Независимый бостонский альманах

Чудовищная Черная дыра - в наших руках!

10-04-2019
  • "Абсолютный монстр": ученым впервые удалось сфотографировать горизонт событий черной дыры.
  • Black hole M-87
  • Сенсационное заявление сделали европейские ученые: им удалось впервые сделать фотографию черной дыры - сверхмассивного коллапсара в далекой галактике Messier 87, находящейся в скоплении Девы.
  • Цвета на изображении условные. Его можно было сделать зеленым, желтым, синим — каким вам нравится. Исходное изображение с телескопов получается монохромным, в оттенках серого. Самое главное — внутренняя черная часть. Ее размер совпадает с ожидаемым размером черной дыры, это и представляет интерес.
  • 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  наземных радиотелескопов по всему земному шару, работающих вместе, как если бы они были одним телескопом размером с всю нашу планету.«Это удивительное достижение команды EHT», - сказал Пол Херц, директор астрофизического отдела в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Несколько лет назад мы думали, что нам придется построить очень большой космический телескоп для получения изображения черной дыры. Благодаря тому, что радиотелескопы по всему миру работали согласованно, как один инструмент, команда EHT достигла этого на десятилетия раньше ».В дополнение к результатам EHT, несколько космических аппаратов НАСА также были частью этой работы, координируемой рабочей группой EHT для наблюдения черной дыры с использованием электромагнитных  волн широкого диапазона. В рамках этих усилий рентгеновская обсерватория НАСА «Чандра», космический телескоп «Ядерный спектроскопический массив» (NuSTAR) и космический телескоп «Нил Джерелс Свифт Обсерватория», настроенные на различные виды рентгеновского излучения, обратили свой взор на черную дыру M87 одновременно с работой  телескопа Event Horizon в апреле 2017 года.

    Ученые подчеркивают, что соединить  так много разных телескопов на земле и в космосе, чтобы все они  синхронно "смотрели" на один и тот же небесный объект, - огромное дело само по себе.Непосредственно наблюдать чёрные дыры раньше не удавалось, основные причины – они находятся очень далеко и имеют относительно небольшие размеры. В итоге угловой размер чёрной дыры может составлять несколько десятков микросекунд и даже меньше (одна микросекунда примерно соответствует угловому размеру типографской точки на Луне, которую наблюдают с Земли). Наблюдениям сильно мешают облака газа, пыль и другие объекты, рассеивающие радиоизлучение.

  • Открытие EHT стало возможно благодаря использованию восьми синхронно работающих радиотелескопов, объединенных в единую сеть, так называемый радиоинтерферометр. Этот подход позволяет вести наблюдения практически с таким же угловым разрешением, которое дал бы телескоп с диаметром зеркала, равным максимальному расстоянию между антеннами, составляющими радиоинтерферометр. В случае EHT эта база была близка к диаметру Земли, а угловое разрешение системы – порядка 20 микросекунд. Это позволило физикам получить изображение раскаленного газа, падающего на чёрную дыру – кольцевой структуры с темным пятном в середине.
  • "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".Это настолько важная новость для всего научного мира, что журналистам объявили о нем на пресс-конференции, которую одновременно провели сразу в шести городах: в Брюсселе, Вашингтоне, Сантьяго-де-Чили, Тайбэе, Токио и Шанхае - на четырех языках.

    Cуществование черных дыр  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.

  • С тех пор получено множество косвенных доказательств того, что чёрные дыры действительно распространены во Вселенной. Одно из них – произведенная экспериментом LIGO в 2015 году фиксация гравитационных волн, вызванных, как считается, слиянием двух чёрных дыр.
  • Всего за прошедшее с этого момента время удалось зафиксировать сигналы от 10 слияний черных дыр и одного слияния нейтронных звезд. Предыдущий этап наблюдений закончился 25 августа 2017 года и вот, после полуторагодичной паузы, за время которой характеристики основных детекторов, LIGO и Virgo, были значительно улучшены, стартует новый сеанс. Планируется, что он продлится год, но первые результаты не заставили себя ждать: на днях был зафиксирован кандидат на гравитационный след от слияния пары черных дыр.1 апреля после 19-месячного перерыва начался третий цикл экспериментов по регистрации гравитационных волн на двух американских детекторах комплекса LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) в Ричленде (штат Вашингтон) и в Ливингстоне (Луизиана) и на расположенной в Италии неподалеку от Пизы установке Virgo, принадлежащей Европейской гравитационной обсерватории (EGO). Сообщение об этом появилось 2 апреля в журнале Nature. В ходе модернизации установок LIGO и Virgo их чувствительность увеличили без малого вдвое. Комплекс LIGO теперь сможет регистрировать слияние нейтронных звезд на дистанциях до 170 мегапарсек (550 миллионов световых лет) против 110 мегапарсек во втором раунде; горизонт детектора Virgo для таких событий составит 50 мегапарсек (160 миллионов световых лет). Верхний предел расстояний, на которых станет возможным наблюдать слияние черных дыр, составит миллиарды световых лет.
  • Черная дыра (художественное представление)До сегодняшнего дня все изображения черных дыр - как эта картинка - были лишь рисунками художников

    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.

    "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.

    Правообладатель иллюстрацииScience Photo LibraryImage captionЧерная 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.

    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.

    Правообладатель иллюстрации AFP Image caption 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.

    Черная дыра

    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.

    Материал по BBC.com, https://www.svoboda.org/a/29872965.html , https://elementy.ru/novosti_nauki/433460/Otkryt_novyy_sezon_okhoty_za_gravitatsionnymi_volnami и NASA.com  подготовил В. Лебедев

Комментарии
  • net - 11.04.2019 в 23:16:
    Всего комментариев: 45
    Здорово.
    Рейтинг комментария: Thumb up 0 Thumb down 0

Добавить изображение



Добавить статью
в гостевую книгу

Будем рады, если вы добавите запись в нашу гостевую книгу. Будьте добры, заполните эту форму. Необходимой является информация о вашем имени и комментарии, все остальное – по желанию… Спасибо!

Если у вас проблемы с кириллическими фонтами, вы можете воспользоваться автоматическим декодером AUTOMATIC CYRILLIC CONVERTER.

Для ввода специальных символов вы можете воспользоваться вот этой таблицей. (Латинские буквы с диакритическими знаками вводить нельзя!)

Ваше имя:

URL:

Штат:

E-mail:

Город:

Страна:

Комментарии:

Сколько бдет 5+25=?