Подтверждено существование черной дыры в центре нашей Галактики
Это происходит в центре Млечного Пути, примерно в 26 тысячах световых лет от нас. Объектом изучения был компактный радиоисточник в созвездии Стрельца, известный как Стрелец А. Астрономы уже много лет думают, что там находится черная дыра, но увидеть непосредственно ее, разумеется, нельзя. Ничего удивительного в этом нет — ведь черная дыра не отражает и не испускает какое-либо электромагнитное излучение. Зато его может излучать вещество вокруг них.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Для наблюдения использовался инструмент GRAVITY, установленный на Очень Большом Телескопе (Very Large Telescope) в Чили. VLT — комплекс из четырех оптических телескопов. GRAVITY позволяет объединить их данные в ближнем инфракрасном диапазоне (длина волны — 0,74—2,5 мкм), получив виртуальный «телескоп» с диаметром зеркала 130 метров.
На этой чудо-технике ученые смогли зарегистрировать несколько вспышек, произведенных веществом, вращающимся вокруг черной дыры в ее аккреционном диске по самой внутренней устойчивой круговой орбите. Это наименьшая по своему радиусу орбита, на которой вещество может обращаться вокруг черной дыры. Все, что оказывается ближе, обречено на поглощение.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Обнаруженное явление вполне соответствует предсказаниям Общей теории относительности и служит еще одним подтверждением существования черной дыры. По всей видимости, она не единственный объект такого рода — в центрах других спиральных галактик можно ожидать увидеть аналогичную картину.
Ранее в этом году GRAVITY и SINFONI, еще один инструмент VLT, позволили той же команде точно измерить параметры орбиты звезды S2, когда она проходила через экстремальное гравитационное поле около Стрельца A, и впервые выявить эффекты, предсказанные общей относительностью Эйнштейна в такой экстремальной среде. Во время быстрого пролета S2 также наблюдалось сильное инфракрасное излучение.
Ознакомиться с подробностями последней работы можно в статье, опубликованной в Astronomy & Astrophysics.
В черных дырах стало чуточку светлей – Газета Коммерсантъ № 183 (6904) от 07.10.2020
Теоретические работы по образованию черных дыр и практические наблюдения, доказывающие существование этой области в центре Млечного пути, принесли Нобелевскую премию по физике британскому математику Роджеру Пенроузу, немецкому астрофизику Рейнхарду Генцелю и американскому астроному Андреа Гез. Представители Нобелевского комитета говорят, что им удалось доказать то, в чем сомневался сам Альберт Эйнштейн,— существование черных дыр. И эти работы «открыли новый путь в изучении компактных и сверхмассивных объектов».
Нобелевский комитет второй год подряд отмечает премией по физике открытия и исследования в области астрофизики. Половину премии (в этом году ее размер составляет примерно $1,1 млн) получит британский физик и математик Роджер Пенроуз «за открытие, согласно которому образование черных дыр является надежным подтверждением общей теории относительности». Вторую — немецкий астрофизик Рейнхард Генцель и американский астроном Андреа Гез «за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей галактики». Напомним, в 2019 году премию по физике получили канадско-американский физик Джеймс Пиблс за «теоретические открытия в области физической космологии» и швейцарцы Мишель Майор и Дидье Кело — за открытие первой экзопланеты, вращающейся вокруг звезды солнечного типа.
В сообщении Нобелевского комитета под названием «Черные дыры и самый темный секрет Млечного пути» эти области названы «одним из самых экзотических явлений во Вселенной».
«Открытия лауреатов этого года показали новый путь в изучении компактных и сверхмассивных объектов,— заявил председатель Нобелевского комитета по физике Дэвид Хэвиленд.
— Но эти объекты по-прежнему вызывают много вопросов, мотивирующих дальнейшие исследования. Не только вопросы об их внутренней структуре, но и вопросы о том, как проверить нашу теорию гравитации в экстремальных условиях в непосредственной близости от черной дыры».
«Роджер Пенроуз показал, что общая теория относительности обосновывает образование черных дыр,— говорят в Нобелевском комитете.— Рейнхард Гензель и Андреа Гез обнаружили, что невидимый и чрезвычайно тяжелый объект управляет орбитами звезд в центре нашей галактики. Сверхмассивная черная дыра — единственное известное объяснение». Также отмечается, что Роджер Пенроуз «использовал гениальные математические методы в своем доказательстве того, что черные дыры являются прямым следствием общей теории относительности Альберта Эйнштейна», тогда как «сам Эйнштейн не верил, что черные дыры действительно существуют». А группы ученых под руководством ученых Гензеля и Гез, «используя самые большие в мире телескопы и разработав методы, позволяющие видеть сквозь облака межзвездного газа и пыли центр Млечного пути», «обнаружили чрезвычайно тяжелый невидимый объект, который тянет за собой нагромождение звезд, заставляя их метаться с головокружительной скоростью»: «Около 4 млн солнечных масс собраны вместе в области размером не больше нашей Солнечной системы».
«Многие из нас учились на книгах Роджера Пенроуза,— рассказал “Ъ” заведующий лабораторией и замдиректора Института космических исследований РАН Александр Лутовинов.— Он сделал огромное количество работ теоретического плана, именно по его теоретическим обоснованиям стало понятно, что представляют собой черные дыры и как получать сингулярность (ситуация, когда материя вынуждена сжиматься до точки,— пространственная сингулярность и ситуация, когда световые лучи исходят из области с бесконечной кривизной,— временная сингулярность.— “Ъ”), например, при коллапсе звезд». Сингулярность предсказывается в общей теории относительности Эйнштейна, продолжил он, согласно ей, черные дыры должны существовать, но «Роджер Пенроуз более 50 лет назад показал, что такие сингулярности могут формироваться, когда массивная звезда взрывается, а в центре остается компактный объект, который может быть черной дырой». «Далее у него была серия работ по сингулярности и ее связи с горизонтом событий — некоей последней границей вокруг черной дыры, за которую уже никакая информация не выходит»,— добавил ученый.
Директор Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ Константин Постнов заявил, что Роджер Пенроуз — «гениальный ученый, применивший новые оригинальные математические методы для развития теории гравитации».
Он отметил, что впервые гравитационный коллапс рассчитали еще в 1939 году американские ученые Роберт Оппенгеймер и Хартланд Снайдер, «но использовали сферически-симметричную конструкцию»: «А Пенроуз математически точно доказал, что вне зависимости от начальных возмущений все мировые линии частиц должны образовывать сингулярность».
Господин Лутовинов, говоря о вкладе двух других лауреатов, указал, что «две конкурирующие дружеские группы независимо подтвердили движения звезд вокруг галактического центра и то, что там находится сверхмассивная черная дыра»: «Они взяли несколько десятков звезд и в течение нескольких десятков лет за ними следили, измеряли их положение на небе, прослеживали траектории. И оказалось, что звезды движутся вокруг некоего общего центра масс, который весит примерно 4 млн масс Солнца размером с Солнечную систему. И это первое прямое доказательство, что в нашей галактике существует сверхмассивная черная дыра». А господин Постнов напомнил, что еще в 1971 году британский астрофизик Мартин Рис предположил, что нечто в центре Млечного пути может быть черной дырой: «Но в центр Млечного пути нелегко заглянуть, он скрыт пылевыми облаками, которые поглощают видимое излучение. И только в 1990-х годах появились телескопы, которые могли проводить подобные наблюдения». При этом, говоря о возможности нахождения черной дыры прямо в центре нашей галактики, Константин Постнов обратил внимание на формулировку Нобелевского комитета: «Там написано, что премия присуждается за открытие массивного сверхкомпактного объекта, то есть члены комитета оставляют шанс для будущих исследований, что не черная дыра, а что-то иное».
Валерия Мишина
«Абсолютный монстр»: ученым впервые удалось сфотографировать горизонт событий черной дыры
- Николай Воронин
- Корреспондент по вопросам науки
Автор фото, EHT Collaboration
Подпись к фото,Масса этой черной дыры превышает солнечную в 6,5 млрд раз
Сенсационное заявление сделали европейские ученые: им удалось впервые сделать фотографию черной дыры — сверхмассивного коллапсара в далекой галактике Messier 87, находящейся в скоплении Девы.
Расстояние до этой черной дыры — около 50 млн световых лет, или почти 500 квинтиллионов (500 миллионов триллионов) километров. Чтобы ее сфотографировать, потребовалась сеть из восьми телескопов, расположенных на разных континентах.
«То, что мы видим [на снимке], — больше по размеру, чем вся наша Солнечная система, — пояснил Би-би-си профессор Университета Неймгена в Нидерландах Хейно Фальке. — Масса этой черной дыры превышает солнечную в 6,5 млрд раз».
«Это одна из самых массивных черных дыр, которые в принципе могут существовать, — добавил профессор. — Абсолютный монстр, чемпион Вселенной в сверхтяжелом весе».
Для просмотра этого контента вам надо включить JavaScript или использовать другой браузер
Подпись к видео,Ученые впервые сфотографировали черную дыру
Это настолько важная новость для всего научного мира, что журналистам объявили о ней на пресс-конференции, которую одновременно провели сразу в шести городах: в Брюсселе, Вашингтоне, Сантьяго-де-Чили, Тайбэе, Токио и Шанхае — на четырех языках.
Дело в том, что до сегодняшнего дня все наши представления о черных дырах были исключительно теоретическими. Само их реальное существование было лишь научной гипотезой — пусть и очень убедительной.
Русская служба Би-би-си постаралась (как можно проще) ответить на самые очевидные возникающие вопросы.
Ученые что, не знали, существуют ли черные дыры на самом деле?
Автор фото, DR JEAN LORRE/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Подпись к фото,Астрономы давно подозревали, что в центре галактики М87 находится супермассивная черная дыра, однако черное пятно в центре этого снимка — не сам коллапсар, а массивное скопление быстро движущихся звезд
Строго говоря, да, не знали — точнее, не были уверены. И уж точно ни одной не видели — до сегодняшнего дня. Существовали лишь убедительные косвенные доказательства.
На бытовом уровне это можно сравнить с громом и молнией. Мы знаем, что разряд молнии порождает мощную ударную волну, которую мы воспринимаем как гром, и одно без другого существовать не может.
Однако молния может быть скрыта за толстым слоем облаков или высотными зданиями, и тогда мы слышим только удар грома, а самой молнии не видим — но можем с уверенностью предположить, что она была. Хотя и не можем полностью исключить другие объяснения.
Примерно так же и с черными дырами. Их существование было предсказано более общими научными теориями (впервые — еще в конце XVIII века) и с тех пор многократно подтверждено расчетами. Но «вещественных доказательств» у ученых не было — а теперь есть.
Кстати, ровно по такому же принципу физики десятилетиями прицельно искали предсказанные ранее гравитационные волны и бозон Хиггса. И в итоге — после десятилетий поисков — нашли и то и другое.
Автор фото, NASA
Подпись к фото,До сегодняшнего дня все изображения черных дыр — как эта картинка — были лишь рисунками художников
«Значимость нашего открытия состоит в том, что оно превратило математический концепт горизонта событий, который обычно представляет собой написанные на доске формулы, в реальный объект — во что-то, что можно проверить, измерить и наблюдать», — заявил один из руководителей проекта Лучано Реццола.
Что мешало сделать фотографию раньше?
Штука в том, что увидеть черную дыру попросту невозможно — ни невооруженным глазом, ни с помощью аппаратуры. Поэтому она и называется черной.
Мы видим те или иные объекты, когда отраженные от них лучи света попадают на светочувствительные рецепторы в наших глазах. В отсутствие света зрение становится совершенно бесполезным.
Представьте себе, что вы находитесь в абсолютно темной комнате, куда не проникает никакой свет. Что вы увидите вокруг? Ничего. Темноту. Даже если пространство вокруг вас заставлено вещами, вы можете их нащупать — но не увидеть.
В комнате вы можете воспользоваться прибором ночного видения: он улавливает невидимое инфракрасное излучение и переводит его в видимую часть спектра.
Однако в случае с черной дырой ее притяжение так велико, что преодолеть его не может никакое излучение, доступное нашим телескопам — ни радиоволны, ни рентгеновское излучение, ни гамма-лучи, — не говоря уже про видимый солнечный свет.
Так что улавливать попросту нечего.
Как же удалось сфотографировать то, что невозможно увидеть никакой аппаратурой?
Строго говоря, на фотографии не сама черная дыра, а ее «внешняя оболочка» — точка невозврата, также известная как горизонт событий.
Так называется область пространства-времени, внутри которой гравитация черной дыры уже не дает вырваться наружу никакой информации, но снаружи у лучей еще есть возможность избежать притяжения.
Автор фото, Science Photo Library
Подпись к фото,Черная дыра обладает огромной массой — и сильно искривляет вокруг себя время и пространство
Уловить и сфотографировать эти лучи — прошедшие по самому краю горизонта событий, но не поглощенные черной дырой — на протяжении многих лет пытался проект Event Horizon Telescope (EHT). Это сложная сеть радиотелескопов, расположенных на разных континентах и совместно анализирующих информацию.
Задача эта не из простых. Время и пространство вокруг черной дыры сильно искривлены, а кроме того, ее окружает плотное облако космической пыли и газа.
Однако после нескольких лет сбора и анализа информации это, наконец, удалось сделать.
Автор фото, Katie Bouman
Подпись к фото,Жесткие диски с информацией, собранной телескопами
Собранной информации было так много, что переслать ее по интернету было просто невозможно: сотни жестких дисков пришлось свозить самолетами в аналитические центры в Бонне и Бостоне.
«Нам удалось сделать то, что казалось предыдущему поколению невозможным», — заявил руководитель проекта, профессор Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики Шеперд Дойлеман.
Так что же на снимке?
Как объясняет профессор Фальке, идеально круглую черную дыру окружает «огненное кольцо» — это устремляющийся в нее горячий газ, разогретый до невероятных температур.
Газ светится так сильно, что затмевает по яркости несколько миллиардов звезд, расположенных в той же галактике, — поэтому его можно увидеть с Земли.
Сама черная окружность — это область внутри горизонта событий, откуда свет вырваться уже не может. Там перестают действовать все привычные нам законы физики.
Что дальше?
Уже несколько лет та же команда ученых пытается сфотографировать ближайший к нам подобный объект — сверхмассивную черную дыру Стрелец A*, находящуюся в центре нашей галактики Млечный путь.
Расстояние до нее от Земли составляет «всего» около 26 тысяч световых лет, а масса превышает солнечную примерно в 4,3 млн раз — в тысячу с лишним раз меньше, чем черная дыра в скоплении Девы.
Как ни странно, сделать этот снимок намного сложнее, чем сфотографировать черную дыру в далекой галактике, поскольку «огненное кольцо» в центре Млечного пути меньшего размера и не такое яркое.
Автор фото, AFP
Подпись к фото,Этот снимок был сделан телескопом Европейской Южной обсерватории в октябре прошлого года и лишь подкрепил гипотезу ученых о том, что в центре нашей галактики Млечный Путь также находится сверхмассивная черная дыра — но самой дыры на фото так и не видно
Хотите узнавать обо всем самом важном и интересном через мессенджер? Тогда подписывайтесь на наш Telegram-канал.
Нобеля по физике вручили за черные дыры
06 октября 2020 года
Нобелевская премия по физике 6 октября была присуждена за открытие черных дыр. Теоретическое доказательство их существования и связь с теорией относительности Альберта Эйнштейна обеспечил известный английский физик Роджер Пенроуз, за что ему вручили половину денежной премии. А вот экспериментально существование черных дыр параллельно и независимо друг от друга подтвердили немецкий астрофизик Рейнхард Генцель и астроном из США Андреа Гез. Им и досталась вторая половина премии.
Трое ученых, отмеченных высшей научной наградой, внесли огромный вклад в доказательство существования черных дыр, о которых стали задумываться еще в начале ХХ века — сразу после того, как Альберт Эйнштейн представил миру теорию относительности. Однако тогда все это было догадками, в которые не верил и сам Эйнштейн. Сложность состояла в том, чтобы математически увязать эти массивные объекты, которые должны находиться в середине галактик, с физическими законами.
«Получившие премию ученые доказали, что черные дыры — не фантастика, а реально существующие объекты. Это великое достижение, — считает профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета (проект повышения конкурентоспособности образования «5-100») Сергей Кетов. — Роджер Пенроуз развил теорию черных дыр, а Рейнхард Генцель и Андреа Гез подтвердили на основании гравитационного поля существование сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики«.
После того, как возможность существования черных дыр была доказана, немецкий астрофизик Рейнхард Генцель и параллельно с ним американка астроном Андреа Гез, возглавившие отдельные исследовательские группы, изучающие центр нашей галактики, сумели увидеть на небе искривления траектории пролетающих мимо черной дыры объектов.
Андреа Гез, по ее словам, смотрит в телескоп с четырех лет. Правда, в детстве девочку больше интересовало то, что творится в квартирах соседей из соседних домов, но сейчас она увидела то, что действительно достойно мировой награды.
Андреа Гез и ее исследовательская группа использовали обсерваторию Кека, расположенную на гавайской горе Мауна-Кеа. Его зеркала имеют диаметр почти 10 метров, и в настоящее время являются одними из самых больших в мире. В конце концов астрономы поняли, что в середине нашей галактики Млечного пути находится гигантская черная дыра, которая должна быть эквивалентна примерно 4 млн солнечных масс.
По словам профессора Высшей инженерно-физической школы Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого Александра Иванчика, вся фундаментальная физика рано или поздно получает практическую ценность. Эксперт сравнил черные дыры с четкими маяками во Вселенной, с помощью которых можно осуществлять координатную привязку.
«Системы навигации, в частности, используют и черные дыры в активных ядрах галактик для уточнения координатного позиционирования, — пояснил эксперт. — Так что они уже имеют практическое применение«.
Появление большого количества данных, в свою очередь, порождает новые теории. Поэтому вполне вероятно, что в следующем году награду снова получат ученые, чьи работы посвящены космосу и астрофизике. Например, в ближайшее время астрономы ожидают открытия природы черной материи, точнее, того, что же является физическим носителем этого загадочного вещества. Впрочем, порой полученные результаты только отбрасывают теорию назад, и тогда на подъеме оказывается совсем другая область физики.
Оригинал статьи: https://iz.ru/1070125/anna-urmantceva-olga-kolentcova/galakticheskii-uspekh-nobelia-po-fizike-vruchili-za-chernye-dyry
Темно и тяжко в центре галактики
Нобелевскую премию по физике присудили за теорию черной дыры и ее возможное, но не окончательное подтверждение. По крайней мере, то, что нынешние нобелиаты обнаружили в центре Млечного Пути, можно назвать и по-другому
В последние годы уже стало традицией, что члены Шведской королевской академии наук делят Нобелевскую премию по физике на две составляющие — теоретическую и экспериментальную. 2020-й не стал исключением.
Половину премии получил маститый 89-летний британский математик-теоретик, профессор Оксфордского университета Роджер Пенроуз, который был удостоен ее за «открытие того, что образование черной дыры является надежным предсказанием общей теории относительности». К этой не слишком очевидной даже для профессионалов формулировке мы еще вернемся, но сначала следует упомянуть о двух других новых лауреатах.
Вторая половина физической Нобелевки была на паритетной основе присуждена двум астрономам — 68-летнему немцу Райнхарду Генцелю, директору Института Макса Планка по внеземной физике (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Гархинг) и 55-летней американке Андреа Гез, профессору Калифорнийского университета Лос-Анджелеса (Гез стала четвертой женщиной — лауреатом Нобелевской премии по физике за всю историю этой важнейшей научной номинации). Генцель и Гез были удостоены этой высшей научной награды за «открытие супермассивного компактного объекта в центре нашей галактики», то есть черной дыры.
Премия за математическое утверждение
Черные дыры — это гипотетические космические объекты с чрезвычайно большой плотностью и мощнейшим гравитационным притяжением, внутри которых (за так называемым горизонтом событий) происходит искажение, а также разрыв пространства-времени, теоретическая возможность существования которых в природе впервые была предсказана в начале XX века Альбертом Эйнштейном в рамках его Общей теории относительности (сам термин «черная дыра» был предложен намного позже, в 1967 году, американским астрономом Джоном Уилером).
Хотя научные достижения трех новых лауреатов и имеют, с некоторой натяжкой, общую «физическую природу», а именно исследование пресловутого феномена черных дыр, более поздние экспериментальные достижения Генцеля и Гез не могут считаться прямым практическим продолжением того, что за несколько десятилетий до этого было написано об этих таинственных физических объектах Роджером Пенроузом.
«Открытия лауреатов этого года проложили новый путь в изучении компактных и сверхмассивных объектов. Но эти экзотические объекты по-прежнему вызывают много вопросов, требующих ответов и подталкивающих к дальнейшим исследованиям»
Об этом свидетельствует и осторожная формулировка «экспериментальной составляющей» премии-2020, в которой все-таки прямо не говорится, что две независимые экспериментальные команды, руководимые Генцелем и Гез, смогли обнаружить в самом центре Млечного Пути именно черную дыру. Иными словами, между терминами «супермассивные компактные объекты» и «черные дыры» на самом деле нельзя ставить знак равенства, хотя, по мнению членов Нобелевского комитета, сформулированному в резюме «для публики», Гензель, Гез и их коллеги «представили нам самые убедительные доказательства существования супермассивной черной дыры в центре Млечного Пути».
Но, как вдогонку уточнил в своем заявлении для прессы председатель Нобелевского комитета по физике Дэвид Хэвиленд,
«открытия лауреатов этого года проложили новый путь в изучении компактных и сверхмассивных объектов. Но эти экзотические объекты по-прежнему вызывают много вопросов, требующих ответов и подталкивающих к дальнейшим исследованиям».
В свою очередь, в беседе с нами ведущий российский физик-теоретик, академик РАН Валерий Рубаков, комментируя присуждение премии Роджеру Пенроузу, прямо признался: «Насколько мне известно, еще никогда до этого Нобелевский комитет не присуждал премий за теоретические работы, которые не были экспериментально подтверждены или не являлись убедительным обоснованием ранее проведенных экспериментов. Любая теоретическая работа должна согласовываться явным образом с экспериментом. Иными словами, это чуть ли не первый случай, когда премию дали за некое математическое утверждение, написанное на бумаге и не получившее экспериментального подтверждения. По крайней мере, базовая гипотеза Пенроуза о том, что внутри каждой черной дыры должна быть сингулярность (в несколько упрощенном объяснении космологическая сингулярность характеризуется наличием бесконечных значений плотности и температуры вещества. — “Стимул”), конечно, очень красивая и полезная, но сугубо умозрительная и к экспериментам не имеет никакого отношения”.
«Насколько мне известно, еще никогда до этого Нобелевский комитет не присуждал премий за теоретические работы, которые не были экспериментально подтверждены или не являлись убедительным обоснованием ранее проведенных экспериментов»
Кроме того, Валерий Рубаков заявил, что подобное решение шведских академиков — «совершенно новое и очень удивительное для меня явление в истории присуждения Нобелевских премий. Но будет ли это прецедентом или нет — этого я сказать, конечно, не могу».
Впрочем, шведские академики действительно постарались придать максимальное подобие убедительности своему весьма нестандартному решению по части «теоретической половинки», написав следующий вводный комментарий: «Даже Альберт Эйнштейн, отец общей [теории] относительности, не думал, что черные дыры действительно могут существовать. Однако через десять лет после смерти Эйнштейна, в 1965 году, британский теоретик Роджер Пенроуз продемонстрировал, что черные дыры могут образовываться, и описал их свойства. В основе черных дыр лежит сингулярность, пограничная область, где разрушаются все известные законы природы… Его открытия до сих пор считаются важнейшим вкладом в развитие теории относительности после исследований Альберта Эйнштейна».
А может, куболл?
Экспериментальная половинка Нобелевской премии присуждена за многолетние кропотливые астрономические наблюдения и анализ загадочных физических процессов, наблюдавшихся в регионе Стрелец А* в центре Млечного Пути (этот регион — самый мощный радиоисточник в нашей галактике, который ярко излучает и в других диапазонах длин волн). Эта работа осуществлялась с конца 1990-х независимо друг от друга двумя исследовательскими командами — Райнхарда Генцеля и Андреа Гез.
Райнхард Генцель и его группа первоначально использовали NTT, новый для того времени телескоп на горе Ла-Силла в Чили. Но в итоге они перенесли свои наблюдения на очень большой телескоп VLT, расположенный на горе Паранал (тоже в Чили). В свою очередь Андреа Гез и ее исследовательский коллектив использовали обсерваторию Кек (Keck Observatory), расположенную на гавайской горе Мауна Кеа.
Благодаря высочайшему техническому мастерству и изобретательности, проявленным командами Генцеля и Гез (в частности, им удалось создать новые методы и приборы для компенсации искажений, вызываемых атмосферой Земли), исследователи смогли не только с большой точностью рассчитать орбиты и скорости ярчайших звезд, находящихся в непосредственной близости от центра Млечного Пути, но и установить примерную массу самого сверхкомпактного объекта в нем — порядка 4 млн масс нашего Солнца при общем размере региона Стрелец А*, сопоставимом с размерами Солнечной системы (Валерий Рубаков уточнил, что особенно технически сложным был процесс вычисления этой общей массы).
«В центре Млечного Пути может находиться нечто, что на нашем профессиональном жаргоне называется “куболлом”, то есть также очень массивный несветящийся объект, который тем не менее не является черной дырой. Причем его размеры должны быть заметно больше, чем у теоретически рассчитанной черной дыры»
Однако ключевое утверждение о том, что этот центральный объект является именно черной дырой, а не чем-либо иным, все-таки проходит по пресловутой категории highly likely, и, как иронично отметил академик Рубаков, формальная логика выстраивается по аналогии с классической цепочкой рассуждений «слепого дегустатора»: «Если нечто по форме напоминает пудинг, пахнет как пудинг и на вкус похоже на пудинг — значит, скорее всего это пудинг».
При этом он с готовностью признает, что этот «сверхмассивный компактный объект» в центре нашей галактики скорее всего действительно является, в соответствии с исходными постулатами ОТО, черной дырой, но все-таки уточняет, что и «другие экзотические варианты» объяснения этого феномена пока не исключаются. В частности, Валерий Рубаков упомянул, что его ученик, известный российский физик-теоретик Сергей Троицкий, работающий в настоящее время в Институте ядерных исследований РАН в Троицке, «в свое время предположил, что в центре Млечного Пути может находиться нечто, что на нашем профессиональном жаргоне называется “куболлом”, то есть также очень массивный несветящийся объект, который тем не менее не является черной дырой (то есть не имеет горизонта событий). Причем его размеры должны быть заметно больше, чем у теоретически рассчитанной черной дыры. И эта его гипотеза, как, впрочем, и ряд других альтернативных объяснений, тоже пока совершенно не противоречит ничему из выявленного экспериментальными расчетами в центре нашей галактики».
А на наш прямой вопрос, реально ли вообще доказать экспериментально существование черных дыр, академик Рубаков дипломатично ответил, что «это вопрос очень сложный. Ведь для этого, по сути, нужно доказать, что существует некий темный объект, поглощающий весь свет, внутри которого нет никакой поверхности. И я далеко не уверен, что сделать это вообще будет когда-либо возможно».Увеличение активности черной дыры в центре нашей галактики.
Уже давно доказано, что в центре многих галактик находятся черные дыры, которые притягивают к себе звёздное и межзвёздное вещество. Наша галактика Млечный путь не исключение. Относительно земли черная дыра находится в секторе созвездия Стрелец и имеет условное обозначение Sagittarius A* (Sgr A*). По сравнению с черными дырами других галактик, наша Sgr A* не очень большая и довольно спокойная, однако, её активность сказывается на процессах протекающих на Земле.
Что же такое активность черной дыры? Это показатель её способности поглощать объекты. Когда космическое тело приближается к черной дыре на определенное расстояние, оно разрушается под действием сил гравитации, при этом высвобождается масса тепловой и световой энергии. Именно эту энергию можно зафиксировать при помощи оптических приборов. Разрушение происходит довольно быстро, и энергия высвобождается тоже быстро, создавая вспышку сразу в нескольких диапазонах волн. Малые тела (астероиды, планеты) создают вспышки малой энергии в инфракрасном и видимом спектрах, в то время как планеты гиганты и звёзды выделяют много энергии и вспышки идут в более энергоёмком ультрафиолетовом и рентгеновском спектрах. Именно такие яркие рентгеновские вспышки мы можем наблюдать при помощи внепланетных телескопов установленных на космических станциях Chandra , XMM-Newton и Swift.
Мониторинг активности Sgr A* ведётся с 1999 года. За этот период накоплено большое количество данных, которые необходимо обрабатывать. В августе 2017 научный журнал Astronomy & Astrophysics опубликовал статью в которой группа астрономов исследователей изложила результаты своего анализа вспышек у Sgr A* и выдвинуло предположения, из-за чего это могло происходить. Совсем недавно были обнародованы новые данные о вспышках вблизи черной дыры, которые частично подтвердили, а частично опровергли результаты предыдущих исследований. Действительно, активность нашей чёрной дыры увеличивалась в последние двадцать лет, и было наиболее активно с 2014 по 2018 годы, чему свидетельствовало большое количество ярких вспышек в рентгеновском излучении. В 2019 году зафиксирована самая яркая вспышка. Предполагается, что эта активность была обусловлена приближением к черной дыре крупного газопылевого облака, включающего в себя несколько звёзд такого же класса что и наше солнце и пары звёзд побольше. Разрушение этих звёзд дало увеличение активности нашей черной дыры, а самая яркая вспышка произошла из-за накопления энергии перегретого космического газа и её лавинообразного выброса. По расчетам, газопылевое облако уже прошло перицентр своей орбиты вокруг черной дыры и интенсивность ярких вспышек должна уменьшиться. Зато, перегретый газ позволил получить фотографию тени черной дыры, что не удавалось сделать до 2019 года.
19.03.2020
Не можете приехать в планетарий, тогда планетарий едет к Вам!
Мы выезжаем в школы, детские сады, дворцы культуры, летние лагеря и другие учреждения, с программами для различных возрастов. Тематика разнообразна: астрономия и космонавтика, природа и экология, история, культурное и патриотическое воспитание.
Выездные сеансы проводятся в двух вариантах:
Мобильный купол 1 сеанс – не более 30 человек, Для установки купола необходимо помещение размерами: шириной не менее 5,5 м., | Мобильный экран Количество человек ограничено вашим помещением. Для получения контрастного изображения на проекционном экране, окна в помещении должны быть затеняемы. |
Для оформления заявки Вам нужно:
выбрать желаемую программу и удобное время сеанса,
позвонить в планетарий по телефону:
8 (342) 260-41-29;
8 (342) 294-34-11;
+7-912-980-28-40;
+7-902-808-77-62.
Наши специалисты обговорят с вами все необходимые детали, ответят на ваши вопросы и оформят заявку.
Мы работаем для Вас!
Для оформления групповой заявки (от 25 человек) Вам нужно:
выбрать желаемую программу и удобное время сеанса,
позвонить в планетарий по телефону: 8 (342) 260-41-29;
8 (342) 294-34-11;
+7-912-980-28-40;
+7-902-808-77-62.
Наши специалисты ответят на ваши вопросы и оформят заявку.
Если Вы не выбрали программу или желаемое время уже занято другой заявкой, наши специалисты помогут Вам в выборе программы и времени сеанса.
Обращаем ваше внимание, заявки принимаются на сеансы не входящие в афишу.
Мы работаем для Вас!
3 миллиона лет назад в центре Млечного Пути что-то рвануло / / Независимая газета
Большое везение, что Солнечная система находится на задворках нашей галактики
Пузыри Ферми (Fermi Bubbles), исходящие из центра галактики Млечный Путь, пронизывают Магелланов Поток (Magellanic Stream). Иллюстрация Physorg
«Черные дыры» – когда-то было жаргонным выражением, о чем сейчас никто и не вспоминает. Особенно после триумфа апреля 2019 года, когда восемь телескопов, разбросанных про всему миру, смогли зафиксировать тень невидимого образования в галактике М87.
За век до того английский астроном Артур Эддингтон в трудное послевоенное время сумел организовать две экспедиции по наблюдению солнечного затмения. Эффекты отклонения лучей света вблизи Солнца были незадолго до того предсказаны немецким теоретиком Альбертом Эйнштейном. И наблюдения, проведенные Эддингтоном, полностью подтвердили, что большие массы силой своего гравитационного поля могут изгибать прямолинейное движение света от далеких звезд.
Через два года Эйнштейну дали Нобелевскую премию, правда за описанный им фотоэффект, благодаря которому работают фотоэлементы. С той поры ОТО – общая теория относительности, предсказавшая существование гравитационных волн, постоянно совершенствуется и развивается. Одним из следствий ее является расширение пространства после Большого взрыва (Big Bang) и то, что удаленные галактики имеют большие значения красного смещения, то есть разбегаются после Big Bang с возрастающей скоростью.
Считается, что большие, или супермассивные, черные дыры с массами в сотни миллионов, а то и миллиарды солнечных присутствуют в центре каждой галактики. Недавно предположили, что в одной из них сразу пара черных дыр. Дыры могут сливаться друг с другом, что приводит к всплеску гравитационного излучения, регистрируемого наземными интерферометрами LIGO и VIRGO.
Постепенно астрономы выяснили, что вокруг дыр собираются аккреционные газопылевые диски. Трение между слоями этих дисков при вращении разогревает их до миллионов градусов. Магнитные завихрения горячего вещества приводят к тому, что с полюсов в пространство срываются струи-джеты, по которым и определяют положение дыры.
У астрофизиков собственный словарь, одним из понятий которого является «горизонт событий» – Event Horizon. Фактически это точка невозврата вещества, «падающего» на черную дыру. Гравитационное поле ЧД настолько велико, что оно не отпускает от себя даже фотоны, которые, как сказано выше, лишь слегка изгибают направление своего движения вблизи обычных звездных масс. И все же, как считают астрофизики, дыры можно увидеть не только по слабому и размытому свечению окружающих их пыли и газа.
Журнал Science представил результаты моделирования диска и дыры, проведенного в Калифорнийском технологическом институте, показывающие, что у дыры должен быть светящийся нимб, светящееся кольцо. Интерес к кольцам за пределами горизонта событий связан с попытками построить теории, которые альтернативны ОТО. Тогда, возможно, удастся объяснить зеркальную симметрию (хиральность) некоторых органических молекул, одни из которых вращают свет только вправо, другие – только влево.
Дело в том, что у быстро вращающихся дыр должно быть два кольца, вращение фотонов в которых направлено в разные стороны. Если это так, то получит объяснение неравенство левых и правых частиц при распаде кобальта-60. Механизм хиральности не объяснен до сих пор, хотя недавно был получен искусственный свет, различающий оптические изомеры. Авторы также указывают на космологическую константу – от нее в свое время отказался Эйнштейн, – определяющую ускоренное расширение Вселенной.
С калифорнийцами согласны теоретики из Института гравитационной физики Университета в португальском Авейро, статья которых называется «Стационарные черные дыры и световые кольца (Physical Review Letters).
Повышение разрешающей способности орбитальных телескопов позволило сделать уникальное открытие, связанное с черной дырой в центре нашей галактики Млечный Путь. Около 3,5 млн лет назад Млечный Путь выдал выброс энергии, часть которой достигла Земли. Вполне возможно, что наши предки, бродившие по Африке, могли даже видеть вспышку света в небе в области зодиакального Стрельца. До Земли дошла лишь малая толика энергии, поскольку Солнце находится в плоскости нашей спирально закрученной галактики, основной же поток был устремлен в обе стороны перпендикулярно плоскости. Выброс энергии оказался настолько мощным, что достиг расположенного под Млечным Путем так называемого Магелланова Потока (Magellanic Stream), длина которого составляет больше половины диаметра нашей галактики.
В 2013 году был открыт источник этого газового потока, имеющего два облака – большое и малое (LMC и SMC). А в начале июня 2020 года орбитальный телескоп Хаббл увидел, как ультрафиолет той вспышки «подсветил» атомы металлов. Это позволило спектрографически определить их природу, в частности атомы кремния и углерода. Если раньше ученые говорили о струях, идущих от полюсов черной дыры, то Хаббл увидел настоящие пузыри (bubbles), от дна которых в пространство уходят гигантские конусы ультрафиолетового излучения. Один из этих конусов и достиг Магелланова «Стрима». Ученые NASA назвали их «баблами» Ферми (Fermi Bubbles). Возможно, потому, что они состоят из фермионов, то есть электронов, протонов и нейтронов.
черных дыр | Управление научной миссии
Не позволяйте названию вводить вас в заблуждение: черная дыра — это что угодно, только не пустое пространство. Скорее, это огромное количество материи, упакованное в очень маленькую область — представьте себе звезду, в десять раз более массивную, чем Солнце, сжатую в сферу примерно диаметра Нью-Йорка. В результате гравитационное поле настолько сильное, что ничто, даже свет, не может ускользнуть. В последние годы инструменты НАСА нарисовали новую картину этих странных объектов, которые для многих являются самыми интересными объектами в космосе.
Интенсивные рентгеновские вспышки, предположительно вызванные черной дырой, пожирающей звезду. (Видео)
Идея объекта в космосе настолько массивного и плотного, что свет не может выйти из него, существовала веками. Самое известное, что черные дыры были предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна, которая показала, что когда массивная звезда умирает, она оставляет после себя небольшое плотное остаточное ядро. Если масса ядра примерно в три раза больше массы Солнца, как показали уравнения, сила тяжести подавляет все другие силы и образует черную дыру.
Видео о черных дырах.
Ученые не могут напрямую наблюдать черные дыры с помощью телескопов, которые обнаруживают рентгеновские лучи, свет или другие формы электромагнитного излучения. Однако мы можем сделать вывод о наличии черных дыр и изучить их, обнаружив их влияние на другую материю поблизости. Например, если черная дыра проходит через облако межзвездной материи, она втягивает материю внутрь в процессе, известном как аккреция. Аналогичный процесс может произойти, если нормальная звезда проходит рядом с черной дырой.В этом случае черная дыра может разорвать звезду на части, притягивая ее к себе. По мере того, как притягиваемое вещество ускоряется и нагревается, оно испускает рентгеновские лучи, которые излучаются в космос. Недавние открытия предлагают некоторые соблазнительные доказательства того, что черные дыры оказывают драматическое влияние на окружающие их окрестности: они испускают мощные гамма-всплески, пожирают близлежащие звезды и стимулируют рост новых звезд в одних областях, но останавливают его в других.
Конец одной звезды — начало черной дыры
Большинство черных дыр образуются из остатков большой звезды, погибшей в результате взрыва сверхновой.(Более мелкие звезды становятся плотными нейтронными звездами, которые недостаточно массивны, чтобы улавливать свет.) Если общая масса звезды достаточно велика (примерно в три раза больше массы Солнца), теоретически можно доказать, что никакая сила не может удерживать звезда от коллапса под действием силы тяжести. Однако, когда звезда схлопывается, происходит странная вещь. По мере того как поверхность звезды приближается к воображаемой поверхности, называемой «горизонтом событий», время на звезде замедляется по сравнению со временем, наблюдаемым удаленными наблюдателями. Когда поверхность достигает горизонта событий, время останавливается, и звезда больше не может коллапсировать — это застывший коллапсирующий объект.
Астрономы определили кандидата на звание самой маленькой из известных черных дыр. (Видео)
Еще большие черные дыры могут возникнуть в результате столкновений звезд. Вскоре после запуска в декабре 2004 года телескоп НАСА Swift наблюдал мощные, мимолетные вспышки света, известные как всплески гамма-излучения. Позже Чандра и космический телескоп Хаббла собрали данные о «послесвечении» этого события, и вместе наблюдения привели астрономов к выводу, что мощные взрывы могут произойти, когда черная дыра и нейтронная звезда сталкиваются, образуя еще одну черную дыру.
Младенцы и гиганты
Хотя основной процесс образования понятен, одна извечная загадка в науке о черных дырах заключается в том, что они, по-видимому, существуют в двух радикально разных масштабах. С одной стороны, бесчисленные черные дыры — остатки массивных звезд. Распространенные по всей Вселенной, эти черные дыры «звездной массы» обычно в 10–24 раза массивнее Солнца. Астрономы замечают их, когда другая звезда приближается достаточно близко, чтобы часть окружающей ее материи была захвачена гравитацией черной дыры, создавая при этом рентгеновские лучи.Однако большинство звездных черных дыр очень трудно обнаружить. Однако, судя по количеству звезд, достаточно больших для образования таких черных дыр, по оценкам ученых, только в Млечном Пути существует от десяти до миллиарда таких черных дыр.
На другом конце спектра размеров находятся гиганты, известные как «сверхмассивные» черные дыры, которые в миллионы, если не в миллиарды раз массивнее Солнца. Астрономы считают, что сверхмассивные черные дыры находятся в центре практически всех больших галактик, даже нашего Млечного Пути.Астрономы могут обнаружить их, наблюдая за их воздействием на близлежащие звезды и газ.
На этой диаграмме показаны относительные массы сверхплотных космических объектов.
Исторически астрономы долгое время считали, что черных дыр среднего размера не существует. Однако недавние данные Чандры, XMM-Newton и Хаббла подтверждают, что черные дыры среднего размера действительно существуют. Один из возможных механизмов образования сверхмассивных черных дыр включает цепную реакцию столкновений звезд в компактных звездных скоплениях, которая приводит к накоплению чрезвычайно массивных звезд, которые затем коллапсируют с образованием черных дыр промежуточной массы.Затем звездные скопления опускаются к центру галактики, где черные дыры промежуточной массы сливаются, образуя сверхмассивную черную дыру.
Недавние открытия
| Дата | Открытие |
|---|---|
| 9 марта 2021 г. | Гигантский реактивный самолет, обнаруженный из черной дыры в ранней Вселенной (PJ352-15) |
| 22 февраля 2021 | Swift помогает связать нейтрино с уничтожающей звезды черной дырой |
| 11 февраля 2021 | Хаббл обнаружил концентрацию маленькой черной дыры |
| 14 января 2021 | Галактики поражают одиночные, двойные и тройные (растущие черные дыры) |
| 17 декабря 2020 | В поисках пропавшей гигантской черной дыры (Абель 2261) |
| 27 ноября 2020 | Галактика переживает праздник Черной дыры — пока (CQ4479) |
| 19 ноября 2020 | Хаббл обнаружил возможную «игру теней» диска вокруг черной дыры |
| 14 октября 2020 | Рецепт мощных квазарных реактивных двигателей |
| 1 октября 2020 | «Картирование эха» в далеких галактиках может помочь измерить огромные космические расстояния |
| 3 августа 2020 | Черная дыра не выполняет свою работу (SpARCS1049) |
| 29 июля 2020 | Скрытые на виду: чудовищные черные дыры, обнаруженные в соседних галактиках |
| 16 июля 2020 | Сбежавшая звезда может объяснить закон об исчезновении Черной дыры |
| 15 июля 2020 | Случаи ошибочной идентификации черной дыры |
| 19 июня 2020 | В центре Млечного Пути захвачена награда за черную дыру |
| 2 июня 2020 | Интенсивная вспышка от черной дыры Млечного Пути, освещенной газом далеко за пределами нашей галактики |
| 29 мая 2020 | Вспышка черной дыры зафиксирована на видео (MAXI J1820 + 070) |
| 14 мая 2020 | Почему облака образуются возле черных дыр |
| 28 апреля 2020 | Телескоп Spitzer показывает точное время танца черной дыры |
| 23 апреля 2020 | Звезда выжила после близкого разговора с черной дырой (GSN 069) |
Новое изображение подтверждает, что наша галактика поглощается черной дырой
Не волнуйтесь, она медленно поглощает нашу галактику.
Подтверждение наличия черной дыры
Исследователи давно подозревали, что в центре нашей галактики скрывается сверхмассивная черная дыра, известная как Стрелец A * (эта звездочка является частью ее названия, а не сноской).
Мы никогда раньше не видели этой черной дыры в центре Млечного Пути, потому что, ну, мы не можем видеть никаких черных дыр. Они не только относительно крошечные, но и их сильное гравитационное притяжение означает, что они обычно окружены яркой материей, которая еще больше мешает нашему обзору.
Однако мы можем видеть следы черных дыр в их окрестностях. Теперь инструмент на Интерферометре Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской Южной Обсерватории предоставил новые убедительные доказательства того, что Стрелец A * существует — и что он медленно пожирает Млечный Путь.
Главный прорыв
В статье, опубликованной в среду в номере Astronomy & Astrophysics , группа ученых из нескольких европейских институтов описывает, как она использовала инструмент на VLT для наблюдения за центром нашего Млечного Пути.
Во время этих наблюдений они обнаружили вспышки инфракрасного излучения, исходящие от диска материи, окружающего пространство, где предположительно находится Стрелец A *. Согласно пресс-релизу ESO, эти вспышки подтверждают существование сверхмассивной черной дыры.
«Это большой прорыв», — сказал Scientific American руководитель группы Рейнхард Гензель.
Вблизи и лично
Вспышки не только сообщают нам, что мы были правы в отношении Стрельца A *, они также являются нашим лучшим еще и нашим лучшим наблюдением за веществом, вращающимся так близко к любой черной дыре .
«Просто ошеломляюще наблюдать, как материал вращается вокруг массивной черной дыры со скоростью 30 процентов от скорости света», — сказал в пресс-релизе исследователь Оливер Пфул. Он также сказал, что «огромная чувствительность инструмента позволила нам наблюдать процессы аккреции в реальном времени с беспрецедентной детализацией».
Теперь, когда у нас есть подтверждение существования Стрельца А *, у ученых есть возможность узнать больше об этом нестабильном явлении, изучив явление, происходящее на нашем космическом заднем дворе.
ПРОЧИТАЙТЕ БОЛЬШЕ: Наиболее подробные наблюдения материала, вращающегося вокруг черной дыры [ EurekAlert ]
Дополнительная информация о черных дырах: Сверхмассивная черная дыра нашей Галактики может выявить скрытую пятую силу Вселенной
Как читатель футуризма, мы приглашаем вас присоединиться к Singularity Global Community, форуму нашей материнской компании, чтобы обсудить футуристическую науку и технологии с единомышленниками со всего мира.Присоединяйтесь бесплатно, зарегистрируйтесь сейчас!
Сверхмассивная черная дыра | COSMOS
Как следует из названия, сверхмассивные черные дыры содержат от миллиона до миллиарда раз больше массы, чем типичная звездная черная дыра. Хотя существует лишь несколько подтвержденных сверхмассивных черных дыр (большинство из них слишком далеко, чтобы их можно было наблюдать), считается, что они существуют в центре большинства больших галактик, включая центр нашей собственной галактики, Млечный Путь.
В течение многих лет астрономы располагали лишь косвенными доказательствами существования сверхмассивных черных дыр, наиболее убедительным из которых было существование квазаров в удаленных активных галактиках.Наблюдения за выделением энергии и временными масштабами изменчивости квазаров показали, что они излучают в триллион раз больше энергии, чем наше Солнце, из области размером с Солнечную систему. Единственный механизм, способный производить такое огромное количество энергии, — это преобразование гравитационной энергии в свет массивной черной дырой.
Совсем недавно прямые доказательства существования сверхмассивных черных дыр были получены из наблюдений за веществом, вращающимся вокруг центров галактик.Высокие орбитальные скорости этих звезд и газа легко объяснить, если они ускоряются массивным объектом с сильным гравитационным полем, который содержится в небольшой области космоса, то есть сверхмассивной черной дырой.
Астрономы до сих пор не знают, как образуются эти сверхмассивные черные дыры. Звездные черные дыры возникают в результате коллапса массивных звезд, и некоторые предполагают, что сверхмассивные черные дыры образуются в результате коллапса массивных облаков газа на ранних стадиях формирования галактики.Другая идея состоит в том, что звездная черная дыра потребляет огромное количество материала за миллионы лет, разрастаясь до сверхмассивных размеров черной дыры. Еще одна причина заключается в том, что скопление звездных черных дыр формируется и в конечном итоге сливается в сверхмассивную черную дыру.
Считается, что джет, излучаемый галактикой M87, питается от сверхмассивной черной дыры в центре галактики.Предоставлено: НАСА / GSFC.
Каким бы ни был механизм их образования, большинство астрономов согласны с тем, что аккреция материала на сверхмассивную черную дыру приводит в движение как активные галактические ядра, так и галактические джеты.
Ученые наконец подтвердили, что в Млечном Пути есть сверхмассивная черная дыра
Ученые наконец подтвердили, что массивный объект в центре нашей галактики на самом деле является сверхмассивной черной дырой.Исследователи использовали чувствительный инструмент GRAVITY Европейской южной обсерватории на Очень большом телескопе (VLT), чтобы наблюдать вспышки инфракрасного излучения, исходящие от аккреционного диска вокруг Стрельца A * — массивного объекта в центре нашей галактики. Ученые считают, что в центре большинства галактик находится сверхмассивная черная дыра, но раньше у них никогда не было данных и наблюдений, подтверждающих это.
Чтобы измерить влияние гравитации рядом с черной дырой, ученым нужно было наблюдать объект, действительно движущийся рядом с ней. Они нашли свой след в маленькой звезде под названием S2, орбита которой проходит в глубину гравитационного колодца Стрельца A * каждые 16 лет. Во время наблюдения они увидели три яркие вспышки, движущиеся вокруг горизонта событий черной дыры со скоростью примерно 30 процентов от скорости света — около 216 миллионов миль в час.
Это именно то, что предсказывает общая теория относительности Эйнштейна, когда горячая точка (например, S2) проходит рядом с черной дырой весом в 4 миллиона солнц, и наблюдение помогает подтвердить, что она действительно там.
«Мы внимательно следили за S2 и, конечно, всегда следим за Стрельцом A *. Во время наших наблюдений нам посчастливилось заметить три яркие вспышки вокруг черной дыры — это было счастливое совпадение! » Оливер Пфул, ученый из Института внеземной физики Макса Планка (MPE) в Гархинге, Германия, сказал в своем заявлении.
Правильные предположения
Это первый случай, когда ученые наблюдали материал, вращающийся так близко к физической точке невозврата черной дыры.Это также самые подробные из когда-либо сделанных наблюдений материала, вращающегося так близко к черной дыре.
«Это ошеломляюще увидеть, как материал вращается вокруг массивной черной дыры со скоростью 30% от скорости света. «Чрезвычайная чувствительность GRAVITY позволила нам наблюдать процессы аккреции в реальном времени с беспрецедентной детализацией», — говорится в заявлении Пфула.
В течение долгого времени ученые предполагали, что сверхмассивная черная дыра существует в центре нашей галактики и большинства других галактик.Но эти наблюдения знаменуют собой первый раз, когда ученые могут подтвердить свою давнюю теорию.
«Это всегда был один из проектов нашей мечты, но мы не осмеливались надеяться, что это станет возможным так скоро … Результат — громкое подтверждение парадигмы массивных черных дыр», — сказал Рейнхард Гензель из MPE, руководивший организацией исследования, говорится в сообщении.
Черная дыра в центре нашей Галактики
Что находится в центре Млечного Пути? В течение долгого времени астрономы подозревали, что в центре нашей Галактики скрывается черная дыра, но не могли быть уверены.После многих лет регулярного мониторинга Галактического центра с помощью телескопов ESO в обсерватории Ла-Силья-Паранал ученые наконец получили убедительные доказательства.
Звезды в центре Млечного Пути настолько плотно упакованы, что для повышения разрешения VLT потребовались специальные методы построения изображений, такие как адаптивная оптика. Астрономы могли наблюдать отдельные звезды с беспрецедентной точностью, когда они двигались вокруг Галактического центра. Их пути убедительно показали, что они должны вращаться в огромной гравитационной хватке сверхмассивной черной дыры, почти в три миллиона раз массивнее нашего Солнца.Наблюдения VLT также выявили вспышки инфракрасного света, выходящие из региона через равные промежутки времени. Хотя точная причина этого явления остается неизвестной, наблюдатели предположили, что черная дыра может быстро вращаться. Что бы ни происходило, жизнь черной дыры — это не только тишина и покой. См. Пресс-релизы ESO eso1332, eso1151, eso0846, eso0226 и eso0330
Астрономы также используют VLT, чтобы вглядываться в центры галактик за пределами нашей, где они снова находят явные признаки сверхмассивных черных дыр.В активной галактике NGC 1097 они могли с беспрецедентной детальностью разглядеть сложную сеть волокон, спускающихся по спирали к центру галактики и, возможно, впервые предоставляя подробный обзор процесса канализации материи из основной части галактики. вплоть до самого конца в ядре. См. Пресс-релизы ESO eso0109, eso0319, eso0414, eso0529 и eso0534.
Кульминацией 26-летней кампании наблюдений с использованием VLT стало подтверждение в 2018 году эффектов, предсказываемых общей теорией относительности Эйнштейна на движение звезды, проходящей через экстремальное гравитационное поле вблизи сверхмассивной черной дыры в центре нашей планеты. Галактика.См. Пресс-релиз ESO eso1825.
Впервые вы можете увидеть, как выглядит черная дыра | Наука
Это изображение показывает черную дыру в центре Мессье 87, массивной галактики в соседнем скоплении галактик Дева. Черная дыра находится в 55 миллионах световых лет от Земли и имеет массу в 6,5 миллиарда раз больше массы Солнца.
Коллаборация Event Horizon Telescope et al.Автор: Дэниел Клери,
Наконец-то мы видим это: черная дыра во плоти. Сегодня астрономы показали изображение гигантской черной дыры в сердце соседней галактики Мессье 87 (M87). Результат — огненное кольцо, окружающее самую черную из теней, — является убедительным подтверждением теории гравитации Альберта Эйнштейна или общей теории относительности, которая использовалась для предсказания черных дыр 80 лет назад.Это также подвиг для команды из более чем 200 ученых, которые годами трудились над созданием изображения, комбинируя сигналы восьми отдельных радиообсерваторий со всего земного шара.
Связанное содержание
«Такое ощущение, что смотришь на врата ада», — говорит Хейно Фальке из Университета Радбауд в Неймегене, Нидерланды, один из лидеров коллаборации Event Horizon Telescope (EHT), которая объявила о результатах в виде глобального набора скоординированных пресс-конференции.«Это конец пространства и времени». Фальке говорит, что двухлетний процесс обработки данных и создания изображений «был самым эмоционально сложным периодом в моей жизни».
Хотя мало кто сомневался в существовании черных дыр, увидеть их — или, по крайней мере, их тень — было огромной проблемой. Черные дыры обладают настолько сильными гравитационными полями, что даже свет не может выйти из них, поэтому они определяются оболочкой черной безликой сферы, называемой горизонтом событий. Но дыры все же видно.По мере того, как они поглощают материю, которая приближается слишком близко, они сжимают ее в перегретый диск светящегося газа.
На снимках, сделанных командой, нижняя часть кольца кажется яркой, потому что газы там подвергаются доплеровскому ускорению и направляются к Земле. Черная дыра изгибает свет вокруг себя, создавая круглую тень. Общая теория относительности предсказывает, что тень должна быть круглой с точностью до 10%, говорит Эйвери Бродерик, член EHT и астрофизик из Университета Ватерлоо в Канаде, тогда как альтернативные теории гравитации предсказывают искаженные некруглые формы.По словам Бродерика, наблюдаемая тень по существу круглая.
Данные телескопа Южного полюса, одной из радиотушек, используемых в телескопе Event Horizon, перезимовали в Антарктиде, прежде чем были объединены с другими данными.
Джунхан Ким / Университет АризоныКоманда EHT из 13 организаций по всему миру провела наблюдения M87 * и черной дыры в центре нашего Млечного Пути, известной как Стрелец A * (Sgr A *), в течение 5 ночей в апреле 2017 года с использованием восьми радиостанций. телескопы, чувствительные к длинам волн около миллиметра.На этой конкретной радиочастоте излучение может проникать сквозь дымку из пыли и газа, которая окружает центры галактик.
Но увеличить черные дыры все еще было непросто. Черные дыры упаковывают огромное количество массы в удивительно маленькое пространство. Черная дыра в центре M87, на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас, поглотила массу 6,5 миллиардов солнц. Однако его горизонт событий составляет всего 40 миллиардов километров в поперечнике, что примерно в четыре раза больше диаметра орбиты Нептуна.
Ни один из существующих телескопов не имеет разрешения, чтобы увидеть такой далекий крошечный объект.Итак, команда EHT объединила большинство телескопов миллиметрового диапазона по всему миру и объединила их данные для создания виртуального телескопа размером с Землю с помощью процесса, называемого интерферометрией с очень длинной базой. Телескопы, которые они использовали, простирались от Гавайев до Аризоны, от Мексики до Испании и Чили до Южного полюса. «Вы можете представить их как посеребренные пятна на глобальном зеркале», — говорит Шеп Доулман, руководитель проекта EHT в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс. «Затем Земля поворачивается, и мы можем заполнить изображение.”
Коллаборация провела более ранние наблюдения с меньшим количеством телескопов, но в 2017 году у них впервые появилась система, охватывающая весь земной шар, которая включала мощность Большой миллиметровой / субмиллиметровой антенной решетки Атакамы в Чили с ее 64 антеннами. Облака влияют на миллиметровые волны, поэтому хорошая погода была важна. В апреле 2017 года улыбнулись боги погоды. «Это была одна из самых гладких частей проекта», — говорит член команды Фериал Озель из Университета Аризоны в Тусоне. «Некоторые бригады работали в смену по 16 или 18 часов, но все было удачно», — говорит она, добавляя: «Анализировать данные было намного сложнее.”
С тех пор этот процесс занял все время. Объем данных был настолько велик, что их нельзя было передать на большие компьютеры в обсерватории Хейстэк Массачусетского технологического института в Вестфорде и в Радиоастрономическом институте Макса Планка в Бонне, Германия. Вместо этого его нужно было записать на диск и отправить, что стало проблемой для телескопа Южного полюса. Он был закрыт на зиму в Австралии, поэтому исследователи не получили его данные почти до конца 2017 года.Всего было записано 4 петабайта, при каждом чтении с использованием атомных часов. Если бы эти данные были музыкой, записанной в формате MP3, на их воспроизведение ушло бы 8000 лет.
Photon ringShadowedgeEvent horizon Моделирование (внизу) помогло связать нечеткое изображение EHT (в центре) с физической моделью черной дыры M87 (вверху) и предположить, что аккреционный диск вращается по часовой стрелке. усилено и ярче.Размер гелиопаузы, края Солнечной системы Команде Event Horizon Telescope (EHT) потребовалось 2 года, чтобы получить изображение черной дыры в центре соседней галактики Мессье 87 (M87), которая питается вращающимся диском яркой материи. Его гравитация настолько сильна, что фотоны вращаются вокруг него, образуя яркое кольцо. Гравитационное линзирование увеличивает горизонт черной дыры в большую темную тень, которая может быть частично заполнена материалом перед дырой.
(ГРАФИЧЕСКИЙ) C.БИКЕЛЬ / НАУКА ; (ИЗОБРАЖЕНИЯ) СОТРУДНИЧЕСТВО С ТЕЛЕСКОПОМ «ГОРИЗОНТ СОБЫТИЙ» ET AL ., ПИСЬМА АСТРОФИЗИЧЕСКОГО ЖУРНАЛА , VOL. 875, 3, 2019
«Это был довольно ужасный процесс обработки всех данных», — говорит Фальке. Мощные процессоры, называемые корреляторами, сравнивают показания пар телескопов на разных расстояниях и ориентации с черными дырами. Озель сравнивает это с построением трехмерного изображения тела с компьютерной томографией, но в этом случае у них нет всех необходимых ориентаций.«Мы должны были убедиться, что мы не заполняем данные таким образом, чтобы это могло повлиять на интерпретацию», — говорит она. Моника Мосцибродзка, координатор рабочей группы EHT в Университете Радбауд, говорит, что четыре независимые команды продублировали обработку данных, чтобы устранить предвзятость. Она говорит, что результат был убедительным, потому что за 4 дня наблюдений M87 * форма и размер тени были согласованными, а контраст между ярким кольцом и темной тенью был таким большим, как предсказывала теория.
Команда не сообщила результатов для гиганта нашей галактики, Sgr A *.Хотя он намного ближе, чем M87 *, он примерно в 1000 раз менее массивен и с меньшим горизонтом событий. Более того, он быстрее движется по небу, что усложняет наблюдения. Доулман говорит, что в следующий раз команда обратится к сержанту А *. «Мы ничего не обещаем, — говорит он. «Но мы надеемся, что скоро доберемся до этого».
Эйнштейну не нравилась идея черных дыр. Через несколько месяцев после того, как в 1915 году он опубликовал свою общую теорию относительности, немецкий физик Карл Шварцшильд предложил решение для уравнений Эйнштейна, согласно которому на определенном расстоянии от бесконечно малой точки массы гравитация должна быть настолько сильной, что ничему не удастся ускользнуть. даже свет.
Однако на протяжении десятилетий большинство физиков и астрономов считали такую идею просто математическим любопытством. Только в 1939 году американский физик Роберт Оппенгеймер и его коллеги предсказали, что массивная звезда действительно может схлопнуться в точку.
Идея получила поддержку после открытия Джоселин Белл Бернелл в 1967 году пульсаров — плотных вращающихся нейтронных звезд — которое доказало существование чрезвычайно плотных и компактных объектов. С тех пор астрономы накопили множество косвенных доказательств существования черных дыр, основанных на их гравитации.Астрономы обнаружили двойные системы, такие как Cygnus X-1, где звезда вращается вокруг невидимого, более плотного объекта, который, кажется, поглощает материал от своего звездного партнера.
Больше доказательств было получено в результате исследований Sgr A *. За последние пару десятилетий наблюдения за горсткой звезд на узких и быстрых орбитах не оставляют места для чего-либо, кроме сверхмассивной черной дыры в центре Галактики, масса которой примерно в 4 миллиона раз больше, чем у нашего Солнца.
Наиболее убедительные доказательства были получены в 2015 году, когда Обсерватория гравитационных волн с лазерным интерферометром обнаружила рябь в пространстве-времени, излучаемую катастрофическим слиянием двух черных дыр.Однако с сегодняшним объявлением астрономы наконец получили визуальные доказательства. «Я всегда хотел увидеть эту чертову штуку», — говорит Фальке.
Будущие наблюдения EHT могут пролить дополнительный свет на природу черных дыр. Команда надеется измерить спин и магнитную поляризацию черных дыр. В M87 *, более прожорливой и активной черной дыре, чем Sgr A *, команда смогла узнать о механизме, который ускоряет струи материала из полюсов черной дыры, как лучи из маяка.Сера Маркофф, член команды EHT и астрофизик-теоретик из Амстердамского университета, отмечает, что M87 * также является «активным галактическим ядром», светимость которого увеличивается и уменьшается по мере того, как оно поглощает материю. «Нам просто повезло, — говорит она. «Если бы он вспыхивал, мы могли бы увидеть что-то совсем другое, и это могло бы заблокировать тень».
Кампания команды в 2018 году в основном провалилась из-за плохой погоды. В этом году наблюдения были прекращены из-за того, что несколько телескопов не работали.Но в следующем году наблюдения должны включать новые телескопы, и они также начнут вести наблюдения на более коротких волнах, что должно давать более четкие изображения, говорит Доулман. «Мы сможем расширить это изображение этой тени до того места, где она соединяется с этой струей».
Астрономы, не входящие в группу EHT, будут стремиться к неожиданным открытиям, которые могут указывать на теоретические прорывы. Когда его спросили о результатах команды, Ави Лоеб, директор инициативы Black Hole Initiative в Гарвардском университете, сказал, что больше всего удивлен отсутствием сюрпризов.Десять лет назад он помог смоделировать M87 *, и, по его словам, его изображения были очень похожи на сегодняшние EHT. Даже в этом случае, по его словам, результат команды является важной вехой. «Изображение стоит тысячи слов, а увидеть — значит поверить», — говорит он. «Итак, мы прибили карту черной дыры».
С дополнительными сообщениями Адриана Чо и Денниса Нормила.
Сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики становится более активной
Стрелец A *, сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути, не совсем шумный.Он не классифицируется как активное галактическое ядро - одно из тех галактических ядер, которые очень ярко светятся, питаясь обильным количеством материала из окружающего пространства.
Однако яркость центра нашей галактики действительно немного колеблется в электромагнитном спектре каждый день. Астрономы подтвердили, что за последние несколько лет количество наиболее мощных рентгеновских вспышек Sgr A * увеличилось.
Статья была принята в журнал Astronomy & Astrophysics и уже доступна на arXiv, пока она проходит процесс рецензирования.Результаты подтверждают выводы более ранних исследований, которые показали, что наш галактический центр действительно становится беспокойным.
В частности, группа французских и бельгийских исследователей во главе с астрофизиком Энмануэль Мосу из Льежского университета в Бельгии продолжила свою работу с статьи 2017 года, в которой было обнаружено, что частота ярких вспышек увеличилась в три раза с 31 августа 2014 года.
Более ранняя работа — также в соавторстве с Моссу - изучил рентгеновские данные о Sgr A *, полученные в обсерваториях XMM-Newton, Chandra и Swift, собранные в период с 1999 по 2015 год.Всего было зарегистрировано 107 вспышек. Мало того, что самые яркие рентгеновские вспышки увеличились после августа 2014 года, самые слабые уменьшились с августа 2013 года.
Чтобы выяснить, продолжаются ли эти тенденции, Мосу и его коллеги собрали и проанализировали данные со всех трех телескопов в период с 2016 по 2018 год. Они обнаружили еще 14 вспышек, чтобы добавить к предыдущим данным, всего 121.
Затем они проанализировали все вспышки, используя предыдущие методы, и пересмотрели методы, чтобы определить скорость и распределение вспышек.Они обнаружили, что один из ранее сделанных выводов был неверным — не было уменьшения частоты слабых вспышек; они оставались довольно стабильными в течение периода, охватываемого данными.
«Однако это не изменило наш глобальный результат: изменение скорости вспышек обнаружено для самых ярких и наиболее энергичных вспышек в ту же дату, что и в предыдущем разделе», — написали исследователи в своей статье.
Хотя оба этих исследования касаются только вспышки рентгеновского излучения, они не единственный намек в последнее время на то, что что-то не так со Sgr A *.В прошлом году черная дыра вспыхнула в 75 раз больше своей обычной яркости в ближнем инфракрасном диапазоне — это самая яркая, которую мы когда-либо наблюдали в этих длинах волн.
Группа, анализирующая наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне, имела набор данных о 133 ночи с 2003 года; а в прошлом году они обнаружили три ночи, в которые активность Sgr A * в ближнем инфракрасном диапазоне была повышенной. В своей статье они заявили, что это «беспрецедентно по сравнению с историческими данными».
(Не волнуйтесь, Sgr A * находится на расстоянии 26000 световых лет. Большая плохая черная дыра не может вас достать.)
Мосу и ее команда также проверили, соответствует ли деятельность 2019 года их недавним выводам. Они проанализировали данные Swift за 2019 год и обнаружили четыре ярких вспышки, самое большое количество из когда-либо наблюдавшихся за одну кампанию, что подтверждает, что черная дыра не успокаивается.