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. Две «сфотографированные» на сегодня чёрные дыры, то есть M87* и Sgr A*, выглядят похоже, но M87* — объект с массой, в 1500 раз превышающей массу «нашей» чёрной дыры. Сравнение двух снимков сверхмассивной чёрной дыры в центре М 87, сделанных в 2017 и 2018 годах.
Астрономы получили новый взгляд на черную дыру M87
Астрофизики МГУ определили массу черной дыры в центре галактики М87 по рентгеновским данным с помощью инновационного метода, статья опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics. В отличие от М87, вокруг Стрельца А* газ вращается на околосветовых скоростях, что приводит к разнице между любыми двумя фото тени черной дыры. Наблюдаемый от черной дыры M87* свет был поляризован местами на 30%, что означает достаточно сильное и структурированное магнитное поле (рис. 6). 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. 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.
Посмотрите на сверхмассивную черную дыру в центре Млечного пути
Космические телескопы улавливают звуковые волны, которые уже прошли миллионы световых лет от их источника. По оценкам астрономов, в Млечном Пути насчитывается от 10 миллионов до 1 миллиарда звездных черных дыр, масса которых примерно в три раза превышает массу Солнца. А недавно ученые получили первое изображение тени черной дыры в центре нашей галактики. В 1974 году Стивен Хокинг предположил, что черные дыры излучают небольшое количество фотонных частиц, что заставляет их постепенно терять массу и исчезать со временем. Этот процесс испарения называется «излучение Хокинга». Черные дыры не всасывают объекты: этот процесс запускается только в случае втягивания чего-либо в вакуум.
I never would have thought I could tweet those words.
May not look like much but an amazing testament to the power of human ingenuity. Никогда бы не подумал, что смогу твитнуть эти слова. Это может показаться не таким уж серьезным, но это удивительное свидетельство силы человеческой изобретательности» — Лоуренс Краусс, физик, популяризатор науки. Что дальше? Плюс три телескопа к сети EHT, что улучшит разрешение изображения и позволит различить место присоединения джета к поверхности горизонта событий. Пока ученые следили за М87 всего четыре дня.
По их словам, будь у них две недели, а еще лучше — два месяца, они бы сделали видео.
Что это за «тень» такая? Ирина Якутенко права: то, что показали астрономы, не совсем тень в обычном смысле этого слова. Нормальная тень — это если бы сторонний источник светил на черную дыру и от этого в потоке света возникал бы зазор, по форме повторяющий силуэт дыры. Однако черная дыра обладает исключительно сильной гравитацией, поэтому она искажает свет от стороннего источника намного сильнее, чем если бы просто стояла на его пути. Это легко видеть и на снимке: половина «кольца» вокруг черной дыры тусклее, а половина — ярче.
Это потому, что гравитация черной дыры М87 замедлила половину фотонов от бублика раскаленной материи вокруг этой самой черной дыры, отчего половина эта и кажется нам тусклой. Да, она ничего не излучает и поглощает любой падающий на нее свет, но ничего страшного в этом нет. Черная дыра отличается от них только формой примерно сферической и тем, что поглощает фотоны идеально, ничего не рассеивая. То есть увидеть ее все равно можно: на фоне светящегося бублика она будет выглядеть просто черным провалом. Но сделать это земными телескопами пока нереально, для этого надо «подтянуть» наши телескопы намного, намного ближе. Чем и как был сделан снимок?
Даже тень черной дыры в полусотне миллионов световых лет увидеть одним-единственным земным телескопом пока невозможно. 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.
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. Тем не менее вид аккреционных дисков двух чёрных дыр описывается выражениями, предсказанными в рамках Общей теории относительности. Люмине и его «компьютерная чёрная дыра», 1978. Задолго до того, как у астрофизиков появились инструментальные возможности для фотографирования таких чёрных дыр, их изображения пытались получить при помощи компьютерного моделирования. Один из таких рисунков на фото справа — первый результат компьютерной симуляции аккреционного диска, который создал в 1978 году французский астроном Жан-Пьер Люмине.
Визуализацию он создавал, уже имея в виду объект в центре галактики M87, который сфотографируют только через сорок лет. Кроме доступных на тот момент вычислительных мощностей, за неимением компьютерной рисовалки, ему пришлось использовать самодельную «аналоговую» технику, нанося на бумагу тушью точки с плотностью, соответствующей компьютерному расчёту. Тогда это, по-видимому, воспринималось как научная игрушка без особых приложений: визуализация таких объектов вошла в моду только через десять лет, и в конце 1980-х годов появились первые «истинно-компьютерные» изображения аккреционных дисков. Оба снимка чёрных дыр созданы на основе массива данных радиотелескопов, собранных в 2017 году.
Ученые: «чудовищная» черная дыра M87 вращается!
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.
Это явление в науке еще называют эффектом Доплера. Команда объясняет это изменение турбулентностью потока вещества, но пока не готова дать окончательный ответ о том, чем она вызвана. Анна Лысенко.
Тем более что объект, который они снимали, — сверхмассивная черная дыра М87 в центре одноименной далекой галактики — вообще-то лежит в 53 миллионах световых лет от нас. Поэтому его видимый размер для земного наблюдателя ровно такой же, как у черного котенка, лежащего на поверхности абсолютной черной Луны во время самой темной лунной ночи. Конечно, астрономы и не пытались сделать снимок такого объекта. Достаточно открыть научный журнал, в котором опубликована статья о нем, чтобы прямо в ее заголовке прочитать : на снимке «тень сверхмассивной черной дыры», не она сама.
Почему же многие научно-популярные СМИ — и даже некоторые астрономы в соцсетях — написали «Получен первый снимок черной дыры»? Как отметила в беседе с нами Ирина Якутенко, основатель популяризаторского агентства «Чайник Рассела» и научный журналист, «с точки зрения маркетинга и повышения шансов на новые гранты по теме они совершенно правильно пишут, что увидели именно черную дыру, а не тень тем более что это не тень в привычном понимании этого слова ». Увы, но да, современная наука чем-то похожа на шоу-бизнес: она тоже требует большого финансирования, и чтобы общество давало на это деньги, нужно рассказывать ему красочные истории. Объяснить, что именно было на снимке, в громком, но коротком заголовке сложно. Поэтому многие решили не напрягаться и написать про «снимок черной дыры» — так проще будет получать деньги на новые исследования.
Крупные черные дыры притягивают к себе много газа и пыли из окружающего пространства, и перед тем, как свалиться в дыру, газ и пыль начинают вращаться вокруг нее, образуя «бублик». Частицы вещества из бублика неизбежно трутся друг о друга. Чем массивнее дыра и чем больше материи она пожирает в единицу времени, тем сильнее это трение. В итоге температура в таком постоянно поедаемом бублике повышается до миллиардов градусов и он начинает исключительно сильно светиться. У черной дыры М87 аппетит очень хороший, поэтому пожираемый ею бублик сверхгоряч и светит сильнее, чем поверхность обычной звезды.
Что это за «тень» такая? Ирина Якутенко права: то, что показали астрономы, не совсем тень в обычном смысле этого слова. Нормальная тень — это если бы сторонний источник светил на черную дыру и от этого в потоке света возникал бы зазор, по форме повторяющий силуэт дыры.
Наблюдения были сосредоточены с конца марта по середину апреля 2017 года.
Будучи крупнейшим радиотелескопом в стране, «Тяньма» также участвовал в наблюдении европейской РСДБ-сети на длине волны 170 мм и наблюдении восточноазиатской РСДБ-сети на длинах волны 13 и 7 мм», — сказал Цзян У, младший научный сотрудник Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук. Сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87 находится в 55 миллионах световых лет от Земли. Ее масса примерно в 6,5 миллиарда раз превышает массу Солнца.
Ученые заметили, как «мерцает» черная дыра
Сравнение фотографии M87, первой черной дыры, когда-либо сфотографированной, и Стрелец A*, по сравнению с размерами Солнечной системы. Магнитные поля черной дыры в М87 удалось сфотографировать астрономам, 25 марта сообщает официальный сайт Европейской южной обсерватории. Черная дыра находится в 55 миллионах световых лет от Земли. Наиболее масштабные черные дыры массой 2,5 млрд, 5,7 млрд и 66 млрд солнечных масс находятся соответственно в галактиках Лебедь А, M87 и TON-618. Пять дней назад мы смогли увидеть фото аккреционного диска черной дыры в галактике Messier 87, что находится в созвездии Девы А.
Новое изображение черной дыры М87* раскрывает детали вокруг бездны
| Первый снимок черной дыры | Наука и жизнь | Знаменитое изображение черной дыры в центре галактики M87, которую иногда называют «оранжевым пончиком», впервые улучшили с помощью машинного обучения. |
| Учёные опубликовали первый снимок чёрной дыры в центре нашей галактики | черной дыры M87* в центре далёкой галактики Мессье 87. Вспышку черной дыры, которая расположена в восьми тысячах световых лет от Земли в двойной системе V404 Лебедя, удалось зафиксировать с помощью спутника Integral дыра "молчала" на протяжение 26 лет. |
Визуализирована структура джета Черной дыры
Исследовательская группа ответила именно на этот вопрос. С помощью PRIMO компьютеры проанализировали более 30 000 высокоточных смоделированных изображений аккрецирующего газа черных дыр. Ансамбль симуляций охватывал широкий спектр моделей того, как черная дыра аккрецирует материю, и искал общие закономерности в структуре изображений. Различные модели структуры были отсортированы по тому, насколько часто они встречались в моделировании, а затем были смешаны, чтобы обеспечить высокоточное представление наблюдений EHT, одновременно обеспечивая высокую точность оценки отсутствующей структуры изображений. Команда подтвердила, что недавно визуализированное изображение согласуется с данными EHT и теоретическими ожиданиями, включая яркое кольцо излучения, которое, как ожидается, будет вызвано падением горячего газа в черную дыру. Создание изображения требовало принятия соответствующей формы недостающей информации, и PRIMO сделал это, опираясь на открытие 2019 года, согласно которому черная дыра M87 в общих чертах выглядела так, как предсказывалось. Новые методы машинного обучения, которые мы разработали, предоставляют прекрасную возможность для нашей коллективной работы понять физику черных дыр». Новое изображение должно привести к более точным определениям массы черной дыры M87 и физических параметров, определяющих ее нынешний вид.
Изображение черной дыры: тень чёрной дыры и кольцеобразной структуры вокруг неё. EHT Collaboration Пути фотонов в окрестности черной дыры, объясняющие появление тени и кольцеобразной структуры вокруг неё.
Nicolle R. Часто они порождают высокоскоростные струи плазмы — джеты, обладающие сильным излучением. Однако, когда черная дыра погружена в яркий диск светящегося газа, в месте её расположения должна быть видна темная область, напоминающая тень. Она образуется вследствие гравитационного искривления света и его захвата горизонтом событий. Это явление, предсказываемое общей теорией относительности Эйнштейна, никогда раньше не наблюдалось. Область тени — максимально возможное приближение к изображению самой черной дыры, полностью темного объекта, который не выпускает из себя свет. Тень должна быть окружена световым кольцом, возникающим из-за того, что черная дыра работает подобно линзе.
Данное событие является знаковым для всей научной отрасли человечества, и может как подтвердить, так и опровергнуть многие теории и предположения ученых об устройстве вселенной. Группа ученых международного проекта EHT Event Horizon Telescope опубликовала в прямом эфире первое полученное фото горизонта событий черной дыры, расположенной в галактике М87. По данным , трансляция проходила во многих странах мира из-за важности для всего научного мира. На полученных с помощью восьми обсерваторий в разных точках планеты снимках можно увидеть невероятно яркое кольцо огня гало , которое сформировано нагретым газом, засасываемым гравитацией черной дыры. Данное газовое свечение более яркое, чем сияние миллионов звезд во всей галактике, а потому его можно увидеть и сфотографировать даже с Земли.
Плюс три телескопа к сети EHT, что улучшит разрешение изображения и позволит различить место присоединения джета к поверхности горизонта событий. Пока ученые следили за М87 всего четыре дня. По их словам, будь у них две недели, а еще лучше — два месяца, они бы сделали видео. Новостью активно стали делиться популяризаторы науки, но шутки про первую запечатленную черную дыру уже ушли в народ, и М87 тут же стала мемом. By its very nature, a black hole cannot be seen, but the hot disk of material around it shines bright. По своей природе черная дыра не видна, но горячий диск материи вокруг нее ярко светится. На ярком фоне, таком как этот диск, черная дыра отбрасывает тень» — Томас Хансуэли, астрофизик, Первый помощник руководителя Дирекции научных миссий NASA. The photo of the black hole is blurry, but if you zoom and enhance then you can see its full destructive power pic.
Первый снимок чёрной дыры в центре нашей Галактики
| Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом? | «Sgr A* — вторая чёрная дыра, изображение которой удалось получить, первой является M87*, расположенная в центре галактики М 87», — говорится в сообщении. |
| Получено новое изображение черной дыры M87* | Отмечается, что размеры данной черной дыры M87 поистине колоссальны, а расположена она на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли в галактике Messier 87 в Скоплении Девы в Местном сверхскоплении галактик. |
| LPI - 13.05.2022 N+1. Там дыра. Что астрономы увидели в центре Млечного Пути | По данным, полученным от орбитального рентгеновского телескопа НАСА Chandra, внутри M87 находится сверхмассивная черная дыра, обладающая феноменальной активностью. |
| Учёные опубликовали первый снимок чёрной дыры в центре нашей галактики | Ученые назвали черную дыру в центре галактики М87 «Поэхи» (Powehi), сообщает CNN. |
| Мы только что получили беспрецедентные новые изображения сверхмассивной черной дыры M87* | Ученые, изучающие сверхмассивную черную дыру в центре галактики M87, раскрыли происхождение мощного джета и впервые сфотографировали и джет, и его источник вместе. |
Посмотрите на сверхмассивную черную дыру в центре Млечного пути
Как выглядит наша черная дыра и чем отличается от М87? Лишь недавно ученые обнаружили в рамках обзора неба AllBRICQS, что J0529 4351 представляет собой сверхмассивную черную дыру в далекой древней галактике. 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. 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. 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.
Ученые: «чудовищная» черная дыра M87 вращается!
Соответствующая работа заняла около пяти лет, а полученный портрет Sgr A*, как отмечает сопредседатель научного совета ЕНТ Сера Маркофф, удивил ученых тем, что показал много сходства между двумя черными дырами — М87* и Sgr A*. Черные дыры производят звук. Когда черная дыра втягивает что-то, ее горизонт событий заряжает частицу близко к скорости света, производя звук. «Sgr A* — вторая чёрная дыра, изображение которой удалось получить, первой является M87*, расположенная в центре галактики М 87», — говорится в сообщении. Астрономы получили новое изображение центральной сверхмассивной черной дыры M87*, которая находится в центре галактики Мессье 87 (M87) в скоплении галактик Девы на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли. Пять дней назад мы смогли увидеть фото аккреционного диска черной дыры в галактике Messier 87, что находится в созвездии Девы А.
Ученые заметили, как «мерцает» черная дыра
Каждый из телескопов собрал по 500 ТБ информации. На расшифровку и анализ полученных данных у ученых ушло два года. При изучении результатов наблюдений ученые прибегли к помощи суперкомпьютеров в обсерватории Хайстак Массачусетский технологический институт, США и Институте радиоастрономии имени Макса Планка в Бонне Германия. Между тем в состав EHT в 2018 году добавился еще один телескоп GLT, миллиметровый телескоп в Гренландии, который серьезно увеличит базу интерферометра. Что хотели узнать астрофизики Предполагалось, что совместная работа телескопов поможет разглядеть тень черной дыры - это и удалось достичь. Измерения позволили протестировать общую теорию относительности и получить очередное доказательство существования черных дыр. Черные дыры прежде оставались гипотетическими объектами, хотя у астрономов и не оставалось сомнений в том, что они существуют. Ранее было получено большое количество косвенных свидетельств их существования, начиная от наблюдений тесных двойных систем и до гравитационных волн. Первое научно обоснованное изображение черной дыры получил французский астрофизик Жан-Пьер Люмине в 1979 году.
Это связано с тем, что активные черные дыры окружены аккреционными дисками — огромными шлейфами материала, извлеченного из газовых облаков и звезд, нагретыми до раскаленных температур в результате трения по спирали в устьях черных дыр. Как струи черных дыр приобретают огромную энергию, необходимую для этого, остается загадкой, но физики использовали общую теорию относительности Эйнштейна, чтобы предположить, что материал мог бы получить ее из магнитных полей космических монстров, если бы они быстро вращались вокруг своих осей. Черные дыры, вероятно, приобрели часть своего вращения с первых дней своего существования в качестве звезд, которые, когда они внезапно схлопнулись внутрь, стали подобны фигуристам, которые тянут руки, чтобы вращаться быстрее. Со временем это вращение, вероятно, стало ускоряться из-за эффекта падения материи со звезд, разорванных черными дырами, или из-за катастрофических столкновений с другими массивными объектами.
Чтобы найти ключ к разгадке этого неуловимого вращения, астрономы обратились к сверхмассивной черной дыре M87, которая использует свою массу в 6,5 миллиардов раз больше солнечной для закрепления целой галактики. Изучая M87 с помощью глобальной сети радиотелескопов с 2000 по 2022 год, астрономы обнаружили, что струи черной дыры тикают взад и вперед, как метрономы, отмечающие 11-летний цикл.
Так, сфотографированный горизонт событий показывает, как материя и свет не могут вырваться за пределы гравитационного воздействия массивной черной дыры. Работы астрономов для получения подобной фотографии начались еще 50 лет назад, отмечает. Тогда астрономы впервые обнаружили невероятный радиоисточник излучения, который оказался настолько мощным, что изменял орбиты ближайших звезд. В ближайшие дни, ученые проекта EHT обнародуют все полученные данные в своем проекте, чтобы они были перепроверны и изучены.
Эти струи колебались всего лишь несколько минут, и это было самыми быстрыми колебаниями такого рода, которое наблюдали астрономы. Но они все еще соответствуют теоретическим предсказаниям, сделанным Альбертом Эйнштейном в его Общей теории относительности. Согласно этой теории, вращающаяся черная дыра настолько массивна, что выгибает окружающее пространство и время внутрь — это явление называется Frame-dragging. Особенность этого эффекта заключается в том, что ось вращения черной дыры не идеально совпадает с осью вращения вокруг нее аккреционного диска, из которого черная дыра поглощает звездный материал. Это приводит к тому, что струи черной дыры мелко колеблются, и именно это было измерено в новом исследовании. Непонятные процессы черных дыр Конкретные процессы, которые вызывают вращение черных дыр пока неизвестны ученым.
Ученые заметили, как «мерцает» черная дыра
| Для черной дыры из галактики М87 выбрали имя | ОТР | Наблюдаемый от черной дыры M87* свет был поляризован местами на 30%, что означает достаточно сильное и структурированное магнитное поле (рис. 6). |
| Ученые впервые показали реальное фото черной дыры | | сверхмассивной черной дыры. |
| Получено новое изображение черной дыры M87* | Сверхмассивная черная дыра M87*, ставшая мировой сенсацией в 2019 году, когда она впервые была сфотографирована, вновь обратила на себя внимание мирового научного сообщества. |
| Черная дыра оказалась совсем маленькой | Сравнение размеров чёрных дыр в галактиках Мессье-87 и Млечный путь. Чтобы получить одно изображение, астрономы собрали около 3,5 петабайта данных с помощью массива радиотелескопов. |
Коронавирус: ВОЗ предупреждал о пандемии еще год назад
- Наши проекты
- Подписка на дайджест
- Правила комментирования
- Курсы валюты:
Сверхмассивная черная дыра в самой удаленной галактике удивила ученых
Статья опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics. В апреле 2019 года был получен первый в истории снимок сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87, а также прозвучало сенсационное сообщение о первом прямом измерении детектировании горизонта событий чёрной дыры в радиодиапазоне в ходе эксперимента Event Horizon Technique EHT , по результатам которого масса чёрной дыры в центре галактики М87 оказалась порядка 6 миллиардов солнечных масс. Учёные ГАИШ МГУ решили проверить, как эта оценка согласуется с оценкой массы по рентгеновским данным методом скалирования спектральных характеристик, и получили неожиданный результат. Учёные использовали технику скалирования, которая основана на подобии физических свойств в процессах аккреции вещества в окрестностях разных чёрных дыр.
Чем отличаются сверхмассивные черные дыры в M87 и Млечном Пути? Сверхмассивная черная дыра, которую EHT продемонстрировал в 2019 году, — гигант, одна из самых массивных известных нам черных дыр. Ее масса в 6,5 миллиарда больше массы Солнца.
Ее дом — гигантская эллиптическая галактика Дева А Мессье 87 в центре сверхскопления Девы, это в 55 миллионах световых лет от Земли. Черная дыра в М87 окружена аккреционным диском и испускает релятивистские джеты — струи заряженных частиц, двигающихся со скоростью, близкой к скорости света. Джеты в M87 хорошо видны во всем диапазоне электромагнитного спектра. Она намного ближе, на расстоянии 27 тысяч световых лет от нас, а ее масса на три порядка меньше, чем у черной дыры в М87 — около 4 миллионов масс Солнца. Но она к нам ближе всего. 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.
Параллельно с этими измерениями студент Джереми Мерфи использовал другой инструмент, из обсерватории Западного Техаса, чтобы исследовать внешние области галактики — так называемое темное гало. Эта область пространства простирается в десятки раз дальше видимой границы галактики и заполнена темной материей, составляющей большую часть ее массы. Ученые давно поняли, что галактики состоят далеко не только из того вещества, которое можно наблюдать в телескоп в различных диапазонах волн. Если бы это было так, то скорость вращения звезд по мере удаления от центра галактик падала бы.
Однако оптические и радионаблюдения показывают, что в большинстве случаев скорости вращения звезд и газа почти не зависят от расстояния до центра, а иногда даже возрастают к краю. Это обстоятельство указывает на то, что бал в большинстве галактик правит не столько видимое барионное вещество, сколько проявляющая себя исключительно гравитационным взаимодействием темная материя. Гигант на заднем дворе Чтобы точно определить массу центральной черной дыры, ученым необходимо принять в расчет все компоненты наблюдаемой галактики. Поэтому изучение внутренних и внешних областей галактики позволяет отдельно оценить вклад звезд, газа и темной материи в общую массу.
Самым загадочным явлением сейчас выступают интенсивные струи энергии, которые извергает М87. Эти яркие струи простираются на 5000 световых лет от её ядра. Сверху показаны свежие данные, а снизу — то, какой мы увидели чёрную дыру впервые четыре года назад. Тем не менее, несмотря на свежие данные, эксперты до сих пор затрудняются сказать, как именно рождаются эти лучи и как чёрная дыра поглощает материю. Астрономы надеются, что в будущем смогут точнее определить массу M87, чтобы лучше понять физику чёрных дыр.