Иностранные астрофизики использовали данные микроволнового телескопа ALMA для подготовки точной трёхмерной модели вспышки, которая была порождена сверхмассивной чёрной дырой в центре Млечного Пути. Спустя три года после публикации первой в истории фотографии чёрной дыры астрономы проекта Event Horizon Telescope (EHT) опубликовали второй такой снимок. И вот вчера ученые представили первые фотографии черной дыры из галактики М87. В течение трех лет Кэти Боуман вместе с командой из трех других ученых работала над созданием и разработкой алгоритмов, которые должны были обеспечить возможность получить изображение черной дыры. Астрономы опубликовали первое фото тени сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики.
Космический дебют: о чём может рассказать первая в истории фотография сверхмассивной чёрной дыры
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. Для сбора данных о черной дыре M87 ученые задействовали сеть из семи телескопов, расположенных в разных частях мира.
В целом PRIMO позволяет компенсировать недостающую информацию о наблюдаемом объекте, что машина и сделала, проанализировав 30 000 изображений чёрных дыр. Эти данные позволят учёным серьёзно переработать свои теоретические модели и тесты гравитации, а также лучше понять не только М87, но и нашу собственную чёрную дыру в центре галактики Млечный Путь. Самым загадочным явлением сейчас выступают интенсивные струи энергии, которые извергает М87. 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.
Альберт Эйнштейн разработал общую теорию относительности. Именно на ней и основывается современная теория астрофизических чёрных дыр. Wikimedia Впервые теоретическую возможность существования таких объектов описал в 1915 г. Долгое время их называли коллапсарами, поскольку они возникают, как правило, в результате схлопывания коллапса массивных звезд.
Прежде всего это выпадение на нее вещества находящегося рядом небесного тела, когда оно поглощается дырой. Поглощение идет с выделением огромной энергии. Но запечатлеть явление не удавалось, поэтому оно не является непосредственным доказательством существования дыр. И вот сейчас впервые в истории ученые решили продемонстрировать реальное фото сразу двух черных дыр. Заглянуть прямо в самое сердце бесконечности. Одна расположена в центре галактики М87, находится от Земли на расстоянии 55 миллионов световых лет, эквивалентна 7 миллиардам солнечных масс, вторая - в центре нашей галактики Млечный Путь, на расстоянии около 26 тысяч световых лет от Земли, обладает четырьмя миллионами солнечных масс, не излучает видимого и инфракрасного света. Диаметр этой дыры всего 24 миллиона километров, мизер по космическим меркам. Разглядеть ее кажется просто фантастикой, с тем же успехом можно попытаться невооруженным глазом увидеть коробок спичек на Луне. Чтобы наблюдать такую дыру, требуется по-настоящему огромный и очень мощный телескоп.
Что дала нам первая фотография черной дыры?
Внутри следа новые звезды Что конкретно происходит, ученые пока не разобрались. Абсолютно загадочными выглядят и последствия передвижение черной дыры: там, где она пролетела, образуются новые звезды — прямо в «фарватере». В границах следа. Процесс просто феноменальный — будто в каком-то фантастическом фильме про сотворение мира. Монстр, конечно же, спалит и нашу галактику, когда долетит до нее. Как минимум, сделает в ней «просеку». И вместо старых звезд и «высадит» новорожденных. Словно пионер на субботнике. К счастью, «обновление» ожидается нескоро. Черная дыра сейчас находится на расстоянии более 7 миллиардов световых лет. Астрономы рассчитывают разобраться в том, что происходит, рассмотрев беглеца с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб.
Время-то есть.
Как выглядит сверхмассивная чёрная дыра в центре нашей галактики. Астрономы EHT получили первое фото, доказывающее существование этого объекта Это вторая сфотографированная чёрная дыра в истории Спустя три года после публикации первой в истории фотографии чёрной дыры астрономы проекта Event Horizon Telescope EHT опубликовали второй такой снимок. На сей раз учёные запечатлели сверхмассивную чёрную дыру в центре нашей собственной галактики. Для начала нужно прояснить, что правильнее говорить о фотографии тени чёрной дыры, так как сам объект ничего не излучает, поэтому и сфотографировать его невозможно.
Также нужно напомнить, что речь идёт не о классической фотографии. Event Horizon Telescope EHT — это объединение множества радиотелескопов по всей земле, которое по итогу даёт «виртуальный» телескоп «размером с Землю».
Об этом говорится на сайте проекта. Изображение окончательно доказывает, что сверхмассивное тело в центре Млечного Пути — действительно черная дыра. Изображение черной дыры сверху получилось путем комбинации снимков с разных телескопов снизу Как отмечают ученые, хоть мы и не можем видеть саму черную дыру, поскольку она совершенно темная, светящийся газ вокруг нее обрамляет центральную темную область, называемую тенью.
На опубликованном изображении представлен свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры, которая в 4 млн раз массивнее Солнца.
Черной дырой в конце жизни становятся массивные звезды: за миллиарды лет в них меняется состав газов, температура, что приводит к нарушению равновесия между гравитацией звезды и давлением раскаленных газов. Тогда происходит коллапс звезды: ее объем уменьшается, но, поскольку масса не меняется, растет плотность. Типичная черная дыра звездной массы имеет радиус 30 километров и плотность вещества более 200 млн тонн на кубический сантиметр.
Для сравнения: чтобы Земля стала черной дырой, ее радиус должен составить 9 миллиметров. Существует еще один вид черных дыр — сверхмассивные черные дыры, которые образуют ядра большинства галактик. Их масса в миллиард раз больше массы звездных черных дыр. Происхождение сверхмассивных черных дыр неизвестно, есть гипотеза, что когда-то они были черными дырами звездной массы, которые росли, поглощая другие звезды.
Есть также спорная идея о существовании первичных черных дыр, которые могли появиться от сжатия любой массы в начале существования Вселенной. Кроме того, существует предположение, что очень маленькие черные дыры с массой, близкой массе элементарных частиц, образуются на Большом адронном коллайдере. Однако подтверждения этой версии пока нет. Черная дыра поглотит нашу галактику?
Ее масса в четыре миллиона раз больше массы Солнца, а размер — 25 миллионов километров — примерно равен диаметру 18 солнц. 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.
3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики
Ниже мы публикуем изображение черной дыры, фото из космоса — это реальное доказательство ее существования. This new visualization of a black hole illustrates how its gravity distorts our view, warping its surroundings as if seen in a carnival mirror. О сервисе Прессе Авторские права Связаться с нами Авторам Рекламодателям Разработчикам.
Фотография черной дыры: совсем не фотография и не совсем черной дыры
Фотография чёрной дыры, сделанная в рамках проекта Event Horizon Telescope (EHT) — одно из значимых научных достижений в астрономии и космологии. Таким образом, это первая черная дыра, однозначно связанная с разрушенным звездным скоплением. Модель черной дыры со светящимся кольцом вращающихся поглащаемых частиц вокруг и бьющими вверх и вниз потоками плазмы. Увидеть саму черную дыру невозможно так как она совершенно темная, но светящийся газ вокруг нее дает характерный признак: темную центральную область (называемую тенью), окруженную яркой кольцеобразной структурой.
Опубликован первый в истории снимок черной дыры
Сверхмассивная чёрная дыра с аккреционным диском и струёй плазмы («Наука и жизнь» №5, 2019). Контраст не менялся и соответствует предсказанием для тени (черной дыры), несимметричная картинка говорит о вращении вещества. Впервые в истории наблюдений не схематическое изображение, а фотография, настоящий снимок черной дыры.
Первая фотография Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути
Но рядом с обрывом вам уже ничто не поможет". Снаружи все чёрные дыры типичны, а внутрь никто и никогда забраться не сможет, да если и сможет, то человек либо превратится в спагетти, либо "с точки зрения внешнего мира исчезнет навсегда". Всё зависит от её массы. Очень странные дела: Давно покинувшие Солнечную систему "Вояджеры" внезапно вышли на связь и встревожили учёных новыми данными Сколько чёрных дыр в космосе В Млечном Пути пока найдено 11 чёрных дыр, и среди них недавно запечатлённая сверхмассивная чёрная дыра в центре Галактики. Но это самые крупные и самые активные. На самом деле потенциально каждая из 400 млрд звёзд, находящихся в Млечном Пути, рано или поздно превратится в чёрную дыру. Во Вселенной триллионы и триллиарды чёрных дыр. Подсчитать их все затруднительно даже математическим способом. Это сверхмассивная дыра, образовавшаяся по одной из версий вследствие коллапса центральной части Галактики под собственным весом. По этой логике у каждой из двух триллионов галактик находится в центре сверхмассивная или ультрамассивная чёрная дыра. Это как 40 000 000 000 солнц.
Полный мрак. Почему невозможно сфотографировать чёрную дыру?
Это легко видеть и на снимке: половина «кольца» вокруг черной дыры тусклее, а половина — ярче. Это потому, что гравитация черной дыры М87 замедлила половину фотонов от бублика раскаленной материи вокруг этой самой черной дыры, отчего половина эта и кажется нам тусклой. Да, она ничего не излучает и поглощает любой падающий на нее свет, но ничего страшного в этом нет. Черная дыра отличается от них только формой примерно сферической и тем, что поглощает фотоны идеально, ничего не рассеивая. То есть увидеть ее все равно можно: на фоне светящегося бублика она будет выглядеть просто черным провалом. Но сделать это земными телескопами пока нереально, для этого надо «подтянуть» наши телескопы намного, намного ближе. Чем и как был сделан снимок?
Даже тень черной дыры в полусотне миллионов световых лет увидеть одним-единственным земным телескопом пока невозможно. Для этого использовался Event Horizon Telescope — группа из одиннадцати согласованных радиотелескопов, разбросанных по планете от Антарктиды десятиметровый радиотелескоп South Pole Telescope на полярной станции до северного полушария. Разнесенные на тысячи километров друг от друга радиотелескопы вместе позволили ловить фотоны от раскаленного бублика вокруг черной дыры М87 и складывать полученные элементы пазла в одну картинку. Это настолько большой объем, что его пересылали к обрабатывающему данные суперкомпьютеру в виде жестких дисков по почте — бессбойная передача по интернету заняла бы слишком много времени. Сделать его реальностью помогла работа Кэти Боман, 29-летней выпускницы Массачусетского технологического института. Вместе с коллегами она разработала специальный алгоритм, позволяющий объединять данные от разных телескопов, расположенных в тысячах километров друг от друга. Чтобы точнее «увидеть» тень черной дыры, команда людей под ее руководством ввела в алгоритм модель, которая учитывала теоретические предсказания теории относительности Эйнштейна, чтобы точнее интерпретировать входящие данные. Построив с помощью моделирования ожидаемый облик тени от черной дыры такого размера, как М87, команда Боман смогла отсеять менее качественные изображения от более качественных и в итоге получить «картинку» такого уровня, которую без «очищающего» алгоритма было бы невозможно создать. Снимок подтверждает как сам факт существования черных дыр — хотя в нем никто и так не сомневался, — так и то, насколько точны наши представления о них и бублике из пожираемой ими материи.
Попутно он позволил несколько уточнить размеры и, соответственно, массу сверхмассивной черной дыры в центре эллиптической округлой галактики М87 в 53,5 миллиона световых лет от нас.
Основная проблема в том, что итоговое изображение будет все равно сильно зашумленным. Алгоритм Кэти Боуман позволяет убрать шумы и построить приемлемую картину. Фото: Katie Bouman Полученную радиотелескопами информацию можно интерпретировать по-разному и сгенерировать таким образом целый «зоопарк» изображений. Однако не следует думать, что исследователи просто притянули результат к своим представлениям о том, как должна выглядеть черная дыра. Существуют строгие ограничения, продиктованные тем, что астрономам известно о космосе.
Ученые знают, на что должны быть похожи астрономические объекты и на что они не похожи. 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.
Эйнштейн использовал концепции Лоренца и Пуанкаре в своей специальной теории относительности СТО , в которой роль закона преобразования инерциальных систем отсчёта окончательно перешла от преобразований Галилея к преобразованиям Лоренца.
Классическая галилеевски-инвариантная механика была при этом заменена на новую, Лоренц-инвариантную релятивистскую механику. В рамках последней скорость света оказалась предельной скоростью, которую может развить физическое тело, что радикально изменило значение чёрных дыр в теоретической физике. Однако ньютоновская теория тяготения на которой базировалась первоначальная теория чёрных дыр не является лоренц-инвариантной. Поэтому она не может быть применена к телам, движущимся с околосветовыми и световой скоростями.
Лишённая этого недостатка релятивистская теория тяготения была создана, в основном, Эйнштейном сформулировавшим её окончательно к концу 1915 года и получила название общей теории относительности ОТО [11]. Именно на ней и основывается современная теория астрофизических чёрных дыр [6]. По своему характеру ОТО является геометрической теорией. Она предполагает, что гравитационное поле представляет собой проявление искривления пространства-времени которое, таким образом, оказывается псевдоримановым, а не псевдоевклидовым, как в специальной теории относительности.
Что дала нам первая фотография черной дыры?
| Астрономы впервые получили фото черной дыры в центре Млечного Пути | Обнародована первая фотография черной дыры. |
| Первое фото черной дыры в центре нашей галактики: когда его сделали на самом деле | В 2019 году та же команда ученых опубликовала первое в истории фото черной дыры — M87 в галактике Мессье 87. |
Новые реальные снимки черной дыры показали ученые
Стрелец А* значительно меньше чёрной дыры галактики M87. Научный мир облетела долгожданная новость — получено первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. «Фотография черной дыры» представляет собой светящееся кольцо вокруг горизонта событий черной дыры, и для того чтобы его увидеть, нужно иметь экстремальное угловое разрешение. То, что принято называть фотографией черной дыры, на самом деле — изображение вещества, движущегося вокруг черной дыры. Погрузитесь в мир черных дыр с помощью фотографий, сделанных космическим телескопом Хаббл.
5 причин, почему фото черной дыры – это очень круто
Строго говоря, саму черную дыру невозможно увидеть, однако ее тень хорошо различима на фоне поглощаемого черной дырой вещества. Чёрные дыры из научной абстракции стали реальностью, которую можно увидеть. Большая часть материи вокруг черной дыры попадает внутрь нее, но некоторые частицы избегают поглощения и выбрасываются далеко во вселенную в виде джетов. Тень чёрной дыры в галактике M87 и улучшенный вариант изображения в поляризованном свете / ESO. Стрелец А* значительно меньше чёрной дыры галактики M87.