Черная дыра в центре млечного пути в 4 млн раз больше солнца, но почему ее невозможно увидеть? Как собрать телескоп, чтобы сделать снимок хотя бы ее тени? Сверхмассивная черная дыра в центре Галактики вращается так быстро, что искривленная ткань пространства-времени, которая окружает этого монстра, принимает форму, напоминающую мяч для регби.
Первый снимок чёрной дыры в центре нашей Галактики
Сверхмассивная черная дыра в центре галактики. Как обнаружили черную дыру в центре Галактики. Ученые давно искали достоверный способ обнаружения черных дыр. В рамках мероприятия учёные представили первый снимок тени сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A* в центре галактики. 12 мая на проведенных одновременно по всему миру пресс-конференциях ученые показали первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Загадочные вспышки исходили от находящейся в центре галактики сверхмассивной черной дыры в прошлом месяце. И если бы это была черная дыра, то это была бы сверхмассивная черная дыра, подобная той, которая находится в центре нашей галактики».
Первый взгляд на чёрную дыру в центре Млечного пути
Лишь небольшая часть материала, окружающая чёрную дыру в центре Млечного пути попадает в неё. Благодаря телескопу Event Horizon удалось сделать первый снимок сверхмассивной черной дыры Стрелец А* в центре нашей галактики. Это новый взгляд на сверхмассивную черную дыру, которая находится в центре Млечного жение было получено учеными в рамках сотрудничества с проектом Event Horizon Telescope («Телескоп горизонта событий»). Стрелец А*, сверхмассивная чёрная дыра в центре Млечного пути в хаотичном порядке, ежедневно выбрасывает мощные всплески радиоволн. Лишь небольшая часть материала, окружающая чёрную дыру в центре Млечного пути попадает в неё. Сверхмассивные черные дыры – это объекты в несколько миллионов или миллиардов раз тяжелее Солнца. Они расположены в центре многих галактик, включая Млечный Путь.
AstroNews.Space
Сверхмассивная черная дыра в центре Галактики вращается так быстро, что искривленная ткань пространства-времени, которая окружает этого монстра, принимает форму, напоминающую мяч для регби. Cверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики. На Очень большом телескопе-интерферометре Европейской южной обсерватории (VLTI ESO) наблюдалось облако космической пыли в центре галактики Мессье 77, внутри которого скрыта сверхмассивная чёрная дыра. Сотрудники Гавайского университета запечатлели последствия разрыва звезды от сверхмассивной черной дыры прямо в центре NGC 3799 — галактики, расположенной в 160 млн световых годах от нашей планеты.
Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики. Что находится в центре нашей галактики?
12 мая на проведенных одновременно по всему миру пресс-конференциях ученые показали первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. — Термин «черная дыра» был введен физиком Джоном Уилером в 1967 году. — Стрелец А* классифицируется как сверхмассивная черная дыра с массой, примерно в четыре миллиона раз превышающей массу нашего Солнца. И если бы это была черная дыра, то это была бы сверхмассивная черная дыра, подобная той, которая находится в центре нашей галактики». Ученые сделали интригующее открытие, касающееся сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики, известной как Стрелец А* (Sgr A*).
Черная дыра в центре нашей галактики более опасна, чем мы думали
Черная дыра в центре млечного пути в 4 млн раз больше солнца, но почему ее невозможно увидеть? Как собрать телескоп, чтобы сделать снимок хотя бы ее тени? Изображение Sgr A*, сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики. Видна темная центральная область (называемая тенью), окруженная яркой кольцеобразной структурой. Сверхмассивная черная дыра в центре галактики. Как обнаружили черную дыру в центре Галактики. Ученые давно искали достоверный способ обнаружения черных дыр. Находящаяся в центре Млечного Пути сверхмассивная черная дыра Стрелец A* обычно относительно спокойна, однако недавно, в мае, ученые, при помощи обсерватории Кека на Гавайях, зарегистрировали необычную активность — яркость в ближнем инфракрасном. Сверхмассивные черные дыры обладают массой от миллиона до триллиона солнечных масс, и располагаются в центре крупных галактик. В том числе, в Млечном пути находится черная дыра Стрелец А*, чье прямое изображение было получено астрономами несколько лет назад.
Астрономы заявили о пробуждении черной дыры в центре Млечного Пути
Такой вывод следовал из наблюдений за движением звёзд и квазизвёздных объектов вблизи центра Млечного Пути. На небесной сфере центр нашей Галактики виден в южном созвездии Стрельца и легко узнаваем в виде широкого и яркого «пятна» на этом участке дуги Млечного Пути как на открывающей эту статью картинке. Особенности траекторий указывали, что этот газовый и звёздный материал вращается вокруг некоторого компактного космического тела с огромной массой. Оценки дают массу этого объекта в четыре миллиона масс Солнца, а за его открытие в 2020 году была присуждена Нобелевская премия по физике об этом можно прочитать в более подробном материале. Для получения изображения чёрной дыры в радиодиапазоне использовались массивы радиоантенн в разных точках планеты. Таким образом создаётся виртуальный радиотелескоп размером с Землю: обсерватории на разных континентах работают как части одной антенны-«тарелки», собирающей космическое радиоизлучение. Снимку посвящён специальный выпуск The Astrophysical Journal Letters от мая 2022 года, в котором опубликовано шесть статей коллаборации EHT о разных аспектах наблюдений и обработки данных. Радиотелескопы, составляющие Телескоп горизонта событий EHT — коллаж изображений всех обсерваторий проекта на одном снимке. Две галактики относятся к разным типам. Млечный Путь — спиральная галактика с несколькими рукавами, а M87 — это гигантская эллиптическая галактика, одна из самых крупных в Местном сверхскоплении.
Это — облака космической пыли, которые скрывают от нас центр. Астрономы долгое время горевали, что не могут видеть его. Зря: теперь мы знаем, что в центре Галактики скрывается черная дыра. Сияние вещества вокруг нее убило бы все живое на Земле. Если бы не облака пыли, созвездие Стрельца светилось бы ярче нашего Солнца. И вот наконец мы заглянули за космическую пыль ниже — о том, как именно.
В центре вы видите то место, где находится черная дыра. Оно черное, но это не сама дыра, а, так сказать, ее тень. Саму дыру видеть нельзя, потому что даже свет не может оторваться от ее поверхности. Вокруг — свечение раскаленного вещества, которое в последних конвульсиях вращается вокруг черной дыры и вот-вот готово на нее упасть, чтобы исчезнуть из нашего измерения навсегда. Но как сделали такое фото?
Исследование также показало, что вращение черной дыры вызывает эффект Лензе-Тирринга.
Он возникает, когда черная дыра затягивает пространство-время, заявила профессор физики Университета штата Пенсильвания Рут Дейли. Но если у вас есть быстро вращающаяся черная дыра, пространство-время вокруг нее несимметрично", — отметили авторы научной работы. Ученые добавили, что освещение такого явления, как искажение пространства-времени, очень полезно для астрономов.
Telegram-канал создателя Трешбокса про технологии Активное галактическое ядро является чрезвычайно мощный двигателем, который работает от сверхмассивной чёрной дыры, поглощающей всё вокруг себя. Материя в этом процессе нагревается и выбрасывает в окружающее пространство огромное количество энергии.
Исследователи решили выяснить, какое влияние это оказывает на галактику в целом. Учёные под руководством Стефани Джуно Stephanie Juneau изучили распределение различных ионизированных элементов в галактике.
Получена фотография центральной черной дыры Млечного Пути
Анализ выявил синее смещение как некоторых линий излучения, так и поглощения, то есть часть газа движется не от нас, а к нам — явный признак «выдувания». Если объединить все данные наблюдений, получится «раздувающийся пузырь», потому движение газа есть и «за», и «перед» центром галактики. Исходя из соотношения элементов и скорости «раздувания» ионизированного газа, ученые сделали вывод, что причиной этого движения может быть только активное галактическое ядро. Если в ионизированном газе галактика теряет менее одной солнечной массы в земной год, то холодном газе — 35 солнечных масс в земной год. Получается, в общей массе потерь ионизированный газ составляет лишь малую часть. Вырисовывается такой сценарий: пик звездообразования в галактике COSMOS-11142 закончился за 300 миллионов лет до того этапа, который мы сейчас наблюдаем. К моменту наблюдений скорость звездообразования в ней упала на два порядка, то есть в сотни раз. Сейчас галактика формирует от одной до 10 солнечных масс в год.
Главный вывод новой работы состоит в другом. Все потому, что они настроены искать самые яркие активные галактические ядра и звездообразующие галактики.
LIGO лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория обнаруживает гравитационные волны от пар черных дыр, масса которых в десятки раз превышает массу нашего Солнца. Однако сверхмассивные черные дыры в центрах галактик имеют массу, в миллионы и миллиарды раз превышающую массу нашего Солнца, и излучают более низкие частоты гравитационных волн, чем обнаруженные LIGO. В будущем ученые должны быть в состоянии обнаруживать гравитационные волны от сверхмассивных черных дыр такого веса. Например, предстоящая миссия Laser Interferometer Space Antenna, или LISA, позволит обнаружить сливающиеся черные дыры, массы которых в 1000—10 миллионов раз превышают массу нашего Солнца, но PKS 2131-021 представляет собой наиболее многообещающую цель.
Между тем, световые волны — лучший способ обнаружить слияние сверхмассивных черных дыр. Первый такой кандидат, OJ 287, также демонстрирует периодические вариации радиоизлучения. Эти колебания более нерегулярны и не синусоидальны, но они предполагают, что черные дыры вращаются вокруг друг друга каждые девять лет. Черные дыры внутри нового квазара PKS 2131-021 вращаются друг вокруг друга каждые два года и находятся на расстоянии 2000 астрономических единиц друг от друга, что примерно в 50 раз превышает расстояние между нашим Солнцем и Плутоном или в 10—100 раз ближе, чем пара в OJ 287.
Благодаря гравитационно-волновой астрономии мы знаем, что сливающиеся сверхмассивные черные дыры посылают гравитационные волны, колеблющиеся в пространстве-времени. Если бы гравитационные волны были сильнее в одном направлении, то гравитационная отдача в теории могла бы отбросить получившуюся при слиянии черную дыру в противоположном направлении. Проблема также заключается в том, что, согласно модели слияния сверхмассивных чёрных дыр, это самое слияние не может произойти вовсе. Причина в том, что с уменьшением их орбиты уменьшается и область пространства, в которую они могут передавать энергию. К тому времени, когда чёрные дыры окажутся на расстоянии одного парсека друг от друга около 3,2 световых лет , теоретически эта область пространства уже не будет достаточно большой, чтобы поддерживать дальнейший орбитальный распад, поэтому они останутся на стабильной двойной орбите в течение миллиардов лет. Это называется «проблемой последнего парсека».
Но если у вас есть быстро вращающаяся черная дыра, пространство-время вокруг нее несимметрично", — отметили авторы научной работы. Ученые добавили, что освещение такого явления, как искажение пространства-времени, очень полезно для астрономов. Это позволит лучше понять, какую роль черные дыры играют в эволюции и формировании галактик. Скорость вращения черных дыр обозначается цифрами от 0 до 1, где 0 обозначает отсутствие вращения, а 1 — максимальную скорость.
Найдена черная дыра-гигант: ее масса в 33 млрд раз больше Солнца
К примеру, недавно астрономы обнаружили, что орбита одной из ближайших к центру галактики звёзд всё время смещается, это называется прецессией. Она описывает вокруг центра притяжения свой эллипс, но каждый новый эллипс она делает, чуть сместившись по направлению вращения чёрной дыры. Возник вопрос, насколько быстро вращается наша галактическая центральная чёрная дыра и вообще каков максимально возможный предел этой скорости? Дело в том, что вращение создаёт центробежную силу, то есть заставляет всё разлетаться в разные стороны и таким образом противодействует гравитации. И если, скажем, наша Земля станет вращаться вокруг собственной оси слишком быстро, она просто перестанет существовать как планета: всё её вещество разлетится. Правда, с чёрной дырой так не может произойти: в ней нет вещества.
Внутри такая давка, что частицы не могут существовать в своём материальном воплощении. И тем не менее известные на сей момент законы физики не позволяют ей вращаться сколько угодно быстро.
Это соответствует расстоянию в 2,5 миллиарда световых лет. Кроме этого, оптические данные американской системы раннего оповещения об астероидной опасности ATLAS показали, что рентгеновское излучение от этого объекта было обнаружено за две недели до того, как была зарегистрирована активность в оптическом диапазоне. В этом заключается уникальность SRGe J131014. К слежению за источником подключилась обсерватория Swift.
По итогам наблюдений телескопа eROSITA и Swift было показано, что спектр в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах спектра близок к ожидаемому от стандартного аккреционного диска при достижении критической Эддингтоновской светимости это светимость, при котором сила гравитационного притяжения уравновешивается давлением излучения. Детальный анализ полученных данных позволит измерить массу сверхмассивной черной дыры и темп аккреции.
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. На опубликованном изображении представлен свет, искривлённый мощной гравитацией чёрной дыры, которая в 4 млн раз массивнее Солнца.
Трансляцию можно посмотреть на сайте ESO или на Youtube. Проект EHT начался в апреле 2017 года — восемь обсерваторий в разных уголках Земли работают как один телескоп на длине волны 1,3 миллиметра. В апреле 2019 года ученые сообщили о первом полученном изображении тени черной дыры — это была сверхмассивная черная дыра в центре активной гигантской эллиптической галактики M87 Messier 87, Мессье 87, еще ее называют Дева A.
Получена фотография центральной черной дыры Млечного Пути
Теперь у астрофизиков появилась возможность сравнивать изображения двух черных дыр очень разных размеров. Как отмечается, проект EHT продолжает развиваться: во время большой наблюдательной кампании в марте 2022 года было задействовано еще больше телескопов.
Эти гиганты интересны тем, что находятся на максимально близком друг к другу расстоянии.
Это самое большое из известных науке галактических ядер. По оценкам ученых, в ядре скопления галактик должна находится черная дыра в 3-100 миллиардов раз больше массы Солнца. Для сравнения, сверхмассивная черная дыра Млечного Пути достигает "всего" четырех миллионов солнечных масс. От активной сверхмассивной черной дыры ожидается колоссальный выброс излучения, поскольку она нагревает материал вокруг себя до невероятных температур.
Результаты нового исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters. Астрономы из Йельского университета, Вашингтонского университета, Парижского института астрофизики и Университетского колледжа Лондона прогнозируют, что в галактиках с массой, подобной массе Млечного Пути, должно располагаться несколько сверхмассивных черных дыр. Чтобы с лучшей точностью предсказать динамику самых загадочных объектов в космосе, команда использовала новую, современную программу космологического моделирования, Romulus. Ученые считают, что «блуждающие» черные дыры могут появится в результате слияния галактик в расширяющейся вселенной.