Пять дней назад мы смогли увидеть фото аккреционного диска черной дыры в галактике Messier 87, что находится в созвездии Девы А. Джет — струи плазмы, вырывающиеся из центра черной дыры. У М87 длина джета — около пяти тысяч световых лет. Пять дней назад мы смогли увидеть фото аккреционного диска черной дыры в галактике Messier 87, что находится в созвездии Девы А. Ученые, изучающие сверхмассивную черную дыру в центре галактики M87, раскрыли происхождение мощного джета монстра и впервые сфотографировали джет и его источник вместе.
Ученые заметили, как «мерцает» черная дыра
По данным с телескопа Chandra, остывая, газ движется к центру галактики, где попадает в область притяжения черной дыры. В M87 облака раскаленного черной дырой газа выбрасываются на расстояние около 12 000 световых лет, практически в самый центр галактического кластера.
Долгожданное изображение сверхмассивного объекта в самом центре нашей Галактики получено в рамках международного проекта «Event Horizon Telescope». Астрономы уже давно наблюдают звёзды, обращающиеся вокруг какого-то невидимого, компактного и очень массивного тела в центре Млечного Пути. Изображение было получено международной исследовательской группой — Коллаборацией «Телескоп Горизонта Событий» «Event Horizon Telescope» EHT , которая выполнила наблюдения объекта при помощи глобальной сети радиотелескопов.
В 2019 году астрономы проекта EHT уже представили первую в истории наблюдений фотографию черной дыры, а точнее ее тени, отбрасываемой на светящийся диск из перегретого газа и пыли. Знаменитый гравитационный монстр проживает в сверхгигансткой эллиптической галактике Messier 87 в 54 миллионах световых лет от нас в направлении созвездия Девы.
Эта звезда принадлежит звёздному скоплению, окружающему центральную чёрную дыру.
Применив 3-й закон Кеплера , авторы дали наиболее надёжную и убедительную оценку массы сверхмассивной чёрной дыры в ядре нашей Галактики — около 4 млн масс Солнца. Метод разрешённой кинематики применим к наиболее близким галактикам, для которых угловое разрешение современных телескопов достаточно велико, чтобы увидеть индивидуальные «пробные тела» вблизи центральной сверхмассивной чёрной дыры. Для далёких галактик применяется метод эхокартирования, в котором расстояние «пробного тела» от чёрной дыры и его скорость оцениваются опосредованно.
Если ядро галактики является активным и в его оптическом спектре наблюдаются мощные и широкие линии излучения водорода, гелия и других элементов, то измеряя время запаздывания переменности эмиссионных линий относительно переменности непрерывного спектра, можно оценить характерное расстояние от чёрной дыры газовых облаков, излучающих в линиях. Поскольку большая ширина эмиссионных линий в спектре активного ядра галактики вызвана движениями многих газовых облаков и эффектом Доплера , измеряя ширину линий, можно оценить характерную скорость движения газовых облаков вблизи центральной чёрной дыры. Зная характерное расстояние газовых облаков от чёрной дыры и их характерную скорость, можно оценить массу центральной сверхмассивной чёрной дыры.
Методом эхокартирования оценены массы сотен сверхмассивных чёрных дыр в ядрах галактик. В случае эллиптических галактик , в которых сложно выявить регулярное вращение на фоне больших иррегулярных скоростей звёзд, применяется метод, основанный на построении зависимости дисперсии скоростей движения звёзд от расстояния до центра галактики. Степень нарастания этой дисперсии при приближении к центральной сверхмассивной чёрной дыре характеризует массу чёрной дыры, которая оценивается с применением методов звёздной динамики.
Помимо перечисленных трёх базовых методов, существуют более косвенные и, соответственно, менее надёжные быстрые методы оценки масс сверхмассивных чёрных дыр в ядрах галактик, которые применяются для определения масс большого числа сверхмассивных чёрных дыр и для статистических исследований.
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. По словам астрофизиков, они сумели зафиксировать тень, пролегающую от черной дыры. Исследование говорит о наличии разных мест появления излучения и радиоволн.
Облегчили в сто раз: российские астрофизики определили массу «сфотографированной» чёрной дыры
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. Настоящая граница черной дыры — «горизонт событий» примерно в 2,5 раза меньше тени, которую он отбрасывает.
Снимок подтверждает присутствие черной дыры и дает больше подробностей о том, как работают эти экстремальные космические объекты. Однако они далеко не идентичны. Дыра в Млечном Пути более чем в 1000 раз меньше и менее массивна.
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. Теперь мы понимаем, что тень черной дыры имеет примерно 60 миллионов километров в поперечнике, — это сравнимо с размерами орбиты Меркурия. Кроме того, оба измерения дали согласованные значения массы, которые в свою очередь согласуются с предсказаниями теории относительности. Это позволяет опровергнуть многие но не все альтернативные гипотезы о природе компактного объекта в центре Галактики, например, голую сингулярность , некоторые модели бозонных звезд. 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.
Обсерватории по всему миру сделали множество изображений объекта, которые затем объединили в одно. На картинке нельзя увидеть саму черную дыру, поскольку она абсолютно черная, но на наличие объекта указывает светящийся вокруг нее газ: тёмная центральная область окружена яркой структурой, похожей на кольцо. Снимок фиксирует свет, который искривлен мощной гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее Солнца.
Астрономам удалось сфотографировать магнитные поля черной дыры в М87
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. 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. Сфотографировать черную дыру удалось благодаря проекту Event Horizon, который с 2012 года занимается этими загадочными объектами. Фотография плотного темного ядра черной дыры М87*, обрамленного аморфным светящимся кольцом, попала в заголовки международных СМИ. Это рекорд Итак, пример черной дыры из Messier 87 был предложен для осмысления в качестве разминки. Гигантская галактика М87 в созвездии Девы, находящаяся на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли, привлекает астрофизиков относительной близостью и сверхмассивной чёрной дырой в её центре, которая в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца.
Ученые: «чудовищная» черная дыра M87 вращается!
Масса чёрной дыры в центре галактики М87 оказалась в 100 раз меньше заявленной. Как и черная дыра, обнаруженная внутри М87, Sgr A* изгибает весь свет вокруг себя. Чёрные дыры действительно поглощают вещество и могут разрывать целые. а именно в галактике Messier 87 - удалось сделать благодаря Телескопу горизонта событий. 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. Ученые, наблюдающие за компактным радиоядром M87, узнали больше о природе сверхмассивной черной дыры (СМЧД) этой галактики. Тень чёрной дыры в галактике M87 и улучшенная версия в поляризованном свете / ESO. Это подтверждает теорию, что в центре почти каждой галактики, включая нашу, находится чёрная дыра, которая может быть в миллионы или миллиарды раз массивнее нашего Солнца.
Астрономы получили новый взгляд на черную дыру M87
Наблюдения продолжались на протяжении 10 суток в апреле 2017 года. Тогда ученые смогли расшифровать огромный объем данных. Каждый телескоп собрал по 500 терабайтов информации, на обработку которой ушло два года. Руководитель проекта Шеп Доулман заявил, что полученное изображение черной дыры подтверждает существование горизонта событий — то есть правильность общей теории относительности Эйнштейна. Самым известным в массовой культуре изображением черной дыры стал Гаргантюа в фильме «Интерстеллар». И пользователи неоднократно заметили, что снимок и кадр из фильма частично сходятся.
Но для кого-то первое изображение черной дыры — величайшее открытие, а для кого-то… Вообще, любители науки с интересом восприняли сообщение о первой фотографии черной дыры, хотя и успели друг с другом поспорить о том, что объект на самом деле нельзя сфотографировать. Потом начались диванные баталии о том, что ученые получили фотографии аккреционного диска, а затемнение в центре и есть горизонт событий, откуда не исходит и не отражается свет. Но некоторых пользователей все равно не удалось убедить, что открытие важно. Зажгите свечку Сотрудник отдела релятивистской астрофизики Астрономического института имени Штернберга Константин Постнов объяснил «360», почему черная дыра, которая не позволяет свету выйти, все равно светится. Она не светится.
Светится вещество вокруг нее. Свечка у вас есть, зажгите. Почему горит? Потому что там идет химическая реакция и частички, которые там вылетают, они горячие. Чем горячее, тем белее свет.
То же самое и там.
Джет простирается далеко за пределы галактики, на 4 900 световых лет. За счёт высокой яркости и близости релятивистский джет впервые был открыт именно в М87 ещё в 1918 году. Через сто с лишним лет, в 2019 году, телескоп «Горизонт событий» обнаружил центральный радиоисточник и асимметричную кольцевую структуру, соответствующую ожиданиям общей теории относительности в присутствии сверхмассивной чёрной дыры. Однако её вращение, имеющее решающее значение при формировании и эволюции джетов и галактики, непосредственно не наблюдалось. 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.
Наконец-то человеки могут практически воочию убедиться, что черные дыры существуют. Но стоило тайному стать явным, как человечество взялось за любимое дело. На самом деле, это не один телескоп, а целая сеть из восьми обсерваторий, расположенных в разных уголках мира, но работающих сообща. На то, чтобы их объединить, ушло семь лет. Все они наблюдали за центром гигантской галактики под названием Мессье 87, или М87, или Дева A, до которого от нас примерно 55 миллионов световых лет. Со вторым все понятно — это наша родная черная дыра, которая располагается в центре Млечного пути, и до нее от нас около 26 тысяч световых лет. Почему же тогда звездой решили сделать далекую никому не известную провинциалку? Все оказалось прозаично: черная дыра в центре нашей Галактики двигается; поле зрения телескопа, мягко говоря, не ахти, поэтому сначала проще сфокусироваться на дальнем объекте.
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.
Опубликованы 10 лет наблюдений за первой в истории сфотографированной черной дырой M87*
Сверхмассивные черные дыры, которые могут быть в миллиарды раз тяжелее Солнца, представляют собой серьезную проблему для ученых. Эти космические монстры поглощают все вокруг себя, включая свет, что делает практически невозможным сбор информации изнутри. Однако исследователи изучают различные свойства черных дыр, и одним из таких свойств является их вращение. До сих пор прямых наблюдений спина черных дыр не проводилось из-за трудностей, связанных с этим. 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.
Однако, поскольку невозможно охватить телескопами всю поверхность Земли, в данных возникают пробелы, как недостающие части головоломки. Ширина кольца на изображении теперь меньше примерно в два раза, что будет сильным ограничением для наших теоретических моделей и тестов гравитации». PRIMO, что означает интерферометрическое моделирование с главными компонентами principal-component interferometric modeling , было разработано членами коллаборации EHT.
PRIMO опирается на dictionary learning, ветвь машинного обучения, которая позволяет компьютерам генерировать правила на основе больших наборов обучающих материалов. Например, если компьютер получает серию различных изображений яблок — при достаточном обучении — он может определить, является ли неизвестное изображение яблоком или нет. Помимо этого простого случая, универсальность машинного обучения была продемонстрирована множеством способов: от создания произведений искусства в стиле эпохи Возрождения до завершения незавершенного произведения Бетховена. Так как же машины могут помочь ученым создать изображение черной дыры? Исследовательская группа ответила именно на этот вопрос.
Следовательно, темная материя тут ни при чем. Строго говоря, саму черную дыру невозможно увидеть, однако ее тень хорошо различима на фоне поглощаемого черной дырой вещества. Еще не так давно, в 2013 году, говоря о свойствах черных дыр, ученые предпочитали использовать сослагательное наклонение: «По разным оценкам, кандидатов в черные дыры существует несколько десятков… И почти все такие кандидаты в черные дыры 20—30 обнаружены в нашей Галактике.
Массы компактных объектов могут быть от трех до 12 солнечных масс и даже более». В 2019 году астрофизики смогли впервые сфотографировать черную дыру в центре галактики М87. Но один раз — не факт. Факт — объективное и повторяющееся событие или феномен.
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. Это показало, что черная дыра прецессировала или раскачивалась вокруг своей оси во время вращения, подобно волчку.
Помимо еще одного подтверждения теории Эйнштейна, открытие вращения черной дыры порождает ряд интересных вопросов. Среди них есть те, которые касаются того, какие катастрофические события могли вызвать такое быстрое вращение, а также возможности открытия фотонных сфер — слабого светового кольца, окружающего черную дыру, которое могло бы дать важные подсказки в теории квантовой гравитации. Спасибо, что читаете «Капитал страны»!
Опубликован первый в истории снимок черной дыры
Знаменитое изображение черной дыры в центре галактики M87, которую иногда называют «оранжевым пончиком», впервые улучшили с помощью машинного обучения. Знаменитое изображение сверхмассивной черной дыры в центре M87 впервые официально преобразилось с помощью машинного обучения. 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.
Астрономам удалось сфотографировать магнитные поля черной дыры в М87
| Астрофизики впервые показали изображение черной дыры | Черные дыры звездной массы — с массой от нескольких десятых до нескольких десятков Солнц — встречаются чаще всего. |
| Производят звук и не всасывают объекты: что мы знаем о черных дырах | Первый снимок черной дыры в галактике М87 позволил измерить видимый диаметр ее кольца — 42 микросекунд дуги. |