Наблюдения показали, что, возможно, сверхмассивная чёрная дыра находится не в центре М 87, а в стороне от него, на расстоянии 82 световых лет. Если пончик в руках исследовательницы, представившей открытие, сопоставить по размеру с нашей чёрной дырой, то чёрная дыра галактики M87 будут размером со спортивный стадион.
Первое в истории изображение черной дыры уже стало мемом
По данным, полученным с различных телескопов, M87 буквально переполнена горячим газом и имеет значительный фон излучения в рентгеновском диапазоне. 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.
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.
Поскольку характеристики излучения черной дыры различаются в каждом диапазоне электромагнитной волны, то сбор данных о черной дыре в разных диапазонах углубит понимание людьми ее природы, что позволит ученым провести исследования в некоторых наиболее важных и сложных областях астрофизики и попытаться найти ответы на многие загадки Вселенной, такие как происхождение энергетических частиц, называемых «космическими лучами», которые постоянно облучают Землю из космоса.
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.
Эта фотография не только красивая, но ещё и очень информативная, поскольку она выявила центральную область, которая оказалась темнее, чем мы думали изначально. Ширина кольца на изображении также оказалась меньше, чем считалось раньше, а беспрецедентное качество картинки удалось получить при помощи искусственного интеллекта PRIMO. Технология PRIMO основана на методе, который позволяет компьютерам генерировать правила при помощи обучающего материала.
Например, если компьютеру показывают несколько разных фотографий бананов, после обучения он сможет определить, изображены ли на картинке фрукты. В целом PRIMO позволяет компенсировать недостающую информацию о наблюдаемом объекте, что машина и сделала, проанализировав 30 000 изображений чёрных дыр.
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. Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары. Астрофизики провели исследование черной дыры, расположенной в галактике М87 в созвездии Девы. Им удалось изучить структуру ее струй.
Посмотрите на сверхмассивную черную дыру в центре Млечного пути
| Производят звук и не всасывают объекты: что мы знаем о черных дырах | Ученые, наблюдающие за компактным радиоядром M87, узнали больше о природе сверхмассивной черной дыры (СМЧД) этой галактики. |
| Ученые: «чудовищная» черная дыра M87 вращается! | Гигантская галактика М87 в созвездии Девы, находящаяся на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли, привлекает астрофизиков относительной близостью и сверхмассивной черной дырой в ее центре, которая в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца. |
| Получено первое изображение черной дыры в центре Млечного Пути | (Перенаправлено со сверхмассивной черной дыры M87*). |
Первый снимок черной 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.
Но если это не она, то тогда это примерно 40 черных дыр звездной массы, втиснутых в пространство диаметром всего одна десятая светового года. Иначе наблюдаемый эффект не объяснить. Довольно нестабильная конструкция. Другой вариант: возможно, существует звездный механизм, о котором мы попросту ничего не знаем, по крайней мере, в рамках современной физики». Также по теме.
Спитцера, черная дыра не разрешается. Она окружена падающим на нее веществом, которое дает энергию релятивистским джетам, выбрасываемым из центра активной галактики M87. Полученное Телескопом горизонта событий изображение М87 было переобработано, чтобы показать более четкий вид знаменитой сверхмассивной черной дыры. Это изображение позволяет ученым лучше понимать физические процессы, происходящие вокруг черной дыры, и может привести к новым открытиям в области астрофизики. Это может привести к новым открытиям в области астрофизики и помочь нам лучше понять эволюцию галактик и вселенной в целом".
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»!
Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?
Сверхмассивные черные дыры могут остановить звездообразование, потому что их рост высвобождает огромное количество высокоэнергетического излучения, которое может нагревать галактики и вытеснять газ из них. Ученые, изучающие сверхмассивную черную дыру в центре галактики M87, раскрыли происхождение мощного джета и впервые сфотографировали и джет, и его источник вместе. Наблюдаемый от черной дыры M87* свет был поляризован местами на 30%, что означает достаточно сильное и структурированное магнитное поле (рис. 6).
Первое в истории изображение черной дыры уже стало мемом
Научный коллектив астрономов интернационального проекта Event Horizon Telescope (EHT, Телескоп горизонта событий), который является автором первой в мире фотографии черной дыры в центре галактики Messier 87 (M87) в созвездии Девы. ИноСМИ) сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87 совершает периодические колебания с периодом около 11 лет и амплитудой в примерно 10 градусов. Черная дыра M87* наблюдалась с помощью первых прототипов EHT, телескопы которых были расположены в трех географических точках в 2009–2012 годах и в четырех точках в 2013 году. M 87 — вторая по яркости галактика в Скоплении Девы и одна из самых массивных галактик в Местном сверхскоплении галактик (также известном как Сверхскопление или Суперкластер Девы). ОКАЗАТЬ ПОДДЕРЖКУ С КОСМОСА.
Ученые впервые показали реальное фото черной дыры
Это затрудняет точную визуализацию газа, кружащегося вокруг дыры, поскольку он движется по орбите за считанные минуты, в то время как у М87 на это уходят дни или даже недели. И хотя этот объект в 4 миллиона раз массивнее Солнца, аналог М87 в миллиарды раз массивнее. Для получения изображений в течение нескольких ночей команде понадобилась сеть радиообсерваторий телескопа "Горизонт событий".
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. Было бы неплохо понять, почему М87 такая особенная и что вообще определяет аппетит таких опасных объектов, как крупная черная дыра. Дело в том, что черные дыры, по сути, ключевые действующие лица в окружающей нас Вселенной.
Если взглянуть на почти все известные галактики, в центре каждой из них лежит сверхмассивная черная дыра и в нашем Млечном Пути — тоже. И они там вовсе не для красоты: тяготение таких сверхмассивных объектов «собирает» вокруг себя ядро каждой галактики и в конечном счете саму галактику. Без черной дыры в центре материя не могла бы быстро собраться в достаточно плотные структуры.
А значит, и образование звезд, и эволюция планетных систем шли бы куда медленнее. Из этого легко понять, зачем нужно изучать черные дыры: чтобы понимать, как работает Вселенная вокруг нас, надо знать, как работает главный «сборочный механизм» в ее галактике. Черную дыру в центре галактики М87 удалось снять с высоким качеством потому, что эта дыра очень активно «глотает» вещество и перед приемом «пищи» сильно ее нагревает трением частиц поглощаемого вещества друг о друга.
Бублик этой материи от нагрева дает жесткое рентгеновское излучение, а вверх и вниз от черной дыры бьют струи горячей плазмы, разогнанной до десятков и сотен тысяч километров в секунду.
Первое же в истории изображение черной дыры было опубликовано в апреле 2019 года. Тогда в ходе долгих наблюдений за этим загадочным космическим явлением учёным удалось запечатлеть эту же черную дыру в галактике М87. Данные были собраны группой из 760 ученых и инженеров из почти 200 учреждений, охватывающих 32 страны и региона, и с использованием 19 земных и космических обсерваторий по всему миру. Наблюдения были сосредоточены с конца марта по середину апреля 2017 года.
А физика процесса аккреции такова, что при этом от полюсов чёрной дыры, то есть перпендикулярно плоскости диска, вылетают мощнейшие струи того же притянутого вещества, так называемые релятивистские струи. И одна из этих струй из центра М 87 смотрит в нашу сторону — вот она. Релятивистская струя плазмы, идущая от сверхмассивной чёрной дыры в центре М 87. Астрономы сравнили знаменитую самую первую фотографию центра М 87 с той, которая была получена год спустя. Заметна достаточная разница. Самая яркая область сместилась на 30 градусов против часовой стрелки. Именно в этом направлении, как установили учёные, и идёт вращение диска. Как они объясняют, наиболее яркая его область — это та, где вещество несётся по направлению к нам, а более тусклая, соответственно, — где движется от нас. Дело в том, что при движении излучающего свет объекта к нам длина волны этого света делается короче, то есть смещается в сторону синего света, что называется синим смещением. И наоборот, удаляющийся объект кажется более красным, более тусклым, потому что длина его световых волн увеличивается. Это красное смещение.
Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом?
| Сверхмассивные чёрные дыры | M 87 — вторая по яркости галактика в Скоплении Девы и одна из самых массивных галактик в Местном сверхскоплении галактик (также известном как Сверхскопление или Суперкластер Девы). ОКАЗАТЬ ПОДДЕРЖКУ С КОСМОСА. |
| Первый снимок черной дыры | Наука и жизнь | 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. |
| Сверхмассивная черная дыра в самой удаленной галактике удивила ученых | Черная дыра в М87 окружена аккреционным диском и испускает релятивистские джеты — струи заряженных частиц, двигающихся со скоростью, близкой к скорости света. |
| Самая тяжелая черная дыра живет на заднем дворе Млечного Пути | Сравнение фотографии M87, первой черной дыры, когда-либо сфотографированной, и Стрелец A*, по сравнению с размерами Солнечной системы. |
Что на самом деле показали ученые?
- Что это за «тень» такая?
- Первая настоящая фотография сверхмассивной черной дыры
- Telegram: Contact @spbguap
- Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом? | 360°
- Ученые получили первый в истории снимок черной дыры в центре Млечного Пути
Газета «Суть времени»
- Ученые: «чудовищная» черная дыра M87 вращается!
- Мы только что получили беспрецедентные новые изображения сверхмассивной черной дыры M87* - RW Space
- Впервые получен снимок черной дыры, испускающей мощный джет
- Опубликован первый снимок гигантской черной дыры в Млечном Пути
- Газета «Суть времени»
Первый снимок черной дыры
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.
Расстояние до сверхмассивной чёрной дыры — 27 тысяч световых лет.
Чёрная дыра в центре Млечного Пути стала второй, изображение тени которой смог получить Телескоп горизонта событий. Открытие позволило астрономам окончательно доказать существование чёрной дыры в центре нашей галактики.
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.
Собрать паззл из снимков «нашей» чёрной дыры оказалось значительно труднее. Газ вблизи чёрной дыры движется со скоростью, близкой к скорости света. Характерное время обращения вокруг значительно более скромной дыры в Стрельце — это минуты. Для сбора итогового снимка потребовалось пять лет работы коллаборации EHT более 300 специалистов из 80 научных учреждений разных стран с использованием суперкомпьютеров.
Полученные кадры являются крайне важными для многих научных отраслей, в том числе, являются очередным доказательством, подтверждающим теоретические основы природы Общей Теории Относительности. 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.
Первое в истории изображение черной дыры уже стало мемом
В центре большинства галактик находятся сверхмассивные черные дыры, объясняют ученые. Они поглощают материю, расположенную в непосредственной близости от них. Известно, что они также могут выпускать мощные струи материи, выходящие за пределы галактик. Но как именно это происходит, остается загадкой. Чтобы изучить это напрямую, нам нужно наблюдать происхождение джета, расположенного как можно ближе к черной дыре".
На впервые опубликованном снимке как раз и запечатлен такой момент: основание джета соединяется с веществом, вращающимся вокруг сверхмассивной черной дыры.
Ученые объединили мощности восьми длинноволновых радиотелескопов в разных точках планеты в один большой радиотелескоп-интерферометр, поскольку сеть радиотелескопов лучше всего подходит для подобных наблюдений. Телескоп горизонта событий получил свое название в честь границы черной дыры - "горизонта событий", границы пространства-времени, которое окружает черную дыру и является так называемой точкой невозврата.
Член научного комитета EHT Лучано Реццола из университета Гёте в Германии отметил, что полученное изображение подтверждает существование горизонта событий, то есть доказывает правильность общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Считается, что черная дыра представляет собой объект с такой сильной гравитацией, что даже свет не может отдалиться от него на бесконечное расстояние и из черной дыры не может выбраться никакое тело. Концепция таких объектов связана с современным взглядом на гравитацию, общей теорией относительности Эйнштейна, и представлением тяготения в ней через искривление пространства-времени.
Это явление, предсказываемое общей теорией относительности Эйнштейна, никогда раньше не наблюдалось", - объясняет глава Научного совета EHT Хайно Фальке из университета Рэдбуд в Нидерландах. Именно она и позволила нам измерить гигантскую массу черной дыры в M87. Куда смотрел телескоп Чтобы исследовать окрестности сверхмассивных черных дыр они являются сравнительно маленькими астрономическими объектами в центрах каждой галактики, ученые направили сеть радиотелескопов на черную дыру в центре эллиптической галактики Messier 87 M87 в созвездии Девы, она находится на расстоянии 55 млн световых лет от Земли.
По словам Хайно Фальке, ученые решили сосредоточиться на галактике M87, поскольку черная дыра в центре нашей Галактики двигается, а поле зрения телескопа ограниченно.
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? Только черная дыра. Если есть пара черных дыр, то, сливаясь, они будут порождать гравитационно-волновой всплеск. И в 2015 году впервые были обнаружены такие всплески гравитационного излучения.
Это последний на сегодняшний день хороший способ поиска черных дыр. Его не видно, но если он надевает на себя одежду, мы видим одежду. Если пытается скрыться, то можно обсыпать его мукой или заметить следы. Черные дыры изучают примерно тем же способом. Ученые не видят горизонт событий и не видят недра черной дыры, поскольку ничто не может пересечь горизонт обратно в нашу сторону. Но они изучают поведение вещества вокруг. То, что принято называть фотографией черной дыры, на самом деле — изображение вещества, движущегося вокруг черной дыры. Но в центре действительно возникает темная область, поскольку там находится черная дыра, из которой не может исходить свет.
Первая фотография черной дыры Фото: NASA По большей части черные дыры — маленькие объекты, находящиеся очень далеко от нас. Разглядеть черноту внутри яркой области удалось всего в одном случае. Для качественного снимка нужна была самая большая черная дыра в центре относительно близкой галактики. Дальше встала техническая задача — получить изображение с достаточной детализацией.
Ее сильное гравитационное поле притягивает окружающее вещество, которое затем падает на черную дыру и образует аккреционный диск. Вещество в аккреционном диске нагревается до очень высоких температур и испускает яркий свет, который можно увидеть на инфракрасном изображении галактики М87. Изображение, полученное космическим телескопом им. Спитцера, показывает, что М87 выглядит как облако, без выраженных деталей структуры. Однако на изображении видны детали релятивистских джетов, выбрасываемых из центральной области галактики.
Джеты протянулись на тысячи световых лет и создают яркие световые следы в галактике.