Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары.
Черную дыру M87 и ее массивный джет впервые в истории сфотографировали вместе
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.
Исследование говорит о наличии разных мест появления излучения и радиоволн. Теперь специалисты поставили перед собой новую задачу — найти механизм, отвечающий за возникновение вспышек. М87 располагается в созвездии Девы и представляет собой сверхгигантскую эллиптическую галактику. Она находится от Земли на расстоянии в 53,5 миллиона световых лет. В центре расположилась описанная выше черная дыра, которая делает ядро М87 активным.
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.
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»! Получайте первыми самые важные новости в нашем Telegram-канале или Вступайте в группу в « ВКонтакте » или в « Одноклассниках » Комментировать без регистрации.
Астрофизики МГУ определили массу чёрной дыры в центре галактики М87
Наблюдаемый от черной дыры M87* свет был поляризован местами на 30%, что означает достаточно сильное и структурированное магнитное поле (рис. 6). 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*. 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. Ученые назвали черную дыру в центре галактики М87 «Поэхи» (Powehi), сообщает CNN.
Первая настоящая фотография сверхмассивной черной дыры
Ранее предполагалось, что галактики и скопления галактик собираются в том месте, где уже есть большая масса темной материи. Теперь в распоряжении астрофизиков есть фото, на котором отчетливо видна тень горизонта событий. 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.
Яркие джеты — струи энергии и вещества, истекающие из ядра галактики M87 и простирающиеся как минимум на 5000 световых лет от центра галактики. Результаты исследований базируются на наблюдениях проведенных в апреле 2017 года. В ходе исследований было выявлено, что излучение темно-оранжевого цвета проникает через магнитное поле, окружающее диск черной дыры. Границы поля можно достаточно точно измерить и нанести на карту. Рассмотреть линии магнитного поля исходящего из черной дыры, астрономы смогли после использования аналогов поляризованных солнцезащитных очков. В результате была измерена напряженность магнитного поля в непосредственной близости от черной дыры, определены параметры плазмы и создана карта силового поля. Плотность плазмы на границе черной дыры составляет 104-7частиц в кубическом см. Наблюдения показали, что магнитные поля на окраине черной дыры достаточно сильны и способны отталкивать горячий газ, не позволяя ему быть поглощенным гравитационным притяжением.
И ученым удалось увидеть эту дыру в действии. Можно говорить, что у черных дыр подобного типа есть удивительно мощный контроль над эволюционными процессами галактик, в которых они живут.
В случае с M87 действие черной дыры распространяется даже за пределы ее галактики на часть соседнего галактического кластера, поэтому со стороны выброс раскаленного газа действительно похож на работу мощного вулкана", - говорит астроном Норберт Вернет.
Подробнее см. Первое в истории изображение сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики было опубликовано в 2019 году. Это эллиптическая галактика M87 на расстоянии 50 миллионов световых лет. На небесной сфере она находится в созвездии Девы, и её даже можно рассмотреть в бинокль звёздная величина составляет 8,6m. Под «изображением» чёрной дыры понимается снимок её аккреционного диска, то есть звёздного и газопылевого вещества в окрестностях, которое, притягиваясь к сверхмассивному объекту, проявляет себя в виде излучения разных диапазонов. В центральной части такого диска находится тень — тёмное пятно, которое и указывает на присутствие чёрной дыры. Но для подтверждения или опровержения столь радикальных выводов, видимо, нужно подождать мнения большего числа специалистов. Астрономы почти пятьдесят лет подозревали, что сверхмассивный и компактный объект в центральной части Галактики существует. 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.
Астрофизики МГУ определили массу чёрной дыры в центре галактики М87
Одна часть диска кажется ярче, другая — более тусклой. Но зоны яркости заметно меняются с течением времени. 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.
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.
Световое кольцо осталось того же размера, что предсказывалось общей теорией относительности. Тень черной дыры возникает в результате сильного гравитационного поля, создающего область, которую свет не может покинуть. Вместе с тем это же поле создает гравитационную линзу, которая искривляет и усиливает проходящий мимо свет, что создает светящееся кольцо. Это кольцо видно независимо от угла, под которым наблюдается черная дыра.
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.
Ученые получили первый в истории снимок черной дыры в центре Млечного Пути
Однако наиболее интригующей целью проекта «Event Horizon Telescope», старт которому был дан в 2012 году, являлось получение снимка центральной сверхмассивной черной дыры Млечного Пути. Сверхмассивную черную дыру в центре галактики M87 сфотографировали в поляризованном свете, что позволило ученым впервые измерить поляризацию на самом краю – Самые лучшие и интересные новости по теме: Космос, лонгрид, м87 на развлекательном портале Сверхмассивная черная дыра находится в самом сердце далекой галактики M87, где она медленно питается космической пылью, газом и другим звездным материалом. 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*.
Учёные опубликовали первый снимок чёрной дыры в центре нашей галактики
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). Если пончик в руках исследовательницы, представившей открытие, сопоставить по размеру с нашей чёрной дырой, то чёрная дыра галактики M87 будут размером со спортивный стадион. Изображение центральной черной дыры М87, обрамленной аморфным светящимся кольцом, попало в топы практически всех новостных агентств в апреле 2019 года.
3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики
Измерять скорость движения звезд вблизи центра галактики — сложнейшая задача. Потому что видеть их напрямую не позволяют пылевые облака — нужно использовать инфракрасный диапазон. Генцель и Гез задействовали крупнейший на тот момент телескоп Кека, расположенный на Гавайских островах, и применили адаптивную оптику, поскольку расстояние этих звезд от описанного ими компактного объекта, если мы смотрим с Земли, измеряется десятыми и сотыми долями угловых секунд. Нестационарность земной атмосферы размывает изображение, и поэтому объекты, расположенные так близко, сливаются. Ученые применили хитрую технику, которая позволяет достичь высокого углового разрешения телескопа — метод спекл-интерферометрии, рассказывает Черепащук: «Благодаря этому они смогли проследить за каждой звездой вблизи объекта, а там их несколько десятков. И смогли определить не только скорость, но и направления движения. А у двух звезд они даже померили орбиты. Получив эти параметры, вы можете определить массу центрального притягивающего объекта. Вот они это и сделали. Но в то же время они не доказали наличие горизонта событий у этого объекта.
Ученые утверждают, что это следствие гравитационного взаимодействия между вращающейся черной дырой, которая, как считают, массивнее Солнца в 6,5 миллиарда раз, и аккреционным диском материала, окружающего ее, предоставляя неоспоримые доказательства ее вращения. Согласно новому исследованию, струя меняет свое направление примерно на 10 градусов каждые 11 лет. Результаты этого исследования согласуются с теоретическими моделями, разработанными на суперкомпьютерах, и помогают лучше понимать, как формируются и эволюционируют черные дыры, превращаясь в самые ужасные объекты во Вселенной. Черные дыры и предсказания Эйнштейна В 2019 году астрономы заметили джеты, которые выходили из черной дыры ближе к нам, на расстоянии примерно 8000 световых лет от Земли. 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.
На сегодняшний день самой "увесистой" считается дыра в центре далекого квазара OJ 287, ее масса равна 18 млрд масс Солнца. Хотя черные дыры становятся объектом исследований ученых, а сам термин уже стал на научных конференциях и в СМИ достаточно обыденным, формально черные дыры до сих пор считаются гипотетическими небесными объектами.
Возможность существования дыр вытекает из общей теории относительности, однако до сих пор об их свойствах судят по косвенным наблюдениям — влиянию на окружающие их объекты и свет. Увидеть дыру «До сих пор нет ни одного прямого доказательства существования черных дыр. Никаких, абсолютно никаких наблюдательных проявлений. Просто все другие объяснения исключаются», -- добавил Гебхардт. В будущем, используя сеть наземных телескопов, ученые надеются сфотографировать тень черной дыры М-87, отбрасываемую на окружающий ее газовый диск. Это стало бы первым прямым доказательство существования подобных объектов.
Согласно новому исследованию, струя меняет свое направление примерно на 10 градусов каждые 11 лет. Результаты этого исследования согласуются с теоретическими моделями, разработанными на суперкомпьютерах, и помогают лучше понимать, как формируются и эволюционируют черные дыры, превращаясь в самые ужасные объекты во Вселенной.
Черные дыры и предсказания Эйнштейна В 2019 году астрономы заметили джеты, которые выходили из черной дыры ближе к нам, на расстоянии примерно 8000 световых лет от Земли. 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.
Мы только что получили беспрецедентные новые изображения сверхмассивной черной дыры M87*
| Облегчили в сто раз: российские астрофизики определили массу «сфотографированной» чёрной дыры | Черные дыры производят звук. Когда черная дыра втягивает что-то, ее горизонт событий заряжает частицу близко к скорости света, производя звук. |
| Астрофизики изучили структуру черной дыры в галактике М87 » Актуальные новости | 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. |
| Облегчили в сто раз: российские астрофизики определили массу «сфотографированной» чёрной дыры | 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. |
Астрофизики впервые показали изображение черной дыры
| Первый снимок чёрной дыры в центре нашей Галактики | Масса чёрной дыры в центре галактики М87 оказалась в 100 раз меньше заявленной. |
| Черная дыра оказалась совсем маленькой | Черная дыра — это гораздо больше, чем то, что мы видим на увеличенном изображении тени и ореола M87* наверху. Сверхмассивная черная дыра активна, поглощает материал из горячего диска пыли и газа вокруг себя. |
| Опубликованы многоволновые изображения черной дыры в галактике М87 | Известно, что черная дыра M87 имеет аккреционный диск, подающий в нее вещество, и джет, выбрасывающий вещество со скоростями, близкими к скорости света. |
| Черную дыру M87 и ее массивный джет впервые в истории сфотографировали вместе | 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. |
Опубликован первый в истории снимок черной дыры
| Первое в истории изображение черной дыры уже стало мемом | Эта черная дыра называется Мессье 87 или Дева А, она находится на расстоянии около 53 миллионов световых лет от Земли. Масса Мессье 87 превышает массу Солнца в шесть с половиной миллиардов раз. |
| Получено первое изображение черной дыры в центре Млечного Пути | ИноСМИ) сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87 совершает периодические колебания с периодом около 11 лет и амплитудой в примерно 10 градусов. |
Черную дыру M87 и ее массивный джет впервые в истории сфотографировали вместе
По словам авторов разработки, они черпали вдохновение у природы, а именно у растений. Читать дальше Мошенники нашли новый способ воровства Телеграм-аккаунтов Компания F. Она напоминает некоторые уже известные методы мошенничества, но, по мнению экспертов, опасна даже для опытных пользователей. В результате ученые смогли впервые провести замеры поляризации, подтверждающей существование магнитных полей в непосредственной близости от края черной дыры. Результаты наблюдений станут важным этапом в объяснении природы происхождения высокоэнергетических джетов — струйных выбросов из ядра галактики M87, расположенной на расстоянии в 55 миллионов световых лет от Земли. По заявлению астрономов EHT в руки ученых попал очередной факт способный пролить свет на поведение магнитных полей в непосредственной близости от черной дыры и приоткрыть завесу тайны «…формирования мощнейших джетов, выходящих далеко за пределы галактики» на 5000 световых лет от ее центра. Черные дыры являются одними из самых ярких объектов во Вселенной, что можно объяснить происходящими за пределами горизонта событий процессами гравитационного поглощения аккреционным диском огромных масс материи.
Весь этот процесс сопровождается излучением перпендикулярно оси черной дыры джетов, которые излучают световой поток, превышающий свет, исходящий от самого диска.
Она была первой черной дырой, которую удалось сфотографировать. Изображение получил телескоп Event Horizon Telescope EHT , состоящий из сети обсерваторий, разбросанных по четырем континентам, которые исследовали эту черную дыру в 2017 году на длине волны 1,3 миллиметра. Результаты обработки данных были обнародованы в 2019 году. Гравитация черной дыры искривляла лучи света, создавая форму кольца, как и ожидалось из общей теории относительности Альберта Эйнштейна.
Но, хотя у астрофизиков были теории, не было четкого понимания — на основании только этого изображения — относительно происхождения излучения.
Там дыра. Что астрономы увидели в центре Млечного Пути Там дыра. Что астрономы увидели в центре Млечного Пути Полвека назад астрономы впервые высказали гипотезу, что в центре нашей Галактики находится сверхмассивная черная дыра.
В подтверждение этой версии говорит множество данных, даже масса этого компактного и не излучающего объекта подсчитана, но только вчера, 12 мая 2022 года, мы смогли в лицо увидеть тьму в самом сердце Млечного Пути. Телескоп горизонта событий Event Horizon Telescope, EHT — это более 300 ученых и десяток радиообсерваторий, объединенных в одну глобальную сеть, которая работает как один огромный радиотелескоп. Его задача, как видно из названия, — как можно более детально исследовать сверхмассивные черные дыры, с таким угловым разрешением, при котором можно увидеть их горизонт событий. Свой первый результат EHT представил в 2019 году — тогда коллаборация получила снимок тени черной дыры в центре галактики M87 мы рассказывали об этом в материале «Заглянуть за горизонт».
Однако данные, необходимые, чтобы построить это изображения, астрономы получили еще весной 2017 года. Два года ушло на калибровку данных, разработку моделей и новых методов построения изображений. Почему на то, чтобы показать его, ученым понадобилось еще три года? 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.
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. Именно эти снимки показали, что, помимо известной постоянной морфологии струи с уярчением к краям, за эти годы можно увидеть изменение позиционного угла направления струи. Для описания наблюдаемой эволюции направления джета авторы работы использовали модель, в которой ось вращения аккреционного диска немного наклонена к оси вращения чёрной дыры Рисунок 2. Вращение массивной чёрной дыры влияет на окружающее пространство-время, приводя к прецессии аккреционного диска, которая распространяется и на джет из-за тесной связи между ним и аккреционным диском. Рисунок 2. Схематическое изображение модели наклонного аккреционного диска.
Первый снимок черной дыры
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. На пресс-конференции Европейской Южной обсерватории были представлены результаты проекта EHT (Event Horizon Telescope) — первое изображение сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики М87. Сверхмассивную черную дыру в центре галактики M87 сфотографировали в поляризованном свете, что позволило ученым впервые измерить поляризацию на самом краю – Самые лучшие и интересные новости по теме: Космос, лонгрид, м87 на развлекательном портале Если пончик в руках исследовательницы, представившей открытие, сопоставить по размеру с нашей чёрной дырой, то чёрная дыра галактики M87 будут размером со спортивный стадион.