Получен первый снимок Черной дыры

Получен первый снимок Черной дыры

На пресс-конференции Национального научного фонда США 10 апреля 2019 года ученые представили первое в истории изображение черной дыры - речь идет об объекте, расположенном в галактике M87, удаленном от Земли примерно на 53,5 миллионов световых лет. Изображение было получено в рамках проекта Event Horizon Telescope, объединившего радиотелескопы по всему миру, в том числе в США, Мексике, Чили, Испании и Франции.

     Проект был запущен для наблюдения за двумя сверхмассивными черными дырами - SgrA* в центре Млечного Пути, удаленной от Земли на 26 тысяч световых лет, и объектом в центре галактики M87, также известна как Virgo A. Предполагается, что SgrA* приблизительно в 4 млн раз массивнее Солнца, тогда как объект в галактике M87, по разным оценкам, превосходит его по массе в 3,5-7,22 млрд раз. Наблюдения были проведены в апреле 2017 года, однако на обработку полученных данных потребовалось два года.

     Коллаборация Event Horizon Telescope, связав восемь радиотелескопов на четырех континентах в один огромный радиоинтерферометр, получила самое четкое в истории изображение сверхмассивной черной дыры. Этот объект находится в центре галактики М87 в созвездии Дева. Разрешение картинки оказалось достаточным для того, чтобы увидеть собственно тень черной дыры в центре этого объекта. Заявление коллаборации сопровождало публикация в журнале The Astrophysical Journal Letters сразу шести научных статей о наблюдениях.

     Впервые теоретическую возможность существования черной дыры описал в 1915 году физик Карл Шварцшильд, получив точное решение для уравнений Эйнштейна. Хотя концептуально «черную звезду» - достаточно массивный объект, чтобы вторая космическая скорость на его поверхности была равна скорости света, - описал еще британский естествоиспытатель Джон Митчелл. О том, что такие объекты должны быть невидимыми и их, возможно, великое множество во Вселенной, он сообщил в письме Королевскому обществу, но шума его идея не сделала.

     Долгое 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 публикации фото было неизвестно, - астрономы не получали достаточно хороших снимков подобных объектов, чтобы различить детали в их облике. Стрелец А*, диаметр которого, по последним оценкам, составляет около 60 млн км, на расстоянии 26 тысяч световых лет выглядит как монета на Луне или Земля с Проксимы Центавра.

     А черная дыра в центре галактики М87, фотографию которой представила миру коллаборация EHT, - дальше, 55 миллионов световых лет, чем Стрелец А*, но массивнее, 6,5 миллиардов солнечных масс, поэтому для наблюдателя с Земли она кажется объектом примерно того же размера. Ее в отличие от Стрельца А* не закрывает облако межзвездного газа, и потому изображение рассеивается не так сильно.

     Снимок получили в результате интерферометрических наблюдений со сверхдлинной базой: грубо говоря, синхронных наблюдений одного объекта с радиотелескопов, находящихся на разных континентах. Сам EHT в этом смысле еще более «невидимый проект», чем Большой адронный коллайдер или LIGO: у радиоастрономов нет какого-то своего инструмента, их телескоп - это сеть уже существующих радиотелескопов, которые вместе собираются в инструмент с зеркалом диаметром в пол-Земли.

     Наблюдения проводились в течение нескольких недель весной 2017 и 2018 годов. Все остальное время заняла пересылка данных в центры обработки и восстановление изображения. Каждую секунду наблюдений каждый из телескопов набирал гигабайты данных, суммарный объем исчисляется петабайтами - поэтому передавались они не по Сети, а пересылались на физических носителях. Только год ученые ждали прибытия в центр обработки данных Южного полюса.

     Менеджер проекта ЕНТ Рено Тиланус сказал, что каждый телескоп в сети нарабатывает около 1-2 петабайтов данных за неделю наблюдений - из них сначала вычищают шумы, а потом «сводят», занимаются корреляцией: на это уходит в разы больше времени, до двух месяцев. В 2020 году к наблюдениям подключатся еще три телескопа, и суммарный объем данных за несколько дней наблюдений достигнет 15 петабайт.

     Представленное изображение сделано по наблюдениям лишь четырех дней в 2017 году. На пресс-конференции ФИАНа рассказали, что и это можно считать огромной удачей. Это значит, что именно столько в окне для наблюдений в восьми точках на планете, включая Южный полюс, была хорошая погода, которая позволила ученым получить чистый снимок. В 2018 году EHT повезло намного меньше - погода в отведенное им время так и не наладилась.

     Еще один инструмент подобной «зоркости» у радиоастрономов только один - это российский «Радиоастрон», его зеркало в 30 раз больше, поскольку один из телескопов находится в космосе и в апогее удаляется на дистанцию орбиты Луны. Но он работает на длине волны 1,3 см, что в 10 раз длиннее, чем у EHT. Несмотря на намного более высокое угловое разрешение, ему сложнее «прищуриться» в направлении Стрельца А*, который закрыт для наблюдения в оптическом диапазоне облаком межзвездного газа где-то на полпути между Землей и центром Галактики.

     После публикации снимка можно точно сказать, что тени черных дыр можно наблюдать. А также то, что ничего противоречащего общей теории относительности ученым установить не удалось. В ходе пресс-конференции одна из участниц, Моника Мосиброски из Неймегенского университета, снимок черной дыры был получен с использованием ее модели, дыра вращается по часовой стрелке. Плазменный диск вокруг нее практически круглый, это значит, что он почти перпендикулярен плоскости, в которой смотрят на М87* наблюдатели с Земли.

10.04.2019
Популярные Модели России

Популярные Модели России

Герои Российской Федерации

Герои Российской Федерации

Союз Журналистов России

Союз Журналистов России

Герои Социалистического Труда СССР

Герои Социалистического Труда СССР

Известные музыканты России

Известные музыканты России