 до 50 масс Солнца. Но чёрная дыра в центре Млечного Пути совсем не такая. По последним подсчётам, её масса в 4,2 миллиона раз превосходит массу Солнца при диаметре в 26 миллионов километров. Такие объекты называют сверхмассивными чёрными дырами. Сейчас считается, что подобные образования расположены в центрах большинства галактик.
И роль таких чёрных дыр не ограничивается функцией «пылесосов». Чёрная дыра в фильме «Интерстеллар», визуализированная на основе расчётов астрофизиков Сверхмассивные чёрные дыры активно влияют на свои галактики. В частности, они могут подавлять процессы звездообразования и разрушать целые звёздные скопления. В то же время при некоторых обстоятельствах чёрные дыры могут выступать и в качестве «творцов». Астрономам известны случаи, когда воздействие чёрных дыр, наоборот, способствовало формированию новых звёзд. Все эти процессы играют огромную роль в эволюции галактик, что, в свою очередь, не может не сказаться на перспективах зарождения в них жизни. Между чёрными дырами звёздных масс и сверхмассивными чёрными дырами — пропасть. И здесь кроется одна из главных тайн современной астрофизики.
Теории предполагают существование и чёрных дыр средней массы. У астрономов уже есть несколько кандидатур на роль таких объектов — но даже если они и подтвердятся, имеющиеся данные говорят о том, что таких чёрных дыр всё равно значительно меньше, чем их мелких и крупных собратьев. Причина такой диспропорции остаётся загадкой. А что будет, если прыгнуть в чёрную дыру? Падение звезды в чёрную дыру в представлении художника Никакой разговор о чёрных дырах не обходится без споров о том, что произойдёт с героическим исследователем, который захочет в неё нырнуть оставим за скобками вопрос «зачем? Так можно ли пройти через горизонт событий, как в «Интерстелларе», и при этом не превратиться в спагетти? Ответ зависит от массы чёрной дыры. Нырнуть внутрь чёрной дыры звёздной массы не получится — в силу её небольших размеров приливные силы разорвут корабль с незадачливым учёным ещё на подходе.
Но с ростом массы шансы на благополучный исход увеличиваются разумеется, дальнейшая судьба исследователя всё равно будет весьма печальна. Радиус крупнейших чёрных дыр во Вселенной сопоставим с радиусом Солнечной системы.
Астрономы впервые показали фото чёрной дыры в центре Млечного Пути
Масса черных дыр может в миллионы и миллиарды раз превышать массу Солнца. Первый снимок черной дыры в галактике М87 позволил измерить видимый диаметр ее кольца — 42 микросекунд дуги. Такое кольцо может быть создано черной дырой с массой 6,5 миллиардов масс Солнца — как раз такая масса там и находится, судя по динамике звезд и газа. Астрономы Европейской южной обсерватории (ESO) объявили, им удалось получить первое изображение сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A*.