3. Представлено первое фото черной дыры в центре нашей Галактики / Наука / Независимая газета
Расстояние до «пожирательницы звезд» в центре Млечного Пути – 27 тысяч световых лет. Иллюстрация NASA
20 мая сотрудники Европейской южной обсерватории (ESO) и команда, занимающаяся исследованиями на Телескопе горизонта событий (EHT, Event Horizon Telescope), провели пресс-конференцию, на которой показали фото черной дыры в центре нашей Галактики – Млечного Пути. Теперь идея о том, что в центре нашей Галактики находится сверхмассивная черная дыра, не просто научная гипотеза, а экспериментально подтвержденный факт.
Ранее предполагалось, что галактики и скопления галактик собираются в том месте, где уже есть большая масса темной материи. Теперь в распоряжении астрофизиков есть фото, на котором отчетливо видна тень горизонта событий. Следовательно, темная материя тут ни при чем.
Строго говоря, саму черную дыру невозможно увидеть, однако ее тень хорошо различима на фоне поглощаемого черной дырой вещества.
Еще не так давно, в 2013 году, говоря о свойствах черных дыр, ученые предпочитали использовать сослагательное наклонение: «По разным оценкам, кандидатов в черные дыры существует несколько десятков… И почти все такие кандидаты в черные дыры (20–30) обнаружены в нашей Галактике. Массы компактных объектов могут быть от трех до 12 солнечных масс и даже более».
В 2019 году астрофизики смогли впервые сфотографировать черную дыру в центре галактики М87. Но один раз – не факт. Факт – объективное и повторяющееся событие или феномен. И вот – снимок черной дыры, вернее горизонта событий вокруг нее, буквально у нас под боком, в центре Млечного Пути.
Как выглядит наша черная дыра и чем отличается от М87? Масса Стрелец А* (так называется объект в центре нашей Галактики, Sagittarius A*, Sgr A*) 4,2 млн солнечных масс, а размер горизонта событий сравним с орбитой Меркурия.
Однако ее размер для телескопов всего 52 миллионные доли угловой секунды. Здесь-то и пригодился Event Horizon Telescope. По сути, EHT – это объединенная сеть из восьми обсерваторий по всему миру, чьи радиотелескопы синхронизированы по сверхточным атомным часам. Вся эта сеть работает как единый телескоп диаметром 10 тыс. км. 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.
Расстояние до Sgr A* – 27 тыс. световых лет. М87 в 1500 раз более массивная и в 2000 раз более далекая черная дыра. В отличие от М87, вокруг Стрельца А* газ вращается на околосветовых скоростях, что приводит к разнице между любыми двумя фото тени черной дыры. Чтобы решить эту проблему, была создана модель вращения, которая распознавала, в какой именно фазе находится изображение с данной фотографии.
Фотография черной дыры могла быть ложной
Не так давно научное сообщество ликовало после получения самого четкого изображения черной дыры в центре далекой галактики Мессье 87. Однако некоторые исследователи сомневаются в том, что первое изображение черной дыры было настоящим, потому что оно в действительности искажено.
Иллюстрация черной дыры M87*Первое изображение черной дыры M87* получили путем трехлетних наблюдений при помощи Телескопа горизонта событий (EHT). Снимок был опубликован в 2019 году, и это была настоящая сенсация в мире науки. Ученые использовали алгоритм для заполнения пробелов и компиляции огромного набора данных в одно изображение. Однако в этих алгоритмах остается место для человеческих ошибок и неверных предположений.
В этом заключается проблема, потому что более старое изображение не похоже на снимок 2019 года.
Телескоп Event Horizon (EHT) был не единственным мощным устройством, наблюдавшим галактику M87. В апреле 2017 года рентгеновская обсерватория NASA Chandra имела более широкий обзор той же цели. Изображение, полученное в результате этих наблюдений, позволило создать фотографию черной дыры в захватывающем панорамном виде.
Радиоизображения черной дыры M87*, полученные обсерваторией Chandra«Поле зрения обсерватории Chandra намного больше, чем у EHT, поэтому она увидела джет — струю высокоэнергетических частиц, выпущенных интенсивными гравитационными и магнитными полями вокруг черной дыры. Эта струя простирается более чем на 1000 световых лет от центра галактики», — говорится в блоге команды астрономов телескопа Chandra.
Сравнение фотографий черной дыры M87*, полученных обсерваториями Chandra и EHTИсследователь Национальной астрономической обсерватории Японии Макато Миоши и его коллеги говорят, что на фотографии EHT отсутствует тот самый высокоэнергетический джет.
Более того, на их новом снимке черной дыры M87* в панорамном виде отсутствует кольцо света в виде пончика, а значит фотография 2019 года получилась ложной. Миоши считает, что предполагаемая ошибка может повлиять на то, как получаются другие изображения черных дыр, включая фотографию Стрельца А* в центре нашей Галактики.
«Возможно, та же самая ошибка вызвала неверное толкование и, как следствие, неправильное построение изображения черной дыры Стрелец А* в виде пончика», — сказал Миоши New Scientist.
Напомним, что ранее черная дыра в центре Млечного Пути подтвердила предсказание Эйнштейна.
По материалам New Scientist
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
Chandra NASA Космический телескоп Черная дыраАстрономы показали первое изображение черной дыры в сердце нашей Галактики
Астрономы представили первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре нашей собственной галактики Млечный Путь. Этот результат предоставляет убедительные доказательства того, что объект действительно является черной дырой, и дает ценные сведения о работе таких гигантов, которые, как считается, находятся в центре большинства галактик. Изображение было создано глобальной исследовательской группой под названием Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration с использованием наблюдений всемирной сети радиотелескопов.
Изображение представляет собой долгожданный взгляд на массивный 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 убедительно свидетельствует о том, что этот объект, известный как Стрелец A* (Sgr A*, произносится как «sadge-ay-star»), является черной дырой, и сегодняшнее изображение дает первое прямое визуальное свидетельство этого.
Хотя мы не можем видеть саму черную дыру, потому что она совершенно темная, светящийся газ вокруг нее дает характерный признак: темную центральную область (называемую «тенью»), окруженную яркой кольцеобразной структурой. Новый вид фиксирует свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее нашего Солнца.
« Мы были ошеломлены тем, насколько хорошо размер кольца согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна», — сказал ученый проекта EHT Джеффри Бауэр из Института астрономии и астрофизики Академии Синика, Тайбэй. «Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили наше понимание того, что происходит в самом центре нашей галактики, и предложили новое понимание того, как эти гигантские черные дыры взаимодействуют со своим окружением».
Поскольку черная дыра находится на расстоянии около 27 000 световых лет от Земли, нам кажется, что в небе она имеет примерно такой же размер, как пончик на Луне. Чтобы получить его изображение, команда создала мощный EHT, который соединил восемь существующих радиообсерваторий по всей планете, чтобы сформировать единый виртуальный телескоп размером с Землю [1]. EHT наблюдал Sgr A * несколько ночей, собирая данные в течение многих часов подряд, подобно использованию длинной выдержки на камере.
Прорыв последовал за коллаборацией EHT в 2019 году.выпуск первого изображения черной дыры, названной M87*, в центре более далекой галактики Мессье 87.
Две черные дыры выглядят поразительно похожими, хотя черная дыра нашей галактики более чем в тысячу раз меньше и менее массивна, чем M87* [2]. «У нас есть два совершенно разных типа галактик и две очень разные массы черных дыр, но вблизи края этих черных дыр они выглядят поразительно похожими», — говорит Сера Маркофф, сопредседатель Научного совета EHT и профессор теоретической астрофизики в Университете Амстердама, Нидерланды..jpg)
Это достижение было значительно сложнее, чем для M87*, хотя Sgr A* гораздо ближе к нам. Ученый EHT Чи-Кван (ЧК) Чан из Обсерватории Стюарда и Департамента астрономии и Института науки о данных Аризонского университета, США, объясняет: «Газ в окрестностях черных дыр движется с той же скоростью, что и — почти со скоростью света — вокруг Sgr A* и M87*. Но там, где газу требуется от нескольких дней до нескольких недель, чтобы совершить оборот вокруг большего M87*, в гораздо меньшем Sgr A* он совершает полный оборот за считанные минуты. Это означает, что яркость и структура газа вокруг Sgr A* быстро менялись, пока коллаборация EHT наблюдала за ним — что-то вроде попытки сделать четкий снимок щенка, который быстро гоняется за своим хвостом».
Исследователям пришлось разработать новые сложные инструменты, которые учитывали бы движение газа вокруг Sgr A*.
В то время как M87* была более легкой и устойчивой целью, и почти все изображения выглядели одинаково, это не относится к Sgr A*. Изображение черной дыры Sgr A* представляет собой среднее значение различных изображений, извлеченных командой, и, наконец, впервые показывает гиганта, скрывающегося в центре нашей галактики.
Это стало возможным благодаря изобретательности более 300 исследователей из 80 институтов по всему миру, которые вместе составляют коллаборацию EHT. В дополнение к разработке сложных инструментов для решения проблем с визуализацией Sgr A*, команда усердно работала в течение пяти лет, используя суперкомпьютеры для объединения и анализа своих данных, одновременно собирая беспрецедентную библиотеку смоделированных черных дыр для сравнения с наблюдениями.
Ученые особенно взволнованы тем, что наконец-то получили изображения двух черных дыр очень разных размеров, что дает возможность понять, как они сравниваются и контрастируют. Они также начали использовать новые данные для проверки теорий и моделей поведения газа вокруг сверхмассивных черных дыр.
Этот процесс еще не до конца изучен, но считается, что он играет ключевую роль в формировании и эволюции галактик.
«Теперь мы можем изучить различия между этими двумя сверхмассивными черными дырами, чтобы получить новые ценные сведения о том, как работает этот важный процесс»,
Прогресс в области EHT продолжается: в марте 2022 года в рамках крупной наблюдательной кампании было задействовано больше телескопов, чем когда-либо прежде. Продолжающееся расширение сети EHT и значительные технологические обновления позволят ученым в ближайшем будущем делиться еще более впечатляющими изображениями и видеороликами черных дыр.
Примечания
[1] Отдельными телескопами, участвовавшими в EHT в апреле 2017 года, когда проводились наблюдения, были: Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка (ALMA), Atacama Pathfinder Experiment (APEX), 30-метровый телескоп IRAM, Джеймс Телескоп Клерка Максвелла (JCMT), Большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано (LMT), Субмиллиметровая решетка (SMA), Субмиллиметровый телескоп UArizona (SMT), Телескоп Южного полюса (SPT). С тех пор EHT добавила к своей сети Гренландский телескоп (GLT), Северную расширенную миллиметровую решетку (NOEMA) и 12-метровый телескоп UArizona на Китт-Пик.
ALMA является партнерством Европейской южной обсерватории (ESO; Европа, представляющая свои государства-члены), Национального научного фонда США (NSF) и Национальных институтов естественных наук (NINS) Японии вместе с Национальным исследовательским советом (Канада). ), Министерством науки и технологий (МОСТ; Тайвань), Институтом астрономии и астрофизики Academia Sinica (ASIAA; Тайвань) и Корейским институтом астрономии и космических наук (KASI; Республика Корея) в сотрудничестве с Республикой Чили.
Объединенная обсерватория ALMA управляется ESO, Associated Universities, Inc./Национальной радиоастрономической обсерваторией (AUI/NRAO) и Национальной астрономической обсерваторией Японии (NAOJ). APEX, результат сотрудничества между Институтом радиоастрономии им. Макса Планка (Германия), Космической обсерваторией Онсала (Швеция) и ESO, управляется ESO. 30-метровый телескоп находится в ведении IRAM (организациями-партнерами IRAM являются MPG (Германия), CNRS (Франция) и IGN (Испания)). JCMT управляется Восточноазиатской обсерваторией от имени Центра астрономической меганауки Китайской академии наук, NAOJ, ASIAA, KASI, Национального института астрономических исследований Таиланда и организаций в Соединенном Королевстве и Канаде. LMT эксплуатируется INAOE и UMass, SMA эксплуатируется Центром астрофизики | Harvard & Smithsonian и ASIAA, а также UArizona SMT находятся в ведении Университета Аризоны. SPT управляется Чикагским университетом со специализированным оборудованием EHT, предоставленным Аризонским университетом.
Гренландский телескоп (GLT) управляется ASIAA и Смитсоновской астрофизической обсерваторией (SAO). GLT является частью проекта ALMA-Taiwan и частично поддерживается Academia Sinica (AS) и MOST. NOEMA находится в ведении IRAM, а 12-метровый телескоп UArizona в Китт-Пик находится в ведении Университета Аризоны.
[2] Черные дыры — единственные известные нам объекты, масса которых зависит от размера. Черная дыра в тысячу раз меньше другой и в тысячу раз менее массивна.
Дополнительная информация
Консорциум EHT состоит из 13 заинтересованных институтов; Институт астрономии и астрофизики Academia Sinica, Аризонский университет, Центр астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институт, Чикагский университет, Восточноазиатская обсерватория, Франкфуртский университет им. Гёте, Миллиметрический институт радиоастрономии, Большой миллиметровый телескоп, Радиоастрономический институт Макса Планка, Массачусетский технологический институт, Обсерватория Хейстек, Национальная астрономическая обсерватория Японии, Институт теоретической физики периметра и Университет Рэдбауд.
Контакт
Джеффри Бауэр
Научный сотрудник проекта EHT
Институт астрономии и астрофизики, академический Синика, Тайбэй
Электронная почта: [email protected]
Huib Jan van Langevelde
Директор проекта EHT,
JIVE и Университет Лейдена, Нидерланды
Электронная почта: [email protected]
Первое изображение черной дыры в центре Млечного Пути
Это первое изображение Стрельца A* (или сокращенно Sgr A*), сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики. Это первое прямое визуальное свидетельство присутствия этой черной дыры. Он был захвачен Телескопом горизонта событий (EHT), массивом, который соединил восемь существующих радиообсерваторий по всей планете, чтобы сформировать единый виртуальный телескоп «размером с Землю». Телескоп назван в честь «горизонта событий», границы черной дыры, за которую не может выйти свет.
Хотя мы не можем видеть сам горизонт событий, потому что он не может излучать свет, светящийся газ, вращающийся вокруг черной дыры, обнаруживает контрольную сигнатуру: темную центральную область (называемую «тенью»), окруженную яркой кольцеобразной структурой.
Новый вид фиксирует свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее нашего Солнца. Изображение черной дыры Sgr A* представляет собой среднее значение различных изображений, полученных коллаборацией EHT из наблюдений 2017 года.
Кредит: Сотрудничество EHT
Изображение в полном разрешении: Квадрат: [ TIFF | JPEG ] Широкий фон: [ TIFF | JPEG]
Создание изображения черной дыры в центре Млечного Пути
Коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) создала единое изображение (верхний кадр) сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики, названной Стрелец A* (или Sgr A* для краткости), путем объединения изображений, извлеченных из наблюдений EHT. .
Основное изображение было получено путем усреднения тысяч изображений, созданных с использованием различных вычислительных методов, и все они точно соответствуют данным EHT. Это усредненное изображение сохраняет особенности, которые чаще всего наблюдаются на различных изображениях, и подавляет особенности, которые проявляются нечасто.
Изображения также могут быть сгруппированы в четыре группы на основе схожих признаков. Усредненное репрезентативное изображение для каждого из четырех кластеров показано в нижнем ряду. Три скопления имеют кольцевую структуру, но с разным распределением яркости вокруг кольца. Четвертый кластер содержит изображения, которые также соответствуют данным, но не выглядят кольцевыми.
Гистограммы показывают относительное количество изображений, принадлежащих каждому кластеру. В каждый из первых трех кластеров попали тысячи изображений, а четвертый, самый маленький кластер, содержит всего сотни изображений. Высота столбцов указывает относительный «вес» или вклад каждого кластера в усредненное изображение вверху.
Изображение предоставлено: сотрудничество EHT
Изображение в полном разрешении: [TIFF | JPEG]
Примечание. Если не указано иное, изображения и видео из EHT, а также тексты пресс-релизов, объявлений, изображений недели, сообщений в блогах и подписей доступны под лицензией Creative Commons Attribution 4.
0 International License и могут -исключительная основа может быть воспроизведена без платы при условии, что кредит четкий и видимый. Лицензия разрешает адаптацию материала, но любая адаптация не влияет на использование оригинального материала EHT другими лицами по лицензии Creative Commons и не препятствует этому.
Институциональные пресс-релизы (в алфавитном порядке):
- Academia Sinica Институт астрономии и астрофизики
- Большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Atacama
- Проект камеры черной дыры
- Калифорнийский технологический институт
- центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт
- Европейская южная обсерватория
- Миллиметрический институт радиоастрономии
- Институт перспективных исследований
- Instituto Nacional de Astronomía, Optica y Electrónica
- Объединенный институт РСДБ-ERIC
- Массачусетский Технологический Институт
- Национальная астрономическая обсерватория Японии
- Национальная радиоастрономическая обсерватория
- Национальный научный фонд
- Университет Радбауд Неймеген
- Шанхайская астрономическая обсерватория
- Университет Аризоны
- Чикагский университет
- Массачусетский университет в Амхерсте
- Техасский университет в Сан-Антонио
Пресс-конференции по всему миру (видеозапись):
- Гархинг, Германия – Европейская южная обсерватория
- Мадрид, Испания — Высший совет научных исследований
- México DF, Мексика – Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología
- Рим, Италия – Национальный институт астрофизики
- Сантьяго-де-Чили – Обсерватория ALMA
- Вашингтон, округ Колумбия, США – Национальный научный фонд
- Тайбэй – Институт астрономии и астрофизики Academia Sinica
- Токио, Япония – Национальная астрономическая обсерватория Японии
Дополнительный материал:
- Карта сотрудничества EHT, включая все телескопы и учреждения, участвующие в наблюдательной кампании (кредит: Ян Родер, MPIfR)
- Ролики:
- Знакомьтесь, Sgr A*: приближение к черной дыре в центре нашей галактики (Европейская южная обсерватория)
- Как сфотографировать черную дыру Млечного Пути: Стрелец A* (Калифорнийский технологический институт)
- Главное: первое в истории изображение черной дыры Млечного Пути (Национальный научный фонд)
- Представляем Стрельца A * (Национальный научный фонд)
- EHT-изображение черной дыры в SgrA * – ученые MPIfR рассказывают историю (Max-Planck-Institut für Radioastronomie)
- Создание изображения черной дыры в центре Млечного Пути (Гете-Университет Франкфурта)
- Моделирование: как газ вращается вокруг черной дыры в центре нашего Млечного Пути (Гете-Университет Франкфурта)
- Захватывающее путешествие в нашу черную дыру (Black Hole PIRE, Аризонский университет) – переводы на испанский, кантонский, немецкий, японский и китайский языки.
- Физика в масштабе горизонта вокруг Стрельца A * (Black Hole PIRE, Аризонский университет)
- Дополнительные визуальные эффекты можно найти здесь.
Представлено второе изображение черной дыры, первое из нашей галактики — Harvard Gazette
Наука
Первое изображение Стрельца A* (или сокращенно Sgr A*), сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики.
Сотрудничество EHT
Новаторская глобальная совместная работа под руководством Гарварда представляет последний портрет, укрепляющий понимание теории относительности и гравитации
Автор: Хуан Силиезар Штатный сотрудник Гарварда
Дата
Международная группа астрономов под руководством ученых из Центра астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институты, которые сделали первое прямое изображение черной дыры три года назад, теперь сделали второй портрет, на этот раз долгожданный проблеск черной дыры в сердце Млечного Пути .
Новое изображение было сделано исследователями из коллаборации Event Horizon Telescope (EHT), которые представили свое первое изображение в 2019 году.. Группа с самого начала нацелилась на обе черные дыры, но сосредоточила свое внимание на одной из них из-за разницы в сложности двух проектов.
«Это наша сверхмассивная черная дыра», — сказал Питер Галисон, директор Гарвардской инициативы «Черная дыра», член команды EHT и профессор истории науки и физики Университета Джозефа Пеллегрино. «Это центр того, где мы живем».
Изображение этого объекта, известного как Стрелец А-звезда, часто называемого Sgr A* (произносится как садж-ай-звезда), показывает контрольный признак черной дыры, как и более раннее изображение в галактике Мессье 87 (M87).
): яркое кольцо сверхгорячего светящегося материала, окружающее темный центр, настолько плотный и бездонный, что даже свет не может выйти. То, как свет огибает темный центр, известный как горизонт событий, показывает мощную гравитацию объекта, которая в четыре миллиона раз больше, чем у нашего Солнца.
Новое изображение, описанное сегодня в специальном выпуске The Astrophysical Journal Letters, предоставляет первое прямое визуальное свидетельство того, что гигант, скрывающийся на расстоянии 27 000 световых лет от центра земной галактики, на самом деле является сверхмассивной черной дырой. Это также поддерживает теории о том, где существуют эти космические монстры, и может помочь объяснить, как формируются галактики.
Моделирование, сравнивающее M87 с SgrA*, показывает, насколько быстрее материал, движущийся со скоростью света, вращается вокруг SgrA* из-за его меньшего размера.
Центр астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институт
«Увидев однажды это яркое кольцо вокруг тьмы черной дыры, мы были поражены, но теперь, увидев его дважды, мы начинаем по-настоящему верить в то, что видим, и в то, что в центре галактик находятся эти огромные черные дыры.
которые в миллионы или даже миллиарды раз превышают массу Солнца», — сказал Галисон.
Участники проекта EHT представили фотографию в Национальном пресс-клубе в Вашингтоне, округ Колумбия, вскоре после 9утра по восточному стандартному времени, синхронно с шестью другими пресс-конференциями в городах по всему миру.
На пресс-конференции в округе Колумбия Майкл Джонсон, астрофизик CfA и ведущий член EHT, сказал, что один из ключевых уроков проекта заключается в том, что черная дыра в центре Млечного Пути не выглядит тянуть столько же материала, сколько и другие, делая окружающую среду более относительно стабильной.
Члены Гарвардской инициативы «Черная дыра» встречаются, чтобы обсудить первое в истории изображение Стрельца А*.
Центр астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институт
«В то время как у M87 была одна из самых больших черных дыр во Вселенной, и она запускает струю, которая пронзает всю ее галактику, Sgr A * дает нам представление о гораздо более стандартном состоянии черных дыр, тихом и неподвижном», — сказал Джонсон.
.
Научный сотрудник NASA Einstein в CfA Сара Иссаун работала над наблюдениями и визуализацией для команды EHT и обсуждала изображение на европейской пресс-конференции в Германии. Она сказала, что новое изображение раскрывает некоторые ключевые детали о черной дыре, которые ранее были неизвестны, в том числе то, что одна сторона черной дыры почти прямо обращена к Земле.
«Эти свойства, это знание фундаментальных свойств черной дыры поможет нам более подробно изучить астрофизику черной дыры позже», — сказал Иссаун.
Иссаун также отметил, что новый взгляд еще больше укрепляет теории Эйнштейна о гравитации и относительности.
«Самое интересное в Sgr A* то, что мы знаем его массу с большой точностью, поэтому мы точно знаем, что теория относительности Эйнштейна должна предсказывать относительно того, насколько большой должна быть тень в центре — около 50 угловых микросекунд в угловом размере или 60 миллионов километров в поперечнике», — сказал Иссаун. «Это то, что мы измерили в нашем изображении».
Изображения черной дыры были получены с помощью телескопа Event Horizon, всемирной сети, включающей этот массив из Хило, Гавайи, которые соединяются вместе, образуя единый виртуальный инструмент размером с Землю.
Центр астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институт
Исследователи создали изображение с помощью наблюдений Телескопа Горизонта Событий, всемирной сети радиотелескопов, которые связаны друг с другом, образуя единый виртуальный инструмент размером с Землю. В апреле 2017 года восемь радиообсерваторий в шести горах на четырех континентах в течение 10 дней время от времени наблюдали за парой черных дыр — Sgr A* и второй, находящейся в центре эллиптической галактики M87.
Из этих данных наблюдения, которые затем были обработаны алгоритмами суперкомпьютера, было получено изображение черной дыры M87, а также только что выпущенное изображение.
Теперь можно сравнить два изображения, чтобы получить ценную информацию о внутреннем устройстве этих сверхмассивных гигантов и о том, как они взаимодействуют со своим окружением.
Считается, что этот процесс играет ключевую роль в формировании и эволюции галактик.
M87 находится на расстоянии 55 миллионов световых лет в скоплении галактики Девы и имеет массу примерно в 6,5 миллиардов раз больше массы нашего Солнца. Яркий круг газа и пыли, который собирается и закручивается вокруг него, известен как аккреционный диск. Облет вокруг этого гигантского объекта занимает много дней. Это означает, что когда команда EHT освещает его своими телескопами в течение нескольких часов — используя технику, называемую интерферометрией с очень длинной базой, которая работает так же, как съемка изображения с длинной выдержкой на камеру — любые изменения проявляются очень постепенно.
Sgr A*, с другой стороны, находится на маленькой стороне. Если бы M87 был размером с пончик, он был бы размером с футбольный стадион, сказал Иссаун на пресс-конференции в Германии. Это означает, что перегретый газ, который движется со скоростью, близкой к световой, и уходит на орбиту M87 за несколько дней, а на орбиту Sgr A* уходит всего несколько минут, поэтому на изображении так много размытия движения.
«Аналогия: взрослый делает портрет с длинной выдержкой, а он просто сидит неподвижно. Это М87, — сказал Иссаун. «Для Sgr A* у вас есть малыш, бегающий вокруг, и вы пытаетесь сделать его портрет с помощью камеры с длинной выдержкой. Вы просто получите кучу размытия повсюду».
Кроме того, существует гигантское облако ионизированного газа между Землей и центром Галактики, которое искажает изображения Стрельца A,*, находящегося в центральной части Млечного Пути, которые получает EHT.
«Мы смотрим на наш собственный Галактический центр сквозь межзвездную смесь пыли и газа между нами», — сказал Дэниел Палумбо, аспирант Гарвардского университета CfA, работавший над анализом данных. «Этот материал рассеивает свет, который мы наблюдаем от Sgr A*. Это как смотреть на что-то сквозь матовое стекло».
«Это наша сверхмассивная черная дыра. Это центр того, где мы живем».
— Питер Галисон, директор Гарвардской инициативы «Черная дыра»
Видя все эти трудности, группа Event Horizon сначала сосредоточилась на данных M87, а затем полностью сосредоточилась на данных Sgr A*.
В конце концов, исследователи смогли получить окончательное изображение, которое представляет собой не просто одно изображение, а среднее из тысяч изображений, созданных с использованием различных вычислительных методов для учета движения газа.
Отдельные изображения показали множество различных структур, которые подчеркнули неопределенность в вычислительных методах из-за быстро меняющегося внешнего вида Sgr A*, включая все движения и плазменные вспышки, которые сопровождают его. Усредненное изображение сохраняет черты, более часто встречающиеся на различных изображениях, и подавляет черты, которые появлялись реже.
«Мы хотели знать, как измерить структуру кольца по всем этим возможным изображениям», — сказал Разие Эмами, научный сотрудник CfA, который провел точные измерения кольца и работал над объединением данных нескольких ночей наблюдений в одно целое. единственное финальное изображение, выпущенное в четверг.
То, что в настоящее время существуют изображения двух черных дыр очень разных размеров, особенно волнует астрономов, и они уже начали использовать новые данные для проверки теорий и моделей того, как газ ведет себя вокруг сверхмассивных черных дыр.
Это также знаменует собой монументальное совместное достижение EHT, в котором участвуют более 300 исследователей из 80 институтов по всему миру и 11 обсерваторий.
«Аналогия: взрослый делает портрет с длинной выдержкой, а он просто сидит неподвижно. Это М87. Для Sgr A * у вас есть малыш, бегающий вокруг … Вы просто получите кучу размытия повсюду».
– Сара Иссаун, научный сотрудник NASA Einstein в CfA
Большая часть работы проводится в кампусе Гарварда, где работают десятки астрономов, аспирантов, аспирантов и студентов инициативы Black Hole Initiative и CfA.
«Благодаря междисциплинарному опыту в Смитсоновском институте, Гарварде и Центре астрофизики наша большая группа здесь стала центром притяжения этого дальновидного проекта и инкубатором для открытий в течение следующего десятилетия», — сказал ученый CfA Шеперд Доулман. , директор-основатель EHT и содиректор инициативы Black Hole.
Работа по изучению этих гигантов далека от завершения. Члены группы говорят, что сейчас они рассматривают проект EHT следующего поколения (ngEHT): съемка видео черной дыры.