Гигантская галактика М87 в созвездии Девы, находящаяся на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли, привлекает астрофизиков относительной близостью и сверхмассивной черной дырой в ее центре, которая в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца. Астрофизики МГУ определили массу черной дыры в центре галактики М87 по рентгеновским данным с помощью инновационного метода, статья опубликована в журнале Astronomy and Astrophysics.
Астрофизики МГУ определили массу чёрной дыры в центре галактики М87
Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары. поэтому они выглядит так похоже. Однако они далеко не идентичны. Черная дыра M87* наблюдалась с помощью первых прототипов EHT, телескопы которых были расположены в трех географических точках в 2009–2012 годах и в четырех точках в 2013 году. Черные дыры: почему они черные, как их находят и при чем здесь квазары.
Учёные опубликовали первый снимок чёрной дыры в центре нашей галактики
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 черные дыры могут остановить звездообразование, потому что их рост высвобождает огромное количество высокоэнергетического излучения, которое может нагревать галактики и вытеснять газ из них. Ученые полагают, что черная дыра M87* вращается благодаря гравитационному взаимодействию аккреционного диска и самой черной дыры. Исследователям пока не удалось выяснить, с какой скоростью вращается черная дыра.
Самая тяжелая черная дыра живет на заднем дворе Млечного Пути
«Sgr A* — вторая чёрная дыра, изображение которой удалось получить, первой является M87*, расположенная в центре галактики М 87», — говорится в сообщении. Новые наблюдения галактики M87 показывают, как вокруг чудовищной черной дыры формируется мощный джет. Тень чёрной дыры в галактике M87 и улучшенный вариант изображения в поляризованном.
Впервые получен снимок черной дыры, испускающей мощный джет
Световое кольцо осталось того же размера, что предсказывалось общей теорией относительности. Тень черной дыры возникает в результате сильного гравитационного поля, создающего область, которую свет не может покинуть. Вместе с тем это же поле создает гравитационную линзу, которая искривляет и усиливает проходящий мимо свет, что создает светящееся кольцо. Это кольцо видно независимо от угла, под которым наблюдается черная дыра.
Например, если компьютеру показывают несколько разных фотографий бананов, после обучения он сможет определить, изображены ли на картинке фрукты. 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.
О малых радиусах таких объектов свидетельствовали наличие мощного рентгеновского излучения и его быстрая переменность. Сверхмассивные чёрные дыры обнаруживались путём исследований центральных областей ядер галактик. Ещё в 1950-х гг. Амбарцумян обратил внимание на то, что в ядрах некоторых галактик происходят сложные нестационарные процессы.
В 1-й половине 1990-х гг. Массы сверхмассивных чёрных дыр оценивались по движению «пробных тел» звёзд, газовых облаков, газовых дисков и т. Радиусы сверхмассивных чёрных дыр в ряде случаев удавалось оценить с применением наблюдательных методов высокого углового разрешения. В настоящее время общепринято, что в ядре практически каждой галактики существует сверхмассивная чёрная дыра. 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.
Ее дом — гигантская эллиптическая галактика Дева А Мессье 87 в центре сверхскопления Девы, это в 55 миллионах световых лет от Земли. Черная дыра в М87 окружена аккреционным диском и испускает релятивистские джеты — струи заряженных частиц, двигающихся со скоростью, близкой к скорости света. Джеты в M87 хорошо видны во всем диапазоне электромагнитного спектра. Она намного ближе, на расстоянии 27 тысяч световых лет от нас, а ее масса на три порядка меньше, чем у черной дыры в М87 — около 4 миллионов масс Солнца.
Но она к нам ближе всего. При этом результаты двух групп, полученные независимо на двух различных телескопах, сошлись с хорошей точностью. В 2020 году за эту работу была присуждена Нобелевская премия по физике подробнее читайте в нашем материале «И все-таки они существуют». Поскольку размер горизонта событий черной дыры прямо пропорционален ее массе, а угловой размер на небе обратно пропорционален расстоянию, изображения теней обеих черных дыр должны быть примерно одного размера.
Во-первых, мы находимся в плоскости диска Млечного Пути и нам приходится смотреть в его центр через плотные облака газа и пыли, которые находятся на пути излучения. И поглощение, и искажение излучения приходится учитывать при построении финального изображения. Эти эффекты были теоретически предсказаны ранее, но для большинства других активных ядер галактик они малы, и на практике их почти никогда не учитывают. Поэтому в коллаборации EHT пришлось разрабатывать методы учета таких искажений, чтобы в итоге получить четкие изображения.
Если представить, что вы снимаете черную дыру в М87 обычным фотоаппаратом, то это означало бы, что вы можете держать затвор открытым восемь-девять часов. Поэтому получилось так, что радиоастрономы получили множество кусочков мозаики, но все они относились к разным картинкам, потому что пока они получали эти фрагменты, изображение менялось. Чтобы собрать из них единое изображение потребовалось пять лет. Они нашли четыре кластера моделей, четыре типа изображений, которые согласовывались лучше всего», — говорит Ковалев.
Итоговое изображение и четыре усредненных изображения из четырех кластеров. Столбчатые диаграммы показывают вклад каждого из кластеров в конечную картину ФОТО: ESA Из этих четырех кластеров было построено финальное изображение. Ученые могли бы получать качественные изображения каждые 10 минут и за одну наблюдательную сессию сделать целый фильм о том, как живет и меняется черная дыра. Но в EHT в 2017 году было всего восемь телескопов, и для построения качественного изображения пришлось использовать вращение Земли.
Благодаря ему проекция базы каждой пары телескопов меняется со временем, поэтому количество измеренных за одно наблюдение различных угловых масштабов достаточно для простого построения изображения при условии, что это изображение не меняется.
Самая тяжелая черная дыра живет на заднем дворе Млечного Пути
| Черную дыру M87 и ее массивный джет впервые в истории сфотографировали вместе | Магнитные поля черной дыры в М87 удалось сфотографировать астрономам, 25 марта сообщает официальный сайт Европейской южной обсерватории. Черная дыра находится в 55 миллионах световых лет от Земли. |
| Первое в истории изображение черной дыры уже стало мемом | Научный коллектив астрономов интернационального проекта Event Horizon Telescope (EHT, Телескоп горизонта событий), который является автором первой в мире фотографии черной дыры в центре галактики Messier 87 (M87) в созвездии Девы. |
| Астрофизики МГУ определили массу чёрной дыры в центре галактики М87 | Аргументы и Факты | В 2019-м работающие на нем ученые сообщили о реконструкции изображения сверхмассивной черной дыры в эллиптической галактике M87* — в 54 миллионах световых лет от Земли в созвездии Девы. |
Ученые: «чудовищная» черная дыра M87 вращается!
Макса Планка, добавил: «Мы видели кольцо раньше, но теперь видим и джет. И он больше, чем мы думали». Наблюдения за М87 не прекращаются и производились один раз в год в период с 2021 по 2023 год, но анализ полученных в этот период данных еще не завершен. Наиболее интригующим в наблюдениях 2023 года является то, что они включали в себя наблюдения на сложной длине волны 0,87 миллиметра, что должно еще больше улучшить разрешение получаемых изображений.
Рекордная масса и сравнительно небольшое расстояние ок. СправкаМ-87 -- не самая крупная из известных черных дыр. На сегодняшний день самой "увесистой" считается дыра в центре далекого квазара OJ 287, ее масса равна 18 млрд масс Солнца. Хотя черные дыры становятся объектом исследований ученых, а сам термин уже стал на научных конференциях и в СМИ достаточно обыденным, формально черные дыры до сих пор считаются гипотетическими небесными объектами. Возможность существования дыр вытекает из общей теории относительности, однако до сих пор об их свойствах судят по косвенным наблюдениям — влиянию на окружающие их объекты и свет.
Увидеть дыру «До сих пор нет ни одного прямого доказательства существования черных дыр. Никаких, абсолютно никаких наблюдательных проявлений. Просто все другие объяснения исключаются», -- добавил Гебхардт.
Затем информация долго обрабатывалась суперкомпьютерами. Это было словно пытаться сделать четкое фото щенка, стремительно гоняющегося за собственным хвостом», — говорит о работе ученых Чи-Кван Чан из Университета Аризоны. Полученные изображения — это результат сведения воедино различных снимков, их «среднее арифметическое». Участник коллаборации Кейичи Асада отметил, что теперь ученые могут заниматься сопоставлением различий между двумя супермассивными черными дырами, что должно дать бесценную информацию о том, как такие объекты функционируют. Работа по обнаружению сверхмассивного компактного объекта в центре Млечного пути — этим объектом оказалась черная дыра — удостоилась Нобелевской премии по физике в 2020 году.
Почему оно не выглядит как сосиска, почему оно не выглядит как эллипс, почему оно почти круглое?
Почему мы не видим это кольцо с ребра, под углом? Он объясняет, что в случае с М87 это было ожидаемо: ученые знали, куда смотрит джет ее черной дыры. Там все было подобрано заранее. А тут нам повезло», — продолжает ученый. Что мы узнали? В 2002 году группа Райнарда Генцеля и группа Андреа Гез по результатам 10 лет наблюдения движения звезд в окрестностях центра нашей Галактики выяснили, что там находится объект массой около четырех миллионов масс Солнца, в области размером около 10 миллиардов километров. Это стало почти неопровержимым доказательством присутствия там сверхмассивной черной дыры: астрофизики не знают другого способа уместить такую массу в такой маленький объем, да еще и так, чтобы этот объект ничего не излучал. Благодаря EHT астрономы смогли уточнить размеры этой области. Теперь мы понимаем, что тень черной дыры имеет примерно 60 миллионов километров в поперечнике, — это сравнимо с размерами орбиты Меркурия.
Кроме того, оба измерения дали согласованные значения массы, которые в свою очередь согласуются с предсказаниями теории относительности. Это позволяет опровергнуть многие но не все альтернативные гипотезы о природе компактного объекта в центре Галактики, например, голую сингулярность , некоторые модели бозонных звезд. Все эти гипотезы не вписываются в наблюдаемую картину. Но нельзя сказать, что наблюдения EHT позволили существенно уточнить наши представления о сверхмассивной черной дыре в центре Млечного пути. Пока речь идет только о подтверждении наших гипотез. С момента открытия реликтового излучения до времени, когда измерения реликтового фона позволили существенно уточнить наши космологические представления, прошло почти 40 лет», — напоминает Ковалев. А из-за несовершенства современных теоретических моделей, с которыми сравниваются наблюдения, пока мы можем говорить только о качественном соответствии наблюдений нашим представлениям», — считает Иванов. Что дальше? В апреле 2017 года, когда EHT получил данные, по которым были собраны изображения теней черных дыр в Млечном Пути и М87, ученые с его помощью наблюдали еще и много других объектов: галактику Центавр А , блазары 3C 279 , OJ 287.
Некоторые другие активные галактики наблюдались также в 2021 и 2022 годах. Поэтому можно ожидать, что результаты этих наблюдений также скоро будут представлены.
Российские астрофизики определили массу «сфотографированной» чёрной дыры
- Представлено первое в своем роде фото чёрной дыры в большом разрешении
- Первый снимок чёрной дыры в центре нашей Галактики
- Что это за «тень» такая?
- Там что-то движется: Учёные сравнили два снимка чёрной дыры и заметили странный объект
Первое изображение сверхмассивной черной дыры в галактике M87
Каждый телескоп собрал по 500 терабайтов информации, на обработку которой ушло два года. Руководитель проекта Шеп Доулман заявил, что полученное изображение черной дыры подтверждает существование горизонта событий — то есть правильность общей теории относительности Эйнштейна. Самым известным в массовой культуре изображением черной дыры стал Гаргантюа в фильме «Интерстеллар». И пользователи неоднократно заметили, что снимок и кадр из фильма частично сходятся. Но для кого-то первое изображение черной дыры — величайшее открытие, а для кого-то… Вообще, любители науки с интересом восприняли сообщение о первой фотографии черной дыры, хотя и успели друг с другом поспорить о том, что объект на самом деле нельзя сфотографировать. Потом начались диванные баталии о том, что ученые получили фотографии аккреционного диска, а затемнение в центре и есть горизонт событий, откуда не исходит и не отражается свет. Но некоторых пользователей все равно не удалось убедить, что открытие важно. Зажгите свечку Сотрудник отдела релятивистской астрофизики Астрономического института имени Штернберга Константин Постнов объяснил «360», почему черная дыра, которая не позволяет свету выйти, все равно светится.
Она не светится. Светится вещество вокруг нее. Свечка у вас есть, зажгите. Почему горит? Потому что там идет химическая реакция и частички, которые там вылетают, они горячие. Чем горячее, тем белее свет. То же самое и там.
Когда газ падает вокруг черной дыры, он из-за трения нагревается до высоких температур и светится, как любое раскаленное тело Константин Постнов. Астрофизик отметил, что светятся плазма и газ, которые нагреты до огромных температур в окрестностях черной дыры.
Что дальше? Плюс три телескопа к сети EHT, что улучшит разрешение изображения и позволит различить место присоединения джета к поверхности горизонта событий. Пока ученые следили за М87 всего четыре дня.
По их словам, будь у них две недели, а еще лучше — два месяца, они бы сделали видео. Новостью активно стали делиться популяризаторы науки, но шутки про первую запечатленную черную дыру уже ушли в народ, и М87 тут же стала мемом. By its very nature, a black hole cannot be seen, but the hot disk of material around it shines bright. По своей природе черная дыра не видна, но горячий диск материи вокруг нее ярко светится. На ярком фоне, таком как этот диск, черная дыра отбрасывает тень» — Томас Хансуэли, астрофизик, Первый помощник руководителя Дирекции научных миссий NASA.
Галактика M87 удалена от нашей планеты примерно на 50 млн световых лет в кластере, куда входит около тысячи галактик. По данным, полученным с различных телескопов, M87 буквально переполнена горячим газом и имеет значительный фон излучения в рентгеновском диапазоне. По данным с телескопа Chandra, остывая, газ движется к центру галактики, где попадает в область притяжения черной дыры.
На протяжении многих лет ученые изучали эту галактику, пытаясь получить первое изображение сверхмассивной черной дыры на Земле. И наконец, в апреле 2019 года, международная команда ученых объединила усилия и получила первое изображение черной дыры в галактике M87. Сверхмассивная черная дыра в галактике M87 имеет массу, эквивалентную 6,5 миллиардам масс Солнца, и находится в центре галактики.
Ее сильное гравитационное поле притягивает окружающее вещество, которое затем падает на черную дыру и образует аккреционный диск. Вещество в аккреционном диске нагревается до очень высоких температур и испускает яркий свет, который можно увидеть на инфракрасном изображении галактики М87. Изображение, полученное космическим телескопом им.
Дыра на месте
Они разработали новые инструменты для получения изображений и использовали сочетание суперкомпьютерных мощностей для анализа и объединения данных и моделирования черных дыр, чтобы сравнить полученные результаты. Работа над проектом заняла пять лет, включая 100 миллионов часов работы на суперкомпьютере в Национальном научном фонде США.
CC BY 4. Например, в 2020 г.
Лауреаты этой премии профессора Р. Генцель и А. Гез , наблюдая центр Галактики в инфракрасном диапазоне и применяя современные методы повышения углового разрешения телескопа, построили орбиту движения звезды S2 вокруг центральной сверхмассивной чёрной дыры рис. Эта звезда принадлежит звёздному скоплению, окружающему центральную чёрную дыру.
Применив 3-й закон Кеплера , авторы дали наиболее надёжную и убедительную оценку массы сверхмассивной чёрной дыры в ядре нашей Галактики — около 4 млн масс Солнца. Метод разрешённой кинематики применим к наиболее близким галактикам, для которых угловое разрешение современных телескопов достаточно велико, чтобы увидеть индивидуальные «пробные тела» вблизи центральной сверхмассивной чёрной дыры. Для далёких галактик применяется метод эхокартирования, в котором расстояние «пробного тела» от чёрной дыры и его скорость оцениваются опосредованно. Если ядро галактики является активным и в его оптическом спектре наблюдаются мощные и широкие линии излучения водорода, гелия и других элементов, то измеряя время запаздывания переменности эмиссионных линий относительно переменности непрерывного спектра, можно оценить характерное расстояние от чёрной дыры газовых облаков, излучающих в линиях.
Поскольку большая ширина эмиссионных линий в спектре активного ядра галактики вызвана движениями многих газовых облаков и эффектом Доплера , измеряя ширину линий, можно оценить характерную скорость движения газовых облаков вблизи центральной чёрной дыры.
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.
Функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации Регион Наука и Технологии Там что-то движется: Учёные сравнили два снимка чёрной дыры и заметили странный объект Речь идёт о той самой чёрной дыре, которая прославилась как первая сфотографированная. Спустя год после получения исторического снимка учёные решили посмотреть на неё снова. Но в этом пространстве заключена масса не одного Солнца с мелкой россыпью планет, а шести миллиардов Солнц. Это не опечатка: именно такие оценки её массы приводятся в опубликованной недавно научной статье. К примеру, в центре нашей галактики Млечный Путь тоже находится гигантская чёрная дыра, но её размер равняется орбите Меркурия и имеет массу четырёх миллионов Солнц. Но даже это трудно представить. Сверхмассивная чёрная дыра в центре Messier 87 М 87. И эта галактика, соответственно, тоже массивнее и больше нашей. Вообще, она совсем другая. Наша — спиральная, а эта — эллиптическая. По сегодняшним представлениям учёных, такие возникают в результате слияния нескольких галактик.
Раскрыт сенсационный секрет черной дыры M87*
Первое было простым: сфотографировать черную дыру. Проверяйте, как у них это получилось. Другие три были более сложными. Исследователи также хотели больше узнать о том, как растут черные дыры и что происходит с материалом, вращающимся вокруг них, со временем.
Исследователи надеются, что ответ на этот вопрос может также объяснить, почему материал, окружающий Стрельца А черная дыра в центре нашей собственной галактики необычно тусклый для материала, окружающего сверхмассивную черную дыру. Наконец, исследователи жаждали шанса проверить работу Эйнштейна. Общей Теории Относительности этого известного ученого уже более 100 лет, и она действительно хорошо сохранилась за прошедшее столетие.
Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн задолго до того, как человечество изобрело средства для их обнаружения, и его теория также предсказала, что силуэт или «тень» черной дыры будет выглядеть круглой. Пока все идет по плану ученых. Мы будем пристально следить за развитием событий и оперативно уведомлять об этом вас.
А сейчас можете еще раз насладиться первой настоящей фотографией сверхмассивной черной дыры.
Мало того, что части черной дыры больше, чем ранее обнаруженные наблюдения с более короткими длинами волн, но теперь можно подтвердить происхождение джета. Он родился из энергии, создаваемой магнитными полями, окружающими вращающееся ядро черной дыры, и ветрами, поднимающимися от аккреционного диска черной дыры. До этого существовало две теории о том, откуда они могут появиться», — сказал Минтер. Харшал Гупта, руководитель программы NSF обсерватории Грин-Бэнк, добавил: «Это открытие является яркой демонстрацией того, как телескопы, обладающие дополнительными возможностями, могут быть использованы для фундаментального улучшения понимания астрономических объектов и явлений. Удивительно видеть, как различные типы радиотелескопов, поддерживаемых NSF, синергетически работают как важные элементы GMVA, позволяющие получить общее представление о черной дыре и джете M87».
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.
Самым известным в массовой культуре стало изображение Гаргантюа в фильме «Интерстеллар» режиссера Кристофера Нолана.
Средство массовой информации, Сетевое издание - Интернет-портал "Общественное телевидение России". Главный редактор: Игнатенко В. Адрес электронной почты Редакции: internet otr-online.