Ученые полагают, что черная дыра M87* вращается благодаря гравитационному взаимодействию аккреционного диска и самой черной дыры. Исследователям пока не удалось выяснить, с какой скоростью вращается черная дыра. Джет — струи плазмы, вырывающиеся из центра черной дыры. У М87 длина джета — около пяти тысяч световых лет. Искусственный интеллект доработал знаменитое фото сверхмассивной черной дыры в центре галактики Messier 87 (M 87). На изображении, опубликованном четыре года. Астрофизики МГУ определили массу черной дыры в центре галактики М87 по рентгеновским данным с помощью инновационного метода.
Астрономам удалось сфотографировать магнитные поля черной дыры в М87
Снимок зафиксировал свет, искривленный гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее Солнца. Джет — струи плазмы, вырывающиеся из центра черной дыры. У М87 длина джета — около пяти тысяч световых лет. Сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87 находится в 55 миллионах световых лет от Земли.
3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики
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.
Это сверхмассивная черная дыра, масса которой в шесть миллиардов раз превышает массу нашей звезды. Однако не только этим М87 привлекла внимание ученых. Больше всего их заинтриговала плазма, которая струей изливается из самого центра черной дыры. По первым предположениям, это неизвестное вещество, которое по каким-то причинам не попадает за горизонт событий. Черная дыра, согласно наблюдениям, вращается и работает в качестве ускорителя частиц, выбрасывая их в космос. Таким образом можно сказать, что этот гигант работает как маяк для наблюдателей Вселенной.
Event Horizon Telescope, как вы уже знаете, не совсем телескоп. Это целый проект, в котором задействованы целых 8 мощнейших телескопов и другого оборудования, а также сотни ученых по всему миру. Все наблюдения они провели всего за неделю еще два года назад. Восемь телескопов вместе собирали огромные объемы данных, чтобы в итоге собрать эту фотографию. Почему так?
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. Ось вращения чёрной дыры направлена вертикально, направление джета почти перпендикулярно диску. Несоосность между осью вращения чёрной дыры и осью вращения диска приводит к прецессии диска и джета. Источник: Yuzhu Cui et al. Эффект Лензе — Тирринга очень мал —- примерно одна часть из нескольких триллионов.
Масса Мессье 87 превышает массу Солнца в шесть с половиной миллиардов раз. Ученые объединили мощности восьми длинноволновых радиотелескопов в разных точках планеты в один большой радиотелескоп-интерферометр, поскольку сеть радиотелескопов лучше всего подходит для подобных наблюдений. Радиотелескопы находятся, в частности, во Франции, Чили, на острове Гавайи, Южном полюсе. Телескоп горизонта событий получил свое название в честь границы пространства-времени, которое окружает черную дыру и является так называемой точкой невозврата.
КосмоСториз: Черная дыра в деталях (Новые снимки центра Галактики М87)
Теперь команда EHT проанализировала наборы архивных данных с 2009 по 2013 год, некоторые из которых ранее не публиковались. Анализ показывает поведение черной дыры на протяжении нескольких лет, в том числе постоянство тени в виде полумесяца, а также изменение ее ориентации — кажется, что «серп» колеблется. Полные результаты наблюдений опубликованы в The Astrophysical Journal. 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 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. Пока все идет по плану ученых.
На изображении, полученном телескопом им. 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".
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. Ни один телескоп сам по себе не может сделать такое изображение. Но если совместить несколько телескопов и разнести их на большие расстояния, то с точки зрения деталей они будут работать как один большой телескоп. Именно таким способом, при помощи нескольких телескопов, разбросанных почти по всему земному шару, удалось сделать снимок того, что все называют фотографией черной дыры в галактике М87. Такая фотография пока остается единственной.
Учёные опубликовали первый снимок чёрной дыры в центре нашей галактики
У М87 длина джета — около пяти тысяч световых лет. Скорее всего, она вращается. 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.
На суперкомпьютере мы смоделировали 60 тысяч черных дыр с разными параметрами и веществом, которое на них падает. Большинство из них оказались совсем непохожими на действительное — значит в них спин, магнитное поле или какие-то другие параметры неправильные. А вот те изображения, которые напоминали реальное, определили диапазон физических параметров черной дыры и окружающего вещества.
Оказалось, что более яркая нижняя половина кольца объясняется допплеровским усилением излучения из-за вращения вещества вокруг черной дыры: сама она быстро вращается, а вещество вокруг нее сильно замагничено. Это первое наблюдение черной дыры позволило опровергнуть некоторые теории гравитации. Например, в центре М87 точно находится не кротовая нора и не голая сингулярность. Так что общая теория относительности пока выдерживает проверку.
Зачем продолжили наблюдать и обрабатывать данные? Во-первых, научные результаты обязательно нужно перепроверять. Недавно ученые «открыли» высокотемпературный сверхпроводник. Потом проверили — не подтвердилось, расстроились — работают дальше.
В случае с EHT так не получится, потому что аналогичных телескопов нет. Свои результаты EHT может подтвердить только сам. Во-вторых, были данные. Телескоп работал в 2018-м, когда даже внутри коллаборации ни у кого еще не было изображений за прошлый год и никто не знал, успешны ли те наблюдения.
Раз данные есть — надо их обработать. Обработали — публиковать. В-третьих, хотелось ответить новыми результатами на критику японских астрономов под руководством Макото Миёси. Его команда утверждала, что в данных EHT 2017 года нет никакого кольца, зато есть джет протяженностью 1000—10000 микросекунд.
Но EHT в 2017-м не мог регистрировать такие большие структуры — это раз. Мы нашли ошибки в их алгоритмах — это два. И в конце концов получили такое же кольцо по новым данным. Шах и мат.
В-четвертых, в 2018 году чувствительность EHT увеличилась в 1,5 раза благодаря более широкой полосе приема сигнала. А к наблюдениям подключился телескоп в Гренландии. При небольшом числе телескопов добавление одного увеличивает количество данных на целых 30 процентов. Правда, погода подвела, и поэтому в 2018 году качество данных получилось похожим на 2017-й.
В-пятых, в 2017 году согласованное изображение получили тремя разными алгоритмами.
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.
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.
Астрономам удалось сфотографировать магнитные поля черной дыры в М87
Ученые полагают, что черная дыра M87* вращается благодаря гравитационному взаимодействию аккреционного диска и самой черной дыры. Исследователям пока не удалось выяснить, с какой скоростью вращается черная дыра. Черная дыра, которую удалось сфотографировать, находится на огромном расстоянии от нас: 53 000 000 световых лет, в галактике М87. Это сверхмассивная черная дыра, масса которой в шесть миллиардов раз превышает массу нашей звезды. Сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87 находится в 55 миллионах световых лет от Земли. На нем изображена черная дыра, расположенная в центре галактики Мессье 87 (М87). Уникальность снимка заключается в том, что на нем также запечатлен мощный джет, исходящий из черной дыры.
Облегчили в сто раз: российские астрофизики определили массу «сфотографированной» чёрной дыры
Изображение тени сверхмассивной черной дыры в ядре галактики M 87, полученное в радиодиапазоне с помощью Event Horizon Telescope (2019). Астрофизики МГУ определили массу черной дыры в центре галактики М87 по рентгеновским данным с помощью инновационного метода. (Перенаправлено со сверхмассивной черной дыры M87*). 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).
Ученые впервые показали реальное фото черной дыры
Масса черной дыры в галактике М87 оценивается в 6,5 млрд масс Солнца, а ее диаметр. Наблюдения показали, что, возможно, сверхмассивная чёрная дыра находится не в центре М 87, а в стороне от него, на расстоянии 82 световых лет. Черная дыра Галактики M87 испускает плазменную струю, которая распространяется во Вселенной до 5000 световых лет. Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары.
Сверхмассивные чёрные дыры
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. Поэтому Нобелевский комитет и сформулировал так осторожно: «определение массы компактного объекта».
Наука 12. Впрочем, увидеть тень объекта в 53 миллионах световых лет от нас — задача сверхтрудная и до сего дня решить ее ни разу не удавалось. Кто, как и, главное, зачем сделал первый в истории снимок тени черной дыры? Большинство российских и ряд западных СМИ написали про «первый в истории снимок черной дыры». Увы, это не так.
Черная дыра называется так потому, что она черная: ее гравитация так сильна, что любые фотоны могут только влететь в нее, но не покинуть. Космос за черной дырой тоже в основном черный. Увидеть черное на черном очень сложно: попробуйте найти черную кошку в абсолютно темной комнате — и быстро поймете, о чем мы. 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.
Эта чудовищная черная дыра действительно вращается». Черные дыры обладают настолько мощным гравитационным притяжением, что ничто даже свет не может покинуть их пасть, но это не значит, что их нельзя увидеть. 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.
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. Когда газ падает вокруг черной дыры, он из-за трения нагревается до высоких температур и светится, как любое раскаленное тело Константин Постнов.
Астрофизик отметил, что светятся плазма и газ, которые нагреты до огромных температур в окрестностях черной дыры. Постнов объяснил, что черная дыра — это очень глубокая «потенциальная яма», компактный объект с большой массой. Туда падает газ, нагревается до высоких температур и светится в разных диапазонах света. Другими словами, если в земле выкопать яму и что-то туда бросить, то чем глубже будет отверстие, тем больше скорость падающего объекта, то есть он будет выделять больше энергии. Результат на Нобелевскую премию Ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН Вячеслав Докучаев в беседе с «360» объяснил, что современная астрофизика считает черные дыры самыми важными объектами во вселенной. До сих пор ученые имели только косвенные доказательства, что эти черные дыры существуют. Сегодня произошло выдающееся событие. Впервые человечеству была предъявлена фотография реального изображения черной дыры.
Физики ждали этого 100 лет. Эти объекты были предсказаны в теории Эйнштейна более 100 лет назад Вячеслав Докучаев. Докучаев уверен, что результат, полученный учеными, тянет на Нобелевскую премию, но ему обидно, что в таком значимом мероприятии не участвовала Россия.
Сверхмассивная черная дыра в самой удаленной галактике удивила ученых
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). Пять дней назад мы смогли увидеть фото аккреционного диска черной дыры в галактике Messier 87, что находится в созвездии Девы А. Известно, что черная дыра M87 имеет аккреционный диск, подающий в нее вещество, и джет, выбрасывающий вещество со скоростями, близкими к скорости света.
Дыра на месте
Фото: freepik Астрономы утверждают, что сверхмассивная черная дыра, обнаруженная в сердце древней галактики, оказалась в пять раз больше, чем ожидалось, по количеству содержащихся в ней звезд. Как пишет The Guardian, исследователи обнаружили огромную черную дыру в галактике, известной как GS-9209, которая находится на расстоянии 25 миллиардов световых лет от Земли, что делает ее одной из самых удаленных из когда-либо наблюдавшихся и зарегистрированных. Команда из Эдинбургского университета использовала космический телескоп Джеймса Уэбба JWST для наблюдения за галактикой и выявления новых подробностей о ее составе и истории. Галактика GS-9209, напоминает The Guardian, была открыта в 2004 году Кариной Капути, бывшей аспиранткой Эдинбургского университета, которая в настоящее время является профессором наблюдательной космологии в Университете Гронингена в Нидерландах.
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. 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.
Потребовалось много лет работы и множество радиотелескопов, которые охватили весь земной шар, объединив свои наблюдения для получения изображения области космоса, не намного превышающей размеры Солнечной системы, с расстояния 55 миллионов световых лет. Сверхмассивная черная дыра активна, поглощает материал из горячего диска пыли и газа вокруг себя. Согласно этой теории, силовые линии магнитного поля действуют как синхротрон, который ускоряет материал, прежде чем запустить его с огромной скоростью.
Более того, ни одна черная дыра не является бесконечно маленькой: минимальная масса выше или равна массе Планка, которая составляет около 22 микрограммов. Самая быстрорастущая черная дыра во Вселенной расположена в созвездии Центавра. Ежесекундно она втягивает в себя объем материи, эквивалентный размеру Земли и в три миллиарда раз массивнее Солнца. Черные дыры производят звук. Когда черная дыра втягивает что-то, ее горизонт событий заряжает частицу близко к скорости света, производя звук. Космические телескопы улавливают звуковые волны, которые уже прошли миллионы световых лет от их источника.