“В центре Млечный Путь он сверхмассивный Черная дыра– ученые давно выдвинули такую теорию, основанную, в том числе, на наблюдениях за движением звезд в центральной области наша галактика – этот указывал, что в этой точке был объект с массой в четыре миллиона раз больше массы Солнца.
Черная дыра – это область, где гравитационная сила она настолько мощна, что не дает вырваться ни одной материи, даже светлой. Чтобы его изготовить, нужно набрать очень большую массу в небольшом объеме. Математическая граница этой области называется горизонтом событий. Существует два основных типа черных дыр: звездные массы и сверхмассивные черные дыры с массами миллионов или даже миллиардов солнечных масс.
Черная дыра в центре Млечного Пути. Ученые показали картинку
Фото, представленное в четверг, является первым прямым визуальным подтверждением его существования. черная дыра в центре Млечного Пути. На нем изображена тень черной дыры и яркое кольцо рядом с ней. горизонт событий. Размер тени черной дыры составляет примерно 52 микросекунды дуги по небу.
СМОТРИТЕ: Это сработало! Ученые впервые выращивали растения на лунной почве
На картинке нет первое в истории изображение черной дыры. В 2019 году были объявлены наблюдения за тенью черной дыры из Messier 87 (объект M87*). Обе являются сверхмассивными черными дырами, но есть отличия: M87* примерно в 1600 раз массивнее, чем Стрелец A*.
Фото черной дыры. Ученые удивились
Джеффри Бауэр из Института астрономии и астрофизики Academia Sinica в Тайбэе, Тайвань, работающий над командой проекта EHT, сказал, что он «ошеломлен тем, насколько хорошо размер кольца соответствует прогнозам. Общая теория относительности Эйнштейна. Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили понимание того, что происходит в центре нашей галактики, и дали новое представление о том, как гигантская черная дыра взаимодействует с окружающей средой».
В свою очередь, д-р Мацей Вельгусастрофизик, участвовавший в проекте, рассказал о «философском содержании открытия».
– Мы впервые видим самый глубокий центр нашей собственной галактики, вокруг которого все мы вращаемся со скоростью в один оборот каждые 250 миллионов лет. Это наша черная дыра, сказал он. “Увидеть центр нашей галактики впервые имеет философский смысл”, – добавил он.
Стрелец A*. Что мы знаем о нем?
Ученые указывают, что наблюдения за Стрельцом A* были гораздо сложнее, чем за галактикой M87, из-за гораздо быстрее изменчивость вокруг черной дыры. В обоих случаях газ вблизи черной дыры движется с одинаковой скоростью, близкой к скорости света. Но для выхода на орбиту M87* нужны дни или даже недели, тогда как газу на орбиту Sagitari A* требуются только минуты. Это означает, что яркость и структура газа вокруг него изменяются гораздо быстрее, что усложняет получение стабильного изображения. Ученым пришлось развиваться методы, предполагающие движение газа.
В случае черных дыр масса прямо пропорциональна радиусу, поэтому M87* также в 1600 раз больше одновременно. Однако из-за разницы в расстояниях они оба имеют для нас схожий угловой размер на небе. Черная дыра M87* находится в 55 миллионах световых лет от нас, а Стрелец A* – в 27 000 световых лет.
SEE: Глава Facebook показал демонстрацию проекта Cambria, будущего VR
Ученые отмечают, что несмотря на эти отличия объекты очень похожи. Как он объясняет Сэра Маркофф из Университета Амстердама в Нидерландах, сопредседатель Научного совета EHT, мы имеем два совершенно разных типа галактик и две совершенно разные массы черных дыр, но у краев этих черных дыр они выглядят ужасно похожими, что говорит нам, что общая теория относительности управляет этими объектами. с близкой точки, и любые отличия, которые мы видим дальше, должны быть связаны с различиями в материи, которая окружает черные дыры.
Изображение черной дыры. «Мы узнаем кое-что новое»
Доктор Мацей Вельгус сказал, что астрофизики очень хотят понять, что происходит в центре нашей галактики. “Мы узнали несколько новых вещей из этой картины”, – добавил он. – Мы получаем специальные знания, например такие, что Стрелец A* динамически изменяется в течение короткого периода времени. Это означает, что в будущем мы сможем изучать динамику падения вещества в черную дыру».
Он добавил, что непостоянство черной дыры наблюдается благодаря «фото» он несколько меньше, чем это было предложено теоретическими моделями. «В моделях чего-то не хватает, потому что вы видите, что реальный объект несколько менее изменчив, чем показывают расчеты. Мы не знаем почему. «Я думаю, что многие физики-теоретики теперь сядут и попытаются выяснить, почему наши лучшие численные модели предполагают несколько большую изменчивость, чем мы видим в этих наблюдениях», — говорит он.
СМОТРИТЕ: Новая функция в Google – Immersive View. Настоящий 3D-мир на вашем телефоне
Прямое наблюдение за Стрельцом A* также дает новую информацию о деле, которое ему приходится. Электроны там, вероятно, гораздо холоднее протонов. – Теоретически это было предусмотрено. Однако у нас никогда не было подтверждения, что существуют такие астрономические потоки, в которых электроны и протоны обладают совершенно разными температурами. Теперь есть, – подытожил ученый.
Как создается фотография черной дыры?
Изображение черной дыры было получено в результате анализа данных радиообсерваторий, сотрудничающих в проекте под названием Event Horizon Telescope (EHT). Результаты своей работы ученые представили на пресс-конференциях, организованных одновременно в нескольких местах по всему миру.
Показано изображение черной дыры было определено, среди прочего, как “фото” но это не имеет ничего общего с традиционной фотографией. – В случае с черной дырой мы имеем другой метод реконструкции изображения, чем, например, в камере, – сказал доктор Вельгус.
Объясняя, как создается такое «фото», он заметил, что каждое изображение состоит из определенных компонентов и когда мы делаем обычную фотографию, «мы видим их все». Такое традиционное фото черной дыры можно было сделать только с помощью радиотелескопа с чашей диаметром примерно от Земли. “Но нам никто не даст”, – пошутил он.
Астрономы использовали другой метод наблюдения: они запустили в работу восемь радиотелескопов, разбросанных по всему миру. Они объединили радиотелескопы попарно в разных конфигурациях. Позже с помощью этих пар они наблюдали за дальним объектом в космосе.
– С помощью пар радиотелескопов измеряем одну составляющую изображения. С помощью восьми различных телескопов мы можем создать 28 пар, что позволяет измерить 28 компонентов изображения. Это что-то, – подчеркнул соавтор исследования.
Таким наблюдением способствует вращение Земли, изменяющее геометрию треугольников, составленных из двух телескопов, и наблюдаемую область. – Земля вращается, поэтому мы можем измерить многие компоненты изображения в течение нескольких часов. Затем выполняем численную реконструкцию изображения – с помощью вычислений мы можем дополните недостающие данные на картинке – комментирует доктор Вельгус. «Мы потратили пять лет, работая над этими данными – уменьшая их, калибруя и понимая, что они означают. Какое облегчение наконец-то иметь эффект!
Фото Стрельца A*. К проекту были привлечены сотни ученых
В работе приняла участие команда из более чем 300 ученых из 80 институтов по всему миру. Для наблюдений, проведенных в апреле 2017 года, был использован ряд радиотелескопов: Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), 30-метровый телескоп IRAM, телескоп Джеймса Клерка Максвелла (JCMT) (LMT), субмиллиметровая решетка (SMA), субмиллиметровый телескоп UArizona (SMT), телескоп Южного полюса (SPT). С тех пор в сети EHT также были добавлены Гренландский телескоп (GLT), Северная расширенная миллиметровая решетка (NOEMA) и 12-метровый телескоп UArizona на Кит-Пик.
Европейский вклад В дополнение к исследовательским группам и телескопам, этим важным открытием стал также суперкомпьютер EHT для синтеза данных, размещенный в Институте радиоастрономии Макса Планка в Германии и финансируемый Европейским исследовательским советом и Обществом Макса Планка в Германии.
СМОТРИТЕ: Тихий, комфортный и экономичный Airbus A350. Что это за самолет?
В команде EHT два поляка: проф. Моника Мосцибродзка из Университета Радбуд в Неймегене (Нидерланды) и доктор Мациек Вельгус из Института радиоастрономии Макса Планка в Бонне (Германия). проф. Мосцибродзько внес значительный вклад в теорию, связанную с публикациями, а доктор Вельгус – в обработку данных. Он первый автор одной из публикаций о кривые изменения сияния Стрельца A*.
Исследование было опубликовано в серии статей, появившихся в специальном выпуске научного журнала The Astrophysical Journal Letters.
