Астрономы впервые получили прямое визуальное изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики М 87 и ее тени. поэтому они выглядит так похоже. Однако они далеко не идентичны. 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. она оказалась равна 6,6 млрд солнечных масс.
Астрономы получили новый взгляд на черную дыру M87
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. Чёрная дыра в центре Млечного Пути стала второй, изображение тени которой смог получить Телескоп горизонта событий.
Так же как и на предыдущем изображении, видна тень черной дыры и окружающее ее световое кольцо. Однако фотография немного отличается от первой тем, что самая яркая часть светящегося кольца сместилась примерно на 30 градусов.
По словам астрономов, это смещение является результатом турбулентного потока материи вокруг черной дыры. Световое кольцо осталось того же размера, что предсказывалось общей теорией относительности.
Отмечается, что размеры данной черной дыры M87 поистине колоссальны, а расположена она на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли в галактике Messier 87 в Скоплении Девы в Местном сверхскоплении галактик. При этом, масса черной дыры примерно оценивается как величина, превышающая массу Солнца в 6,5 миллиардов раз.
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.
Ученые использовали данные, полученные коллаборацией Event Horizon Telescope EHT в 2017 году, и впервые добилась полного разрешения массива. В 2017 году коллаборация EHT использовала сеть из семи телескопов по всему миру для сбора данных о M87, создав «телескоп размером с Землю».
Однако, поскольку невозможно охватить телескопами всю поверхность Земли, в данных возникают пробелы, как недостающие части головоломки. Ширина кольца на изображении теперь меньше примерно в два раза, что будет сильным ограничением для наших теоретических моделей и тестов гравитации». PRIMO, что означает интерферометрическое моделирование с главными компонентами principal-component interferometric modeling , было разработано членами коллаборации EHT. PRIMO опирается на dictionary learning, ветвь машинного обучения, которая позволяет компьютерам генерировать правила на основе больших наборов обучающих материалов. Например, если компьютер получает серию различных изображений яблок — при достаточном обучении — он может определить, является ли неизвестное изображение яблоком или нет.
Помимо этого простого случая, универсальность машинного обучения была продемонстрирована множеством способов: от создания произведений искусства в стиле эпохи Возрождения до завершения незавершенного произведения Бетховена.
Опубликованы 10 лет наблюдений за первой в истории сфотографированной черной дырой M87*
В отличие от М87, вокруг Стрельца А* газ вращается на околосветовых скоростях, что приводит к разнице между любыми двумя фото тени черной дыры. Изображения чёрной дыры в центре галактики М87 по данным разных лет. Знаменитое изображение сверхмассивной черной дыры в центре M87, которое иногда называют «нечетким оранжевым пончиком», впервые официально преобразилось с помощью машинного обучения. Изображение тени сверхмассивной черной дыры в ядре галактики M 87, полученное в радиодиапазоне с помощью Event Horizon Telescope (2019). 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. Снимок зафиксировал свет, искривленный гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее Солнца.
Телескопы впервые сделали совместный снимок сверхмассивной черной дыры M87 и массивного джета
| 3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики | Как светят те остатки несчастных звёздочек, коих затянуло в чёрную дыру, что расположена в центре эллиптической галактики M87. |
| Астрофизики впервые показали изображение черной дыры | Когда на центральную сверхмассивную черную дыру галактики М 87 попадает материя, то начинается процесс высвобождения гигантского количества энергии, а окружающий газ разогревается до миллионов градусов. |
Сверхмассивные чёрные дыры
Новые наблюдения галактики M87 показывают, как вокруг чудовищной черной дыры формируется мощный джет. Сверхмассивные чёрные дыры, чёрные дыры массой 106–1010 масс Солнца. К настоящему моменту получены убедительные доказательства существования. она оказалась равна 6,6 млрд солнечных масс.
Мы только что получили беспрецедентные новые изображения сверхмассивной черной дыры M87*
С помощью PRIMO компьютеры проанализировали более 30 000 высокоточных смоделированных изображений аккрецирующего газа черных дыр. Ансамбль симуляций охватывал широкий спектр моделей того, как черная дыра аккрецирует материю, и искал общие закономерности в структуре изображений. Различные модели структуры были отсортированы по тому, насколько часто они встречались в моделировании, а затем были смешаны, чтобы обеспечить высокоточное представление наблюдений EHT, одновременно обеспечивая высокую точность оценки отсутствующей структуры изображений. Команда подтвердила, что недавно визуализированное изображение согласуется с данными EHT и теоретическими ожиданиями, включая яркое кольцо излучения, которое, как ожидается, будет вызвано падением горячего газа в черную дыру. Создание изображения требовало принятия соответствующей формы недостающей информации, и PRIMO сделал это, опираясь на открытие 2019 года, согласно которому черная дыра M87 в общих чертах выглядела так, как предсказывалось. Новые методы машинного обучения, которые мы разработали, предоставляют прекрасную возможность для нашей коллективной работы понять физику черных дыр». Новое изображение должно привести к более точным определениям массы черной дыры M87 и физических параметров, определяющих ее нынешний вид.
Эти данные также дают исследователям возможность наложить большие ограничения на альтернативы горизонту событий на основе более темной центральной депрессии яркости и выполнить более надежные тесты гравитации на основе более узкого размера кольца.
Эти яркие струи простираются на 5000 световых лет от её ядра. Сверху показаны свежие данные, а снизу — то, какой мы увидели чёрную дыру впервые четыре года назад.
Тем не менее, несмотря на свежие данные, эксперты до сих пор затрудняются сказать, как именно рождаются эти лучи и как чёрная дыра поглощает материю. Астрономы надеются, что в будущем смогут точнее определить массу M87, чтобы лучше понять физику чёрных дыр.
Космический вулкан управляется галактическим ядром M87 и он же предотвращает формирование сотен миллионов новых звезд. По данным, полученным от орбитального рентгеновского телескопа НАСА Chandra, внутри M87 находится сверхмассивная черная дыра, обладающая феноменальной активностью. И ученым удалось увидеть эту дыру в действии.
Предположения о существовании в этом месте черной дыры появились еще в конце прошлого века. Тогда астрономы заметили странное движение звезд вокруг объекта. В 2020 году за это открытие была присуждена Нобелевская премия.
Раскрыт сенсационный секрет черной дыры M87*
Российские исследователи перепроверили эти данные. Применив метод скалирования масштабирования спектральных характеристик, они выяснили, что масса чёрной дыры в М87 на два порядка меньше заявленной их коллегами из EHT. Условно, вы подбрасываете дрова в костёр и думаете, что он будет ярче. С чёрной дырой не так: вы подбрасываете больше дров, а костёр не разгорается», — заявила в беседе с RT научный сотрудник отдела звёздной астрофизики МГУ Елена Сейфина. Для проверки надёжности метода в список тестируемых объектов включили ещё одну чёрную дыру такой же огромной массы, известную по предыдущим исследованиям. Разницу в оценках размеров исследуемого космического объекта учёные МГУ считают большой загадкой, разгадка которой ещё не найдена.
Кроме того, в ядрах многих галактик наблюдаются массивные звёздные скопления , которые в ряде случаев сосуществуют со сверхмассивной чёрной дырой. Методы определения масс сверхмассивных чёрных дыр Чтобы определить массу сверхмассивной чёрной дыры, достаточно знать скорость движения «пробного тела» в её окрестностях и расстояние от этого тела до чёрной дыры. Ввиду того, что это расстояние намного больше гравитационного радиуса, то для определения массы чёрной дыры вполне оправдано применение закона всемирного тяготения. Различают три базовых метода определения масс сверхмассивных чёрных дыр: метод разрешённой кинематики; метод эхокартирования; метод, основанный на статистическом анализе движения ансамбля звёзд вокруг сверхмассивной чёрной дыры с применением законов звёздной динамики.
Движение звезды S2 по орбите вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики представление художника по результатам наблюдений научных групп Р. Генцеля и А. Перевод подписей и обозначения: БРЭ. CC BY 4.
Например, в 2020 г. Лауреаты этой премии профессора Р. Генцель и А.
Ученые допускают, что в скором времени за исследования черных дыр будет вручена еще одна Нобелевская премия, и ее наиболее вероятным лауреатом называют руководителей консорциума Event Horizon Telescope, которые в прошлом году представили первое в истории изображение черной дыры.
О том, что в центре нашей галактики находится черная дыра массой в 4 млн Солнц, написано в школьных учебниках, об этом рассказывают ученые в научно-популярных программах по ТВ. Словом, это общеизвестный факт. Но формулировка Нобелевского комитета данный факт обошла стороной, присудив премию Генцелю и Гез с формулировкой «за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре галактики». Чтобы полностью доказать, что в центре нашей галактики находится именно черная дыра, необходимо показать, что у объекта нет наблюдаемой поверхности, а есть только горизонт событий, объяснил Черепащук.
Благодаря этому они первыми представили наиболее надежную оценку объекта в центре галактики. После них уже пошли другие работы, но эти ученые первыми сказали «мяу». И что важно: они применили очень интересную и нетривиальную технологию наблюдений, чтобы увидеть отдельные звездочки. Это очень красивый сам по себе эксперимент.
Очевидно, премия присуждена не только за результат, но и за технологию наблюдения».
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. Особенности траекторий указывали, что этот газовый и звёздный материал вращается вокруг некоторого компактного космического тела с огромной массой. Оценки дают массу этого объекта в четыре миллиона масс Солнца, а за его открытие в 2020 году была присуждена Нобелевская премия по физике об этом можно прочитать в более подробном материале. Для получения изображения чёрной дыры в радиодиапазоне использовались массивы радиоантенн в разных точках планеты.
Таким образом создаётся виртуальный радиотелескоп размером с Землю: обсерватории на разных континентах работают как части одной антенны-«тарелки», собирающей космическое радиоизлучение. Снимку посвящён специальный выпуск The Astrophysical Journal Letters от мая 2022 года, в котором опубликовано шесть статей коллаборации EHT о разных аспектах наблюдений и обработки данных.
Сверхмассивные чёрные дыры
В гавайской мифологии По обозначает «необъятную пустоту». Оно описывается как «черная воронка». В четверг астрофизики из проекта Event Horizon Telescope впервые продемонстрировали изображение черной дыры в галактике M87 в созвездии Девы. Снимок сделали с помощью сети из восьми длинноволновых радиотелескопов в разных точках планеты, в частности, во Франции, Чили, на острове Гавайи, Южном полюсе.
Она расположена в центре гигантской галактики и релятивистских джетов. 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.
Так и вышло. Ведь если ОТО работает, то диаметр кольца зависит от расстояния до Земли и массы черной дыры, которую за один год значимо не изменишь. Расстояние же практически постоянно на таком промежутке времени. Гипотеза подтвердилась: размер кольца в 2018 году, 45 микросекунд, не отличается от предыдущего измерения с учетом погрешности. И яркость нового кольца такая же неоднородная — это связано с вращением вещества вокруг черной дыры: остановить его или существенно замедлить не получится. Но что могло — то поменялось. В частности, самая яркая часть кольца за год переместилась на 30 градусов против часовой стрелки. Излучение вокруг черной дыры, которое и видно на картинке, складывается из тонкого фотонного кольца и более размытого гравитационно-линзированного излучения. Первое более-менее однородное по яркости, а вот второе отражает реальное движение вещества вокруг черной дыры, поэтому распределение яркости в кольце может меняться со временем. Теперь мы смогли увидеть это напрямую, хотя указания на такие перемещения были и в более ранних данных, до EHT. Что еще можно увидеть в интерферометр? А значит, мы можем рассмотреть линейную и круговую поляризацию излучения. Линейная поляризация скажет, какова конфигурация и напряженность магнитного поля в аккреционном диске, а круговая поможет различить фотонное кольцо на фоне остального излучения. Пока данные 2018 года проходили первичную обработку, мы выжали все из показаний 2017-го. В частности, узнали, что магнитное поле должно пронизывать аккреционный диск насквозь, а увлечение системы отсчета вращающейся черной дырой в М87 — его закручивать. Именно такие условия нужны для запуска черной дырой релятивистского джета. Хотя поле там оказалось на удивление маленьким: от 1 до 30 Гаусс, — меньше, чем у магнита на холодильнике. В некоторых квазарах магнитные поля в тысячу раз сильнее. Еще мы поняли, что с круговой поляризацией работать и работать. Синхротронное излучение в ней выглядит в 100—1000 раз слабее, чем в неполяризованном свете. А реальный сигнал сложно выделить на фоне инструментальных помех. Поэтому нам нужно больше чувствительных телескопов. Ученые просто подтвердили результат? Непросто, но да. Неужели осталось еще что-то не открытое? О, да! По теням черных дыр у EHT три большие задачи: 1. Получить видео тени черной дыры.
Оно представляет собой кольцеобразную структуру с темной центральной областью. Революционные результаты наблюдений представлены в серии из шести статей, опубликованных в специальном выпуске журнала The Astrophysical Journal Letters. Исследователи сравнили полученные результаты с обширной коллекцией компьютерных моделей, отражающих физические особенности искривленного пространства, нагретого до сверхвысоких температур вещества и сильных магнитных полей. Многие свойства полученного изображения неожиданно хорошо соответствуют теоретическим представлениям. Это дает уверенность в правильности интерпретации наблюдений, в том числе и оценок массы черной дыры. Галактика M 87 из скопления галактик в созвездии Девы была выбрана для наблюдений не случайно. Размеры горизонта событий черной дыры пропорциональны ее массе, поэтому, чем массивнее черная дыра, тем больше ее тень. Благодаря своей огромной массе 6,5 миллиардов солнечных масс и относительной близости к Земле она находится от нас на расстоянии 55 миллионов световых лет черная дыра в центре галактики M 87 для земного наблюдателя является одной из крупнейших по своим угловым размерам, что и сделало ее идеальной мишенью для исследования. Поперечник её тени немного меньше 40 миллиардов километров.
Телескопы впервые сделали совместный снимок сверхмассивной черной дыры M87 и массивного джета
Непрерывные наблюдения продолжались в течение 10 суток в апреле 2017 года. 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.
В 2020 году за это открытие была присуждена Нобелевская премия. Обсерватории по всему миру сделали множество изображений объекта, которые затем объединили в одно. На картинке нельзя увидеть саму черную дыру, поскольку она абсолютно черная, но на наличие объекта указывает светящийся вокруг нее газ: тёмная центральная область окружена яркой структурой, похожей на кольцо.
Знаменитый гравитационный монстр проживает в сверхгигансткой эллиптической галактике Messier 87 в 54 миллионах световых лет от нас в направлении созвездия Девы. Достигнуть успеха удалось благодаря объединению восьми радиообсерваторий по всей планете в один виртуальный телескоп «размером с Землю». Хоть мы и не можем видеть чёрную дыру, так как она действительно абсолютно чёрная, её выдаёт окружающий её светящийся газ: мы наблюдаем тёмную центральную область называемую тенью , окружённую яркой кольцеобразной структурой. Изображение сформировано световыми лучами, искривлёнными мощной гравитацией чёрной дыры, масса которой в четыре миллиона раз превышает массу нашего Солнца.
Так как эта чёрная дыра находится от Земли на расстоянии около 27 000 световых лет, её видимые размеры на небе примерно соответствуют размерам пончика на Луне.
Хотя в GS-9209 примерно столько же звезд, сколько в нашей родной галактике, с общей массой, равной 40 миллиардам солнц, она составляет лишь одну десятую размера Млечного Пути. По словам исследователей, это самый ранний известный пример галактики, в которой перестали формироваться звезды. Сверхмассивные черные дыры могут остановить звездообразование, потому что их рост высвобождает огромное количество высокоэнергетического излучения, которое может нагревать галактики и вытеснять газ из них. Галактикам нужны огромные облака газа и пыли, чтобы коллапсировать под действием собственной гравитации, создавая тем самым новые звезды, пишет The Guardian.
Производят звук и не всасывают объекты: что мы знаем о черных дырах
Масса чёрной дыры в центре галактики М87 оказалась в 100 раз меньше заявленной. Наблюдаемый от черной дыры M87* свет был поляризован местами на 30%, что означает достаточно сильное и структурированное магнитное поле (рис. 6). сверхмассивной черной дыры. Однако наиболее интригующей целью проекта «Event Horizon Telescope», старт которому был дан в 2012 году, являлось получение снимка центральной сверхмассивной черной дыры Млечного Пути. 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. На снимке запечатлена сверхмассивная черная дыра М87, расположенная на расстоянии в 55 миллионов световых лет от Земли.