Видео «полёта» к чёрной дыре. Сравнение чёрных дыр Стрелец A* и M87*. 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. Изображение тени сверхмассивной черной дыры в ядре галактики M 87, полученное в радиодиапазоне с помощью Event Horizon Telescope (2019). Сфотографировать черную дыру удалось благодаря проекту Event Horizon, который с 2012 года занимается этими загадочными объектами.
Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары
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. 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. 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: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары
Теперь же с помощью машинного обучения мы убедились, что уместнее называть эту чёрную дыру «тощим пончиком» из-за её очертаний. 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.
Впервые ученые сфотографировали джет и его источник вместе. Также астрофизики больше узнали о компактном радиоядре M87. Читайте «Хайтек» в Ученые, наблюдающие за компактным радиоядром M87, узнали больше о природе сверхмассивной черной дыры СМЧД этой галактики. Они наблюдали, как массивный джет поднимается из центра черной дыры.
Телескопы, участвующие в EHT-наблюдениях за черной дырой в центре галактики Messier 87. Credit: M. Wielgus, D. Хотя при построении изображений не делается никаких предположений о морфологии источника, при моделировании данные сравниваются с семейством геометрических шаблонов, в данном случае с кольцами неоднородной яркости.
Затем используется статистическая структура, чтобы определить, согласуются ли данные с такими моделями, и найти наиболее подходящие параметры модели. Диаметр тени черной дыры остался в соответствии с предсказанием Общей теории относительности Эйнштейна для черной дыры с массой 6,5 миллиардов масс Солнца. Иллюстрация показывает соответствие измеренного диаметра кольца и колебания ориентации.
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. Как сама черная дыра, так и вещество вокруг могут вращаться», — говорит Моника Мощибродская Monika Moscibrodzka.
3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики
| Раскрыт сенсационный секрет черной дыры M87* | Изображение центральной черной дыры М87, обрамленной аморфным светящимся кольцом, попало в топы практически всех новостных агентств в апреле 2019 года. |
| Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом? | 360° | Астрофизики провели исследование черной дыры, расположенной в галактике М87 в созвездии Девы. Им удалось изучить структуру ее струй. |
| Опубликованы 10 лет наблюдений за первой в истории сфотографированной черной дырой M87* - Ин-Спейс | Знаменитое изображение черной дыры в центре галактики M87, которую иногда называют «оранжевым пончиком», впервые улучшили с помощью машинного обучения. |
Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары
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. Как светят те остатки несчастных звёздочек, коих затянуло в чёрную дыру, что расположена в центре эллиптической галактики M87. Черные дыры производят звук. Когда черная дыра втягивает что-то, ее горизонт событий заряжает частицу близко к скорости света, производя звук. 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. черная дыра в центре галактики М87. Черная дыра, получившая название M87, является наиболее изученной черной дырой на сегодняшний день и первой, изображение которой было непосредственно получено в 2019 году. Ее тень в форме «бублика» увенчана нечетким ореолом света.
Опубликован первый в истории снимок черной дыры
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. Знаменитое изображение черной дыры в центре галактики M87, которую иногда называют «оранжевым пончиком», впервые улучшили с помощью машинного обучения. 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. Ученые назвали черную дыру в центре галактики М87 «Поэхи» (Powehi), сообщает CNN.
Опубликованы 10 лет наблюдений за первой в истории сфотографированной черной дырой M87*
Факт — объективное и повторяющееся событие или феномен. И вот — снимок черной дыры, вернее горизонта событий вокруг нее, буквально у нас под боком, в центре Млечного Пути. Как выглядит наша черная дыра и чем отличается от М87? Однако ее размер для телескопов всего 52 миллионные доли угловой секунды. Здесь-то и пригодился Event Horizon Telescope. По сути, EHT — это объединенная сеть из восьми обсерваторий по всему миру, чьи радиотелескопы синхронизированы по сверхточным атомным часам. Вся эта сеть работает как единый телескоп диаметром 10 тыс.
Однако вокруг нее присутствует светящийся газ.
Темная центральная область на кадре называется тенью. Снимок зафиксировал свет, искривленный гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее Солнца. Черная дыра в центре Млечного Пути.
Если вы думаете об этом как об огнедышащем монстре, раньше мы могли видеть дракона и огонь, но теперь мы можем видеть дракона, дышащего огнем ». Использование множества различных телескопов и инструментов дало команде более полное представление о структуре сверхмассивной черной дыры и ее струи, чем это было возможно ранее с помощью EHT, и для создания полной картины требовались все телескопы. Чувствительность 100-метровой собирающей поверхности GBT позволила астрономам разрешить как крупные, так и мелкие части кольца и увидеть более мелкие детали.
Мало того, что части черной дыры больше, чем ранее обнаруженные наблюдения с более короткими длинами волн, но теперь можно подтвердить происхождение джета. Эта струя родилась из энергии, создаваемой магнитными полями, окружающими вращающееся ядро черной дыры, и ветрами, поднимающимися от аккреционного диска черной дыры.
Естественно, все это проводилось не вручную, а на суперкомпьютерах, которые обрабатывали несметное количество данных. Но даже у них на это ушли многие месяцы, чтобы получить эту фотографию. Исследователи из проекта Event Horizon Telescope ставили перед собой четыре основные научные задачи. Первое было простым: сфотографировать черную дыру. Проверяйте, как у них это получилось. Другие три были более сложными.
Исследователи также хотели больше узнать о том, как растут черные дыры и что происходит с материалом, вращающимся вокруг них, со временем. Исследователи надеются, что ответ на этот вопрос может также объяснить, почему материал, окружающий Стрельца А черная дыра в центре нашей собственной галактики необычно тусклый для материала, окружающего сверхмассивную черную дыру. Наконец, исследователи жаждали шанса проверить работу Эйнштейна. Общей Теории Относительности этого известного ученого уже более 100 лет, и она действительно хорошо сохранилась за прошедшее столетие. Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн задолго до того, как человечество изобрело средства для их обнаружения, и его теория также предсказала, что силуэт или «тень» черной дыры будет выглядеть круглой.
Дыра на месте
Наблюдения показали, что, возможно, сверхмассивная чёрная дыра находится не в центре М 87, а в стороне от него, на расстоянии 82 световых лет. Масса черной дыры в галактике М87 оценивается в 6,5 млрд масс Солнца, а ее диаметр. На снимке запечатлена сверхмассивная черная дыра М87, расположенная на расстоянии в 55 миллионов световых лет от Земли. Знаменитое изображение черной дыры в центре галактики M87, которую иногда называют «оранжевым пончиком», впервые улучшили с помощью машинного обучения. 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. 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.
Первое в истории изображение черной дыры уже стало мемом
EHT — это глобальный массив телескопов, выполняющих синхронизированные наблюдения с использованием метода интерферометрии с очень длинной базой VLBI. Вместе они образуют виртуальную радиотарелку размером с Землю, обеспечивая исключительно высокое разрешение изображений. Фотография сверхмассивной черной дыры в галактике Messier 87. В 2017 году EHT достиг зрелости с телескопами, расположенными в пяти различных местах по всему миру. Но эти результаты были основаны только на наблюдениях, проведенных в течение недели в апреле 2017 года, что слишком мало для оценки изменений. Телескопы, участвующие в EHT-наблюдениях за черной дырой в центре галактики Messier 87. Credit: M.
Чтобы измерить массу черной дыры, группа астрономов под руководством Карла Гебхардта из университета Техаса в Остине решила точно измерить скорости движения звезд в непосредственной близости от самой дыры.
Объектом исследования стали звезды, вращающиеся в пределах двух световых лет от центра. Для этого ученые использовали 8-метровый телескоп Gemini на Гавайских островах и инфракрасный спектрограф, позволяющий измерять скорости по допплеровскому сдвигу линий в спектрах звезд. 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.
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. Добавим, что галактика M87 расположена в 55 миллионах световых лет от Земли.
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. 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.
Производят звук и не всасывают объекты: что мы знаем о черных дырах
Пять дней назад мы смогли увидеть фото аккреционного диска черной дыры в галактике Messier 87, что находится в созвездии Девы А. Сверхмассивные черные дыры могут остановить звездообразование, потому что их рост высвобождает огромное количество высокоэнергетического излучения, которое может нагревать галактики и вытеснять газ из них. 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.
Первая настоящая фотография сверхмассивной черной дыры
| Первое в истории изображение черной дыры уже стало мемом | Изображение центральной черной дыры М87, обрамленной аморфным светящимся кольцом, попало в топы практически всех новостных агентств в апреле 2019 года. |
| Астрофизики МГУ определили массу чёрной дыры в центре галактики М87 | Аргументы и Факты | Ученые назвали черную дыру в центре галактики М87 «Поэхи» (Powehi), сообщает CNN. |
| Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары | Наблюдаемый от черной дыры M87* свет был поляризован местами на 30%, что означает достаточно сильное и структурированное магнитное поле (рис. 6). |
| Астрофизики впервые показали изображение черной дыры | 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. |
Телескопы впервые сделали совместный снимок сверхмассивной черной дыры M87 и массивного джета
Поэтому изучение внутренних и внешних областей галактики позволяет отдельно оценить вклад звезд, газа и темной материи в общую массу. Таким способом астрономы и вычислили массу черной дыры в М-87 -- она оказалась равна 6,6 млрд солнечных масс. В терминах крупнейших галактик это буквально у нас на заднем дворе», -- пояснил карл Гебхардт. Рекордная масса и сравнительно небольшое расстояние ок.
СправкаМ-87 -- не самая крупная из известных черных дыр. 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.
Эти туманности являются остатками галактики среднего размера, которая поглощалась M 87 в течение последних миллиардов лет. Характерные свойства спектра планетарных туманностей также позволили астрономам обнаружить стропилообразную структуру в гало М 87, что свидетельствует о продолжающемся росте этой гигантской галактики. Это один из самых массивных объектов, известных науке. Она считалась самым массивным объектом такого рода, пока её рекорд не побили сверхмассивные чёрные дыры в галактиках NGC 3842 и NGC 4889 с массами в 9,7 и 27 млрд масс Солнца. Вокруг чёрной дыры вращается диск из ионизованного газа , из которого с релятивистской скоростью почти перпендикулярно вырывается джет.
Масса газа, падающего в чёрную дыру, достигает примерно одной массы Солнца каждые 10 лет. Наблюдения показали, что, возможно, сверхмассивная чёрная дыра находится не в центре М 87, а в стороне от него, на расстоянии 82 световых лет. Основанием для этого предположения стало противоположное направление одностороннего джета, это может означать, что чёрная дыра была смещена из центра этим самым джетом. По другой гипотезе, причиной смещения джета стал процесс слияния с другой сверхмассивной чёрной дырой.
Фото предоставляет доказательство того, что в центре галактики действительно находится огромная черная дыра, вокруг которой и вращаются все объекты Млечного пути, включая Солнце, а вместе с ним и Землю. Ученые предполагают, что подобные объекты находятся в центрах большинства галактик. Такие снимки должны предоставить ценную информацию о том, как живут подобные гиганты. Сегодняшние изображения представляют собой первое прямое визуальное подтверждение этого», — говорится в сообщении ЕНТ. По словам специалистов, саму черную дыру, разумеется, увидеть на снимках нельзя, поскольку она абсолютно черна.
Астрономы показали первое в истории изображение тени сверхмассивной чёрной дыры в «сердце» Млечного Пути О революционном открытии объявили 12 мая. Астрофизики Европейской южной обсерватории провели пресс-конференцию, на которой объявили о новаторском открытии в галактике Млечный Путь, сделанном при помощи Телескопа горизонта событий Event Horizon Telescope. Расстояние до сверхмассивной чёрной дыры — 27 тысяч световых лет.
Дыра на месте
| Черная дыра оказалась совсем маленькой | Изображение тени сверхмассивной черной дыры в ядре галактики M 87, полученное в радиодиапазоне с помощью Event Horizon Telescope (2019). |
| Первое изображение сверхмассивной черной дыры в галактике M87 | 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. |