Три роки тому наукова спільнота телескопа Event Horizon Telescope (EHT) здивувала світ першою фотографією чорної діри, зробленої в сусідній галактиці M87. Тепер та ж команда вперше показала прямі візуальні докази з першим зображенням чорної діри в нашій галактиці, використовуючи спостереження глобальної мережі радіотелескопів.
У цій статті ми збираємося розповісти вам, як було отримано зображення чорної діри в нашій галактиці і які наслідки це має.
Зробіть знімок чорної діри в нашій галактиці
Це Стрілець A*, дуже змінне джерело випромінювання, яке постійно змінюється. Вчені роками використовували алгоритми, щоб реконструювати його еволюцію з часом, наче це був «фільм», але тепер вони досягли успіху і зробили свої нерухомі зображення. Якщо ви хочете глибше заглибитися в те, що відбувається, коли чорна діра стає активною, ви можете прочитати більше в нашій статті про Що станеться, коли чорна діра з неактивної стане активною?.
На додаток до набору статей, опублікованих у спеціальному виданні The Astrophysical Journal Letters, команда співпраці Event Horizon Telescope (EHT) оприлюднила цей етап сьогодні на серії одночасних міжнародних прес-конференцій по всьому світу.
«Це перше зображення Стрільця A*, надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху, яка в 4 мільйони разів більша за Сонце. Ми надаємо перші прямі візуальні докази їхнього існування», — сказала Сара Іссаун, науковий співробітник Гарвардського астрофізика в центрі, виступаючи в штаб-квартирі Європейської південної обсерваторії (ESO) у Мюнхені, Німеччина.
Результати дали переконливі докази того, що об’єкт був чорною дірою, і дали цінні підказки про роботу цих гігантських зірок, які, як вважають, знаходяться в центрах більшості галактик. Щоб дізнатися більше про чорні діри в нашій галактиці, перегляньте нашу спеціальну статтю чорна діра в Чумацькому Шляху.
За даними понад 300 вчених з 80 центрів, задіяних у відкритті, гігантська діра «важить» близько 4 мільйонів сонячних мас, у регіоні не більше нашої Сонячної системи. 27.000 XNUMX світлових років від нашої планети. З нашої точки зору, це розміром з пончик на Місяці на небі.
перший візуальний доказ
Зображення являє собою довгоочікуваний погляд на масивний об'єкт в центрі нашої галактики. Вчені бачили зірки, що обертаються навколо деяких дуже великих, компактних, невидимих об'єктів у центрі Чумацького Шляху. Це впевнено свідчить про те, що небесне тіло Садж А* є чорною дірою.
Хоча ми не можемо побачити саму чорну діру, оскільки вона абсолютно темна, сяючий газ, що оточує її, виявляє відмінну рису: темну центральну область (звану тінню), оточену яскравою кільцевою структурою. Новий вид фіксує світло, викривлене потужною гравітацією чорної діри. Якщо ви хочете дізнатися більше про чорні діри та їх існування, перегляньте нашу статтю чорні діри.
«Ми були здивовані, що розмір кільця так добре відповідав прогнозам загальної теорії відносності Ейнштейна», — сказав Джеффрі Бауер, головний науковець проекту EHT в Інституті астрономії та астрофізики, Academia Sinica, Тайбей. «Ці безпрецедентні спостереження значно покращують наше розуміння того, що відбувається в центрі нашої галактики та дають нове уявлення про те, як гігантські чорні діри взаємодіють з навколишнім середовищем".
Спостереження за таким віддаленим об’єктом вимагало б телескопа розміром із Землю, хоча і практично або еквівалентно, і саме цього може досягти EHT. Він складається з восьми радіотелескопів, розташованих у Чилі, США, Мексиці, Іспанії та на Південному полюсі. У США, яким керує Європейська південна обсерваторія (ESO) та інші міжнародні партнери в пустелі Атакама в Чилі, в Європі виділяється Інститут міліметричної радіоастрономії (IRAM) у Сьєрра-Неваді (Гранада).
EHT спостерігав за Стрільцем A* кілька ночей поспіль, збираючи дані годинами, подібно до використання тривалої витримки на фотокамері. Серед радіотелескопів, що входять до складу EHT, антена IRAM Вирішальну роль у спостереженнях зіграла довжина 30 метрів, що дозволяє отримати перші зображення. Щоб дізнатися більше про те, як утворюється чорна діра, перегляньте нашу статтю як утворюється чорна діра.
Завдяки техніці, яка називається дуже довга еталонна інтерферометрія (VLBI, яка використовує математичні операції замість лінз), сигнали від усіх радіотелескопів були об’єднані, а їхні дані оброблені алгоритмами та суперкомп’ютерами для відновлення найкращого можливого зображення.
Талія Траяну, дослідник Андалузького інституту астрофізики (IAA-CSIC), додає: «Технологія дозволить нам отримувати нові зображення чорних дір і навіть фільми».
Дві схожі чорні діри
Щодо зображення чорної діри в галактиці M87, зробленого в 2019 році, вчені погоджуються, що дві чорні діри виглядають дуже схожими, хоча чорна діра в нашій галактиці він більш ніж у 1000 разів менший і менш масивний, ніж M87*, який знаходиться на відстані 55 мільйонів світлових років від нас. Зірка-гігант має масу 6.500 мільярдів сонць і діаметр 9.000 мільярдів кілометрів, а це означає, що в неї увійде Сонячна система аж до Нептуна.
«У нас є два абсолютно різних типи галактик і дві дуже різні маси чорних дір, але біля країв цих чорних дір вони виглядають напрочуд схожими», — сказала Сера Маркофф, співголова Наукового комітету EHT і професор теоретичної астрофізики в Університеті Амстердама. Це говорить нам про те, що загальна теорія відносності керує цими об’єктами зблизька, і що будь-які відмінності, які ми бачимо на великих відстанях, пов’язані з відмінностями в матерії, що оточує чорну діру. Якщо ви хочете дізнатися більше про найбільшу чорну діру в Чумацькому Шляху, ви можете переглянути нашу статтю найбільша чорна діра в Чумацькому Шляху.
Ось як пояснює це SMC Spain Роберто Емпаран, фізик-теоретик і професор ICREA Інституту космології Університету Барселони: «На даний момент можна сказати, що схожість між зображенням M87* 2019 року та поточне зображення отримано з SgrA *, який показує, що незалежно від розміру чорної діри, середовище, найближче до чорної діри, дуже схоже. Майбутні спостереження розкажуть нам більше про властивості матерії, що оточує чорну діру, і ми, можливо, зможемо сказати, чи дійсно об’єкт є тим, що передбачала теорія Ейнштейна, чи є більш екзотичним «самозванцем» чи «подражателем».
Гонсало Дж. Олмо, професор кафедри теоретичної фізики та IFIC Гібридного центру Університету Валенсії та CSIC, і Дієго Руб’єра-Гарсія, дослідник талантів кафедри теоретичної фізики Мадридського університету Комплутенсе збігаються. "Хоча цей об'єкт у тисячу разів більший за об'єкти, які спостерігаються сьогодні в Чумацького Шляху, його подібність до нашої "маленької" чорної діри показує загальність фізики, яка описує ці об'єкти", - наголошують вони для SMC Spain.
Однак сьогоднішні результати набагато складніше, ніж M87*, хоча Стрілець A* ближче. Команді довелося розробити нові складні інструменти для пояснення руху газу навколо Sgr A*. Хоча M87* є простішим і стабільнішим об’єктивом, майже всі зображення виглядають однаково, Sgr A* – ні.
«Газ поблизу чорної діри рухається з тією ж швидкістю, майже так само швидко, як світло, поблизу Стрільця A* і M87*», — пояснив науковець EHT Чи-кван Чан з обсерваторії Стюарда та Департаменту астрономії та даних. Університет Арізони, в той час як газу потрібні від кількох днів до тижнів, щоб обертатися навколо більшого M87*, набагато менший Стрілець A* здійснює обертання за лічені хвилини».
«Це означає, що яскравість і структура газу навколо Стрільця A* швидко змінюються, оскільки EHT співпрацює, щоб спостерігати за цим: це трохи схоже на спробу отримати чітке уявлення про цуценя, який швидко ганяється за хвостом— продовжив він.
Зображення чорної діри Sgr A* — це середнє значення різних зображень, отриманих командою, нарешті вперше виявивши гігантську зірку в центрі Чумацького Шляху.
Я сподіваюся, що завдяки цій інформації ви зможете дізнатися більше про зображення чорної діри в нашій галактиці.
