(Фото предоставлено: Medeiros et al 2023, CC BY-ND) В апреле первое в истории изображение черной дыры, получившее название "нечеткий оранжевый пончик", потому что оно, как известно, размыто, получило серьезные изменения благодаря искусственному интеллекту. Для сравнения: чёрная дыра в центре галактики Messier 87 (M 87), фото которой появилось три года назад, имеет массу около 6,5 млрд масс Солнца и находится на расстоянии около 54 млн световых лет.
Ученые впервые получили подробную фотографию черной дыры
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.
Если бы алгоритм был плохим, результат сильно бы зависел от набора введенных изображений, и вместо черной дыры исследователи получили бы, например, фотографию со свадебной церемонии.
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. М87 оказалась очень солидной дырой — в 6,5 миллиарда раз массивнее Солнца.
Диаметр ее — 30 миллиардов километров. То есть если взять центральную часть Солнечной системы — от Солнца до Плутона — и засунуть ее внутрь этой черной дыры, то все наши планеты там спокойно поместятся и еще останется немало дополнительного места. С близкой скоростью вращается и бублик материи вокруг нее.
Информации собрали так много, что было невозможно передать ее через интернет. В результате в аналитические центры в Бостоне и Бонне сотни жестких дисков свозили самолетами. Самые внимательные читатели уже подсчитали: весь проект был осуществлен еще два года назад, в 2017 году, и только сегодня компьютеры смогли сложить из разрозненных фрагментов одно изображение.
Читайте также Вокруг черной дыры увидели "бублик" Черная дыра, изображение которой астрофизики предъявили миру, находится в созвездии Девы, в центре галактики Messier 87. Согласно существующей теории, черные дыры находятся в центре абсолютно всех галактик, в том числе и той, в которой находится наша планетная система. До центра нашей родной галактики Млечный Путь всего-навсего 26 тысяч световых лет. Вам не кажется странным, что астрономы выбрали для наблюдения черную дыру за 500 квинтиллионов километров, в то время как буквально под боком есть собственная? На самом деле, ничего странного тут нет. Во-первых, наша дыра гораздо меньше.
Во-вторых, излучение от нее тоже слабее. И в-третьих, из-за расположения за ней очень сложно наблюдать: на пути к ней в пространстве висят триллионы звезд, циклопические облака газа и пыли, невероятное количество астероидов, комет и прочего мусора. Но все-таки астрофизики не теряют надежды и не оставляют попыток рассмотреть нашего персонального монстра.
Эйнштейн был бы в восторге. Данные собирались «Телескопом горизонта событий» в апреле 2017 года. Несколько разбросанных по всей Земле радиотелескопов синхронно наблюдали за объектом в процессе так называемой высокочастотной радиоинтерферометрии. Сеть радиотелескопов превратилась в виртуальный радиоинструмент размерами почти с Землю. Это дало впечатляющее разрешение, что позволило уловить электромагнитные волны от энергетических процессов в аккреционном диске чёрной дыры, удалённой от нас на 55 млн световых лет. С оптическими телескопами такое провернуть невозможно. Синхронизация по визуальным объектам требует невообразимого объёма данных, тогда как радиоданные легко синхронизируются и свозятся для обработки в единый центр на обычных цифровых носителях.
Прорыв года: астрономы представили первое изображение черной дыры в центре нашей галактики
Опубликован первый в истории снимок черной дыры — Новости — Teletype. Обнародована первая фотография черной дыры. Новые наблюдения за звездами, вращающимися вокруг сверхмассивной черной дыры Sgr A*, позволили уточнить ее массу и найти нового рекордсмена по скорости орбитального движения.
Новый снимок черной дыры M87 показал невиданное буйство магнитных сил
Опубликован первый в истории снимок черной дыры — Новости — Teletype. Одно из самых захватывающих открытий последних лет – это обнаружение гравитационных волн, которые возникают при слиянии черных дыр. «Фотография черной дыры» представляет собой светящееся кольцо вокруг горизонта событий черной дыры, и для того чтобы его увидеть, нужно иметь экстремальное угловое разрешение. На снимке мы видим массивную чёрную дыру в центре галактики Мессье 87 (M 87). Она находится от Земли на расстоянии 53 млн световых лет. Черная дыра, которая считалась невидимой, оказалась похожа на пылающее оранжевое и желто-черное кольцо, которое создавал её горизонт событий – край, который ещё могут покинуть частицы света.
Астрономы впервые получили фото черной дыры в центре Млечного Пути
На новом изображении отчетливо видны линии, по которым магнитные поля закручивают энергию, придавая ей определенную форму. Это образует своего рода оболочку вокруг черной дыры, но почему она такая неоднородная? Между линиями видны очень неравномерные промежутки, сами они тоже имеют разную ширину и яркость — эта магнитная турбулентность работает по неизвестным пока принципам. Первый снимок черной дыры, опубликованный в 2019 г.
Первый в истории снимок черной дыры. Разрешение получившейся картинки впервые оказалось достаточно для того, чтобы увидеть, собственно, тень черной дыры, которая идет по горизонту событий в центре этого объекта, а также оценить размер, плоскость и светимость диска вокруг нее. Иван Шунин Впервые теоретическую возможность существования черной дыры описал в 1915 физик Карл Шварцшильд, получив точное решение для уравнений Эйнштейна. Хотя чисто концептуально «черную звезду» — достаточно массивный объект, чтобы вторая космическая скорость на его поверхности была равна скорости света, — описал еще британский естествоиспытатель Джон Митчелл.
Другой сложностью является само свечение: оно меняется чуть ли не каждую минуту, поэтому зафиксировать её внешний вид — трудная задача. Дело в том, что это вполне заурядная чёрная дыра.
А вот чёрная дыра из М87 интересна своей экстраординарностью — она пожирает материю так быстро, что окружающая её плазма настолько ускоряется, что из центра этой чёрной дыры материя выбрасывается в виде струй света. Информация о двух чёрных дырах благодаря этим двум размытым снимкам позволит учёным больше понять их природу. Учёные из EHT надеются в будущем увеличить количество радиотелескопов, чтобы создавать не только статичные изображения, но и даже видеоролики, показывая чёрные дыры в действии.
Однако на некотором расстоянии от нее излучение все-таки может победить гравитацию — и вот эта воображаемая граница, эта точка невозврата и называется горизонтом событий.
Вокруг идеально круглой черной дыры видны гигантские облака газа, разогретые до невероятных температур. Они светятся так ярко, что затмевают несколько миллиардов соседних звезд. То, что зафиксировали радиотелескопы, — свечение этого газа, электромагнитные волны, оторвавшиеся от горизонта событий. Расстояние, на котором расположен объект съемки, — 50 миллионов световых лет.
Это очень далеко. Это невероятно далеко. Это просто непостижимо далеко. То, что запечатлено на снимке, по размерам больше, чем вся наша солнечная система, а масса черной дыры больше солнечной в шесть с половиной миллиардов раз.
Это одна из самых массивных черных дыр, какие вообще могут существовать в нашей Вселенной. Все это с невероятным трудом поддается осмыслению, однако мы все-таки смогли это сфотографировать. Еще один парадокс: чтобы получить это изображение, понадобился огромный телескоп, которого у человечества просто нет.
РАН: первый снимок черной дыры подтверждает теории Эйнштейна
В рамках международного проекта «Event Horizon Telescope» астрономам удалось получить снимок черной дыры Стрелец A*, расположенной в центре Млечного Пути на расстоянии примерно 27 тысяч световых лет от Земли и превосходящей по массе Солнце в 4 миллиона раз. Коллаборация Event Horizon Telescope, cвязав 11 радиотелескопов на четырёх континентах в один огромный радиоинтерферометр, получила самое четкое в истории изображение сверхмассивной черной дыры в галактике М87. Астрофизики пытались получить фотографию компактного радиоисточника Стрельца A*, находящегося в центре Млечного Пути и также являющегося черной дырой. Чёрные дыры теперь не просто позируют на фотографиях, они участвуют в фотосессиях. Как появляется чёрная дыра в космосе? 12 мая астрофизики проекта Event Horizon Telescope опубликовали первую в истории фотографию сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A из самого центра нашей Галактики.
Получена фотография центральной черной дыры Млечного Пути
От Земли «Стрелец А» находится на расстоянии в 50 миллионов световых лет: это в три миллиона раз дальше, чем от нашей планеты до Солнца. Снимок называют «фотографией века», и пользователи его уже оценили. Правда, ассоциации довольно мрачные: «черную дыру» называют «абсолютным монстром» и «Оком Саурона».
Положения звезд в марте, мае, июне и июле 2021 года. Показана сильно вытянутая траектория «скоростной» S29.
В результате удалось достичь в 20 раз лучшего разрешения, чем было доступно до сих пор.
Чтобы изучить это напрямую, нам нужно наблюдать происхождение джета, расположенного как можно ближе к черной дыре". На впервые опубликованном снимке как раз и запечатлен такой момент: основание джета соединяется с веществом, вращающимся вокруг сверхмассивной черной дыры. Добавим, что галактика M87 расположена в 55 миллионах световых лет от Земли. Запечатленная на снимке черная дыра оказалась в 6,5 миллиарда раз массивнее Солнца. Поимо джета на снимке видно то, что ученые называют тенью черной дыры. Когда материя вращается вокруг черной дыры, она нагревается и излучает свет.
Долго время подобные объекты назывались в астрономии коллапсарами, поскольку возникают, как правило, в результате коллапса массивных звезд. Само имя «черная дыра» стало популярным уже во второй половине ХХ века, и не все астрофизики ему симпатизировали, поскольку оно опиралось на интерпретацию теории, а не фактические данные наблюдений такие ученые предпочитали термин «центральная машина». Но действительно ли это имя корректно, до сегодняшнего дня мы не знали — астрономы не получали достаточно хороших снимков подобных объектов, чтобы различить детали в их облике. И хотя ее радиус близок к дистанции между Солнцем и Плутоном, разглядеть ее — это примерно как сфотографировать монету, лежащую на поверхности Луны, или увидеть Землю с Альфы Центавра.
Курсы валюты:
- Астрономы опубликовали первую в истории фотографию черной дыры в центре Млечного пути
- Информация
- Опубликован первый в истории снимок черной дыры — Новости — Teletype
- Как мы впервые увидели черную дыру Стрелец A*
- Первое фото черной дыры в центре нашей галактики: когда его сделали на самом деле
Космический дебют: о чём может рассказать первая в истории фотография сверхмассивной чёрной дыры
| Самая важная вещь во вселенной. Снимок черной дыры стал научным прорывом? | Кстати, плотность запечатленной черной дыры сопоставима с 6.5 млрд солнечных масс. Это первый случай, когда астрономам удалось измерить поляризацию близко к краю черной дыры. |
| Первое фото черной дыры в центре нашей галактики: когда его сделали на самом деле | Европейская южная обсерватория совместно с "Телескопом горизонта событий" представили первую в истории фотографию сверхмассивной черной дыры в центре галактики Млечный Путь, в которой находится Земля. |
| Прорыв года: астрономы представили первое изображение черной дыры в центре нашей галактики | Снимок черной дыры в созвездии Девы стал первым в истории человечества реальным изображением этого объекта. |
| Впервые получен снимок черной дыры, испускающей мощный джет - Российская газета | Фотография черной дыры – одно из важнейших событий за последнее столетие не только в науке, но и во всем мире. |
Впервые опубликован снимок черной дыры
На изображении ниже две "фотографии" чёрных дыр показаны рядом. Различие в размерах и массах определяется эволюцией галактик, хозяйками которых являются эти две чёрные дыры. Коллаборация Event Horizon Telescope, cвязав 11 радиотелескопов на четырёх континентах в один огромный радиоинтерферометр, получила самое четкое в истории изображение сверхмассивной черной дыры в галактике М87. и миллиметровых обсерваторий под названием Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) получила первое в истории изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь. Снимок черной дыры в созвездии Девы стал первым в истории человечества реальным изображением этого объекта. Снимок был получен в диапазоне 3,5 мм, что позволило увидеть не только саму черную дыру, но и релятивистскую струю материи, выходящую из нее. Черная дыра, которая считалась невидимой, оказалась похожа на пылающее оранжевое и желто-черное кольцо, которое создавал её горизонт событий – край, который ещё могут покинуть частицы света.
Получен первый снимок тени сверхмассивной черной дыры
Струя плазмы от сверхмассивной черной дыры в галактике М87, снимок в радиодиапазоне. Струя плазмы от сверхмассивной черной дыры в галактике М87, снимок в радиодиапазоне. Опубликован первый в истории снимок черной дыры — Новости — Teletype. Одно из самых захватывающих открытий последних лет – это обнаружение гравитационных волн, которые возникают при слиянии черных дыр. После получения первого фото черной дыры группы ученых сосредоточились на новом объекте — черной дыре в центре нашей галактики. Черная дыра, которая считалась невидимой, оказалась похожа на пылающее оранжевое и желто-черное кольцо, которое создавал её горизонт событий – край, который ещё могут покинуть частицы света. «Мы видим, что у черной дыры в центре нашей галактики есть фотонное кольцо, и это второе в истории изображение такого кольца. Это не фотография диска, черная область внутри — это не изображение самой черной дыры, она составляет порядка полутора ее размеров.
Опубликован первый в истории снимок черной дыры
На данный момент практические наблюдения за M87 раз за разом подтверждают выводы физиков-теоретиков — эта черная дыра в 55 млн световых лет от нас стала своего рода научным пособием глобального масштаба. Выявлено, что темно-оранжевое свечение является энергией, выброшенной наружу из дыры в ходе процесса поглощения ею материи. Но энергия не просто струится в космос, она проходит через серию своеобразных магнитных фильтров, параметры которых ученым удалось измерить с довольно высокой точностью. На новом изображении отчетливо видны линии, по которым магнитные поля закручивают энергию, придавая ей определенную форму.
Над открытием трудились более 300 исследователей из 80 институтов по всему миру.
Команда усердно работала в течение пяти лет, используя суперкомпьютеры для объединения и анализа данных, одновременно собирая беспрецедентную библиотеку смоделированных черных дыр. Почему снимок такой нечеткий? То, что их края почти одинаковы, говорит о том, что общая теория относительности управляет объектами вблизи. Любые различия, которые ученые обнаружат позднее, должны быть связаны с различиями в материале, окружающем черные дыры, — газе.
Из-за этого снимок кажется заблюренным, поскольку астрономы предприняли что-то вроде попытки сделать четкое фото щенка, который быстро гоняется за своим хвостом.
Credit: Event Horizon Telescope Существование черных дыр следует из Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, считающейся сегодня стандартной теорией гравитации, неоднократно подтвержденной экспериментально. Они представляют собой области пространства-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что покинуть их не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. В 2019 году астрономы проекта «Event Horizon Telescope» представили первую в истории наблюдений фотографию черной дыры, а точнее ее тени, отбрасываемой на светящийся диск из перегретого газа и пыли.
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».
В связи с этим астрономы только в теории знали, что черные дыры могут выпускать джеты, но теперь это получило подтверждение и позволит ученым глубже понимать данный механизм.
Галактика М87 находится в 55 миллионах световых лет от Земли. При этом черная дыра, попавшая на снимок, в 6,5 миллиарда раз массивнее Солнца.