Международная команда учёных представила первый в истории снимок чёрной дыры, а точнее того, что её окружает.
Первая фотография черной дыры
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. Дословно— «похожий на звезду радиоисточник». Это активные ядра галактик на начальном этапе развития, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры. Обнаружить их можно даже на очень отдаленных расстояниях.
В ходе изучения квазаров стало ясно, что это небольшой источник, который находится в центре далекой галактики и при этом испускает много энергии. Попов рассказывает, что когда ученые открывают квазар, они уверены, что там «сидит» сверхмассивная черная дыра. Сейчас это самый массовый способ открытия черных дыр. Визуализация квазара Фото: NASA Почти все массивные звезды превращаются в черные дыры, но не все они находятся в двойных системах, или у них нет перетекания. В таком случае дыры ищут другим способом. Сергей рассказывает, что черная дыра сильно искажает пространство-время вокруг себя, но тут важна не столько масса, сколько компактность. 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.
На фото с МКС тень выглядит угрожающе и больше напоминает черную дыру. Астрономическое явление транслировало NASA. Эпичное фото солнечного затмения опубликовал Большой новосибирский планетарий с источника New Horizons Космос. Напомним, на днях новосибирский планетарий получил приз V Международного кинофестиваля «Циолковский» за фильм «Ева» о поиске экзопланет.
Только так всему кластеру хватило чувствительности для наблюдения за абсолютно черным объектом.
На самом деле то, что мы видим, — это не фотография. Это компьютерное изображение, полученное из огромного количества самых разнообразных данных, сложенных вместе. Обсерватории поставляли по 350 терабайт данных ежедневно, наблюдения проводились в течение недели, и в результате на обработку всей информации ушло два года напряженной работы. Информации собрали так много, что было невозможно передать ее через интернет. В результате в аналитические центры в Бостоне и Бонне сотни жестких дисков свозили самолетами. Самые внимательные читатели уже подсчитали: весь проект был осуществлен еще два года назад, в 2017 году, и только сегодня компьютеры смогли сложить из разрозненных фрагментов одно изображение. Читайте также Вокруг черной дыры увидели "бублик" Черная дыра, изображение которой астрофизики предъявили миру, находится в созвездии Девы, в центре галактики Messier 87. Согласно существующей теории, черные дыры находятся в центре абсолютно всех галактик, в том числе и той, в которой находится наша планетная система. До центра нашей родной галактики Млечный Путь всего-навсего 26 тысяч световых лет. Вам не кажется странным, что астрономы выбрали для наблюдения черную дыру за 500 квинтиллионов километров, в то время как буквально под боком есть собственная?
На самом деле, ничего странного тут нет.
Подобные масштабы заставляют некоторых задаваться вопросом: а не угрожает ли черная дыра всей нашей галактике? Основания для таких предположений есть не только у фантастов: несколько лет назад ученые сообщили о галактике W2246—0526, которая находится в 12,5 млрд световых лет от нашей планеты. Согласно описанию астрономов, находящаяся в центре W2246—0526 свермассивная черная дыра постепенно разрывает ее на части, а возникающее в результате этого процесса излучение разгоняет во все стороны раскаленные гигантские облака газа. Разрываемая черной дырой галактика светится ярче, чем 300 триллионов солнц. Однако нашей родной галактике ничего подобного не угрожает по крайней мере в краткосрочной перспективе. Большинство объектов Млечного Пути, включая Солнечную систему, находится слишком далеко от черной дыры, чтобы ощутить ее притяжение. Кроме того, «наша» черная дыра не втягивает весь материал, как пылесос, а выступает лишь гравитационном якорем для группы звезд, находящихся на орбите вокруг нее — как Солнце для планет. Впрочем, даже если мы когда-нибудь и попадем за горизонт событий черной дыры то, скорее всего, даже не заметим этого.
Что будет, если «упасть» в черную дыру? Объект, притянутый черной дырой, скорее всего, не сможет оттуда вернуться. Чтобы преодолеть гравитацию черной дыры, нужно развить скорость выше скорости света, но человечество пока не знает, как это можно сделать. Гравитационное поле вокруг черной дыры очень сильно и неоднородно, поэтому все объекты рядом с ней меняют форму и структуру. Та сторона предмета, которая находится ближе к горизонту событий, притягивается с большей силой и падает с большим ускорением, поэтому весь предмет растягивается, становясь похожим на макаронину. Это явление описал в своей книге «Краткая история времени» знаменитый физик-теоретик Стивен Хокинг.
В чем сенсационность первой фотографии черных дыр
В ходе нового исследования фотографию обработали с помощью системы искусственного интеллекта. Результаты показали, что центральная область дыры больше и темнее, чем считалось раньше. Также она окружена ярким, но довольно тонким кольцом аккрецирующего газа. Для сбора данных о черной дыре M87 ученые задействовали сеть из семи телескопов, расположенных в разных частях мира. Но даже они не смогли охватить нужный объем пространства.
Для их заполнения ученым пригодился искусственный интеллект. Так, ширина кольца вокруг черной дыры оказалась в два раза меньше предыдущих оценок. Это станет серьезным ограничением для теоретических моделей и тестов гравитации. Масса черной дыры М87 примерно в 6,5 млрд раз превышает массу Солнца.
Она выбрасывает мощные струи энергии, которые простираются на 5 000 световых лет от центра.
Черные дыры как область пространства-времени Черные дыры еще определяют как область пространства-времени. Сергей Попов объясняет, что все современные теории гравитации — теории геометрические. В них гравитация описывается как свойство пространства и времени. Имеется в виду, что между пространством и временем можно составить уравнение, это взаимосвязанные величины. С начала ХХ века, с первых работ Эйнштейна по теории относительности, пространство и время объединены в некоторую сущность. Любые тела, не только массивные, но и самые маленькие, искривляют пространство вокруг себя и одновременно влияют на ход времени. Современные измерения позволяют определить, что в одном месте время идет не так, как в другом. Можно провести эксперимент и обнаружить эту разницу. Визуализация черной дыры Фото: NASA Черная дыра — это экстремальный способ воздействия на пространство — когда в одном месте собрали так много вещества или энергии, что пространство-время свернулись и образовали специфическую область.
Можно говорить, что черная дыра — это объект, но с бытовой точки зрения объект — это что-то имеющее поверхность. Если идти по абсолютно темной комнате, можно наткнуться на стол, это будет объект с началом в конкретной точке. Если в абсолютно темной комнате или с завязанными глазами попасть в черную дыру, невозможно заметить ее границу. Потому что нет никакой твердой поверхности, человек сразу окажется внутри этой области. 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.
Объект, похожий на «оранжевый пончик», находится в центре галактики Мессье 87, на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли. В 2019 году астрономы смогли получить первое изображение этой черной дыры, но оно оказалось весьма размытым. В ходе нового исследования фотографию обработали с помощью системы искусственного интеллекта. Результаты показали, что центральная область дыры больше и темнее, чем считалось раньше. Также она окружена ярким, но довольно тонким кольцом аккрецирующего газа.
Опубликовано первое в истории фото черной дыры в полном разрешении
Их гравитация настолько велика, что не позволяет «убежать» даже свету. Однако даже сверхмассивные черные дыры с массами свыше 100 тысяч масс Солнца, обнаруженные в центрах многих галактик, в том числе и нашего Млечного пути, представляют собой сравнительно малые объекты, что до сих пор делало невозможным их прямое наблюдение. Изображение черной дыры: тень чёрной дыры и кольцеобразной структуры вокруг неё. EHT Collaboration Пути фотонов в окрестности черной дыры, объясняющие появление тени и кольцеобразной структуры вокруг неё. Nicolle R. Часто они порождают высокоскоростные струи плазмы — джеты, обладающие сильным излучением. Однако, когда черная дыра погружена в яркий диск светящегося газа, в месте её расположения должна быть видна темная область, напоминающая тень. Она образуется вследствие гравитационного искривления света и его захвата горизонтом событий. Это явление, предсказываемое общей теорией относительности Эйнштейна, никогда раньше не наблюдалось.
Из-за этого возникает ощущение, что визуально и сама черная дыра имеет неправильную форму. Фотография: NASA Визуализация показывает момент возникновения аккреционного диска — тонкого слоя материи, которая сильно разогревается при падении в черную дыру с субсветовыми скоростями. Левая часть изображения выглядит ярче, чем правая, потому что газ с этой стороны аккреционного диска движется по направлению к наблюдателю, что придает ему дополнительную скорость и увеличивает яркость.
По некоторым данным эта черная дыра больше массы Солнца — вдумайтесь! Ученые, которые демонстрировали фото одновременно в шести городах, отмечают, что это кольцо огня порождено настолько мощной гравитацией, что вырваться из нее не могут даже объекты, которые движутся со скоростью света. Хоть и далеко.
Это позволяет отсеять огромное количество вариантов, изображающих то, что не может находиться в центре галактик.
Допустим, мы запускаем симуляцию, в которой генерируется черная дыра в соответствии с предсказаниями теории относительности Эйнштейна, после чего экзотический объект помещается в центр Млечного Пути. В результате моделируются данные, которые в этом случае должен получить Event Horizon Telescope. Если бы черная дыра на самом деле выглядела иначе или ее вообще не было , данные телескопов были бы совершенно другими и алгоритм Боуман мог бы получить совершенно другие изображения. Алгоритм, в свою очередь, подобен сборщику пазла. Он анализирует скудные данные, полученные телескопами, и выстраивает на их основе общую картинку, используя фрагменты тысяч введенных в него изображений космических и даже земных объектов. Если из различных наборов изображений получается именно изображение черной дыры которую мы симулировали , то ученые могут быть уверены, что алгоритм работает правильно. То есть в какой-то степени реконструированная фотография черной дыры является коллажем из фрагментов различных снимков, даже повседневных.
Если бы алгоритм был плохим, результат сильно бы зависел от набора введенных изображений, и вместо черной дыры исследователи получили бы, например, фотографию со свадебной церемонии. Кадр: фильм «Интерстеллар» Все сошлось Полученное изображение сверхмассивной черной дыры в галактике М87 соответствует предсказаниям теории относительности Эйнштейна, позволяющей определить массу и диаметр этого экзотического объекта. Размером она превосходит Солнечную систему и достигает 40 миллиардов километров. Кроме того, она содержит массу 6,5 миллиарда Солнц. Однако самое примечательное в той фотографии, ради чего она и была сделана, это темный круг в центре раскрашенного в условные цвета ореола. Это тень черной дыры, которая соответствует горизонту событий.
Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары
Опубликована первая в истории изучения космоса фотография черной дыры. Чёрные дыры теперь не просто позируют на фотографиях, они участвуют в фотосессиях. Модель черной дыры со светящимся кольцом вращающихся поглащаемых частиц вокруг и бьющими вверх и вниз потоками плазмы.
Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары
Американское космическое агентство NASA опубликовало на своем сайте анимированную визуализацию черной дыры. Европейская южная обсерватория совместно с "Телескопом горизонта событий" представили первую в истории фотографию сверхмассивной черной дыры в центре галактики Млечный Путь, в которой находится Земля. Фотографии черной дыры специалисты сделали с помощью «Телескопа горизонта событий». Опубликована первая в истории изучения космоса фотография черной дыры.
Рекордно массивная черная дыра звездной массы оказалась родом из разрушенного звездного скопления
После получения первого фото черной дыры группы ученых сосредоточились на новом объекте — черной дыре в центре нашей галактики. То, что принято называть фотографией черной дыры, на самом деле — изображение вещества, движущегося вокруг черной дыры. Создание фото черной дыры также требует серьезного увеличения углового разрешения, что в данном случае эквивалентно чтению текста на телефоне в Нью-Йорке из кафе в Париже. Международная команда учёных представила первый в истории снимок чёрной дыры, а точнее того, что её окружает. Контраст не менялся и соответствует предсказанием для тени (черной дыры), несимметричная картинка говорит о вращении вещества.
Подписка на дайджест
- Информация
- Астрономы впервые показали фото чёрной дыры в центре Млечного Пути
- ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
- Опубликовано первое в истории фото черной дыры в полном разрешении
- Первая фотография Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути |
Космический прорыв ученых. Впервые получен снимок черной дыры в центре Млечного Пути (фото)
Видео-трансляцию можно посмотреть на официальном сайте организации. Изображение представляет собой долгожданный взгляд на крупный объект, который находится в самом центре нашей галактики. Ранее ученые видели звезды, вращающиеся вокруг чего-то невидимого, компактного и очень массивного в центре Млечного Пути. Это свидетельствует о том, что этот объект, является черной дырой, и сегодняшнее изображение дает первое прямое визуальное подтверждение этого.
Фото: ETH Рядом с черной дырой в центре Млечного Пути «происходит много всего», и это усложнило для ученых создание изображения, отметила Боуман. И это означает, что газ в ней сильно рассеивает изображение. Создается впечатление, что мы смотрим на черную дыру через матовое окно». Но оказалось, что это лишь одна проблема. Сложнее всего то, что черная дыра развивается очень быстро. Что будет дальше? И теперь, когда мы знаем, что у нас есть эти экстремальные лаборатории гравитации, мы можем вернуться и улучшить наши инструменты и алгоритмы, чтобы увидеть больше и извлечь больше науки» — заявила Кейт Боуман.
Это и еще специально разработанный компьютерный алгоритм, позволяющий распознавать образы на основе зашумленной информации, и позволили построить, как из элементов пазла, фотографическое изображение черной дыры. Выглядит это как темный круг с оранжевым ореолом. М87 в 1500 раз более массивная и в 2000 раз более далекая черная дыра. Чтобы решить эту проблему, была создана модель вращения, которая распознавала, в какой именно фазе находится изображение с данной фотографии. Фотографии заняли 6000 терабайт и обрабатывались суперкомпьютером в Бостоне. Над проектом трудилось около 300 ученых.
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. Это может показаться незначимым, но это фундаментальный первый шаг в любом научном исследовании».
Исторический подвиг телескопа Event Horizon
- Информация
- Фото черных дыр Хаббл (с множеством захватывающих изображений) -
- Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом? | 360°
- Космический прорыв ученых. Впервые получен снимок черной дыры в центре Млечного Пути (фото)
- Новости — Астрофизики показали самую чёткую на сегодня фотографию чёрной дыры