Теги → чёрная дыра
Быстрый переход

Представлено первое изображение сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) сообщает о том, что астрономы показали первое изображение сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей галактики — Млечного Пути.

 Источник изображений: ESO

Источник изображений: ESO

Объект располагается на удалении около 27 000 световых лет от Земли. Учёные уже давно наблюдают звёзды, обращающиеся вокруг какого-то невидимого и очень массивного тела в «сердце» Млечного Пути. Есть много свидетельств того, что этот объект, известный как Стрелец A* (Sgr A*), — чёрная дыра. Обнародованное изображение даёт первое прямое визуальное доказательство этого.

Для получения снимка специалисты сформировали сверхмощную антенную решётку EHT: восемь крупнейших радиообсерваторий всей планеты, объединившись, создали единый гигантский виртуальный телескоп размером с земной шар. В частности, были задействованы Атакамская миллиметровая / субмиллиметровая антенная решётка ALMA и субмиллиметровый телескоп APEX (Atacama Pathfinder EXperiment).

«Мы были поражены тем, насколько точно размер кольца согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна. Эти пионерские наблюдения в огромной степени углубили наше понимание процессов, происходящих в самом центре нашей галактики, позволили по-новому увидеть, как гигантские чёрные дыры взаимодействуют со своим окружением», — отмечается в публикации.

Исследователям пришлось разработать новые сложные алгоритмы и программы, чтобы промоделировать движения газа вокруг Sgr A*. Изображение чёрной дыры усреднялось по многим различным индивидуальным визуализациям, пока не удалось впервые выявить тень объекта, находящегося в центре Млечного Пути.

Новый алгоритм позволил обнаружить ранее скрытые и необычные сценарии слияния чёрных дыр

Используя новый алгоритм обнаружения гравитационных волн, учёные из Принстонского университета смогли в данных коллаборации LIGO-Virgo за 2019 год обнаружить новые и необычные варианты слияния чёрных дыр в двойных системах. Старый алгоритм зафиксировал 44 события за первые шесть месяцев наблюдений в цикле 2019 года, а обработка с помощью нового алгоритма добавила ещё 10 пропущенных событий, некоторые из которых удивили учёных.

 Двойная система чёрных дыр в представлении художника. Источник изображения: NASA Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman and Brian P. Powell

Двойная система чёрных дыр в представлении художника. Источник: NASA Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman and Brian P. Powell

По понятным причинам чёрные дыры нельзя изучать методами прямого наблюдения, только по косвенным данным, среди которых гравитационные возмущения от слияния чёрных дыр в двойных системах являются самыми яркими событиями. Именно одно из таких событий стало открытием века в 2016 году, когда впервые было сообщено о регистрации гравитационных волн специально построенными для этого обсерваториями LIGO (США) и Virgo (ЕС).

«С помощью гравитационных волн мы начинаем наблюдать широкий спектр чёрных дыр, слившихся за последние несколько миллиардов лет», — рассказал физик Сет Олсен (Seth Olsen), аспирант Принстонского университета, возглавивший новый анализ. По его словам, каждое наблюдение вносит вклад в наше понимание того, как формируются и эволюционируют чёрные дыры, и ключ к этому пониманию — это поиск эффективных способов отделения сигналов от шума.

Пройдя «новыми граблями» по старым данным, астрофизики обнаружили гравитационные волны чёрных дыр малой массы и большой. В одном случае новые данные позволяют заполнить пробелы в поиске чёрных дыр массой от двух до пяти солнечных масс, а во втором открывают путь к обнаружению чёрных дыр массой от 50 до 150 солнечных масс. Почему это важно?

Теория и наблюдения говорят, что звезда массой менее двух солнечных коллапсирует в нейтронную звезду. Но ни одно наблюдение не выявило чёрные дыры в диапазоне от двух до пяти солнечных масс, тогда как чёрные дыры массой свыше пяти масс Солнца наблюдаются достаточно часто, чтобы подтвердить теорию. Наблюдения чёрных дыр кратно большей массы, которые никак не могут возникнуть в процессе коллапса умирающей звезды, намекают на то, что чёрные дыры растут за счёт поглощения соседних объектов. Новые данные стали подтверждением одних и других явлений и обещают пролить ещё больше света на одни из самых загадочных объектов Вселенной.

Также новые результаты выявили двойную систему, которую учёные никогда не видели раньше: тяжёлая чёрная дыра, вращаясь в одном направлении, поглощает гораздо меньшую чёрную дыру, которая вращается вокруг неё в противоположном направлении. Более того, оси орбит наклонены друг к другу под углом, чего тоже никогда раньше не наблюдалось. Это означает, что впереди открытия ещё более странных конфигураций в двойных системах из чёрных дыр, что ставит новую сложную задачу перед теоретиками.

Неуловимые чёрные дыры средней массы могут скрываться в компактных центрах звёздных скоплений

Во Вселенной полно чёрных дыр звёздной массы и сверхмассивных, но чёрные дыры промежуточной массы остаются неуловимыми для наблюдений, что не позволяет объяснить эволюцию этих объектов. Для подтверждения той или иной теории просто нет наблюдательных фактов. В новом исследовании группа астрономов из Университета штата Вашингтон смогла определить наиболее вероятные места расположения чёрных дыр средней массы. Осталось их там найти.

 Источник изображения: NASA/ESA/STScI

Галактика NGC 1385, в которой могут быть подходящие условия для чёрной дыры промежуточной массы. Источник: NASA/ESA/STScI

Поиск чёрных дыр осложняется тем, что эти объекты не видны в телескопы. Обнаружить чёрную дыру можно только по косвенным признакам, например, изучая траектории движения звёзд в двойных системах и массивов звёзд в центрах галактик — звёзды и массивы будут двигаться с учётом наличия невидимого центра притяжения. Этим невидимым центром гравитации, скорее всего, будет чёрная дыра.

Такие центры обнаружены для чёрных дыр массой от одной до десяти масс Солнца, а также от миллиона до сотен миллионов масс Солнца. Невидимые центры гравитации с массой от 100 до 100 тыс. масс Солнца не обнаружены в том количестве, чтобы проследить рост чёрных дыр от объектов звёздной массы до сверхмассивных чёрных дыр. Собственно, совсем недавно подтверждено обнаружение одной или чуть более чёрных дыр средней массы, но это не точно.

Согласно одной из теорий, объясняющей отсутствие чёрных дыр средней массы, чёрные дыры не эволюционируют от малых до сверхмассивных на всём периоде развития Вселенной. Малые чёрные дыры образуются густо и часто в процессе типичной эволюции звёзд на поздних стадиях, но сверхмассивные чёрные дыры могли зародиться только в ранней Вселенной, когда плотность вещества и скорости были намного выше, что объясняет их расположение в центре галактических ядер. Для чёрных дыр средних масс места в нашей Вселенной просто не нашлось.

Однако астрономы из Университета штата Вашингтон сделали попытку обнаружить чёрные дыры средней массы в ядрах плотных звёздных скоплений — в так называемых ядерных звёздных скоплениях. Для решения этой проблемы исследовательская группа использовала рентгеновскую обсерваторию «Чандра» — самый мощный в мире рентгеновский телескоп — для поиска рентгеновских признаков черных дыр в ядерных звёздных скоплениях в 108 различных галактиках.

Ядерные звёздные скопления находятся в центре большинства малых галактик или галактик относительно небольшой массы и являются самыми плотными из известных звёздных сред. Предыдущие исследования выявили наличие чёрных дыр в ядерных звёздных скоплениях, но мало что известно о конкретных свойствах, которые делают эти регионы благоприятными для образования чёрных дыр.

В процессе работы выяснилось, что для звёздных скоплений с плотностью звёздной массы выше определённого порога (по массе и плотности) рентгеновское излучение в два раза чаще указывает на наличие чёрной дыры, чем в случае скоплений, с массой и плотностью ниже этого порога. Иначе говоря, появилось наблюдение, доказывающее возможность существования зон образования чёрных дыр промежуточной массы во всём промежутке существования нашей Вселенной, а не только на этапе её молодости.

«Одна из преобладающих теорий гласит, что массивные чёрные дыры могли образоваться только в ранней Вселенной, когда всё было более плотным, — сказал один из авторов работы. — Наше исследование больше соответствует картине, в которой массивные чёрные дыры не обязательно должны образовываться в самой ранней Вселенной, а скорее могут продолжать формироваться на протяжении всего космического времени в этих конкретных условиях».

Открыта вторая в истории наблюдений система из пары сверхмассивных чёрных дыр, и она фактически при смерти

Группа астрономов из Университета Пердью вместе с коллегами из других учреждений обнаружила двойную систему сверхмассивных чёрных дыр — вторую за всю историю наблюдений. Примечательным оказалось то, что дыры уже вращаются в опасной близости друг от друга. Жить им по космическим меркам осталось одно мгновение — не дольше 10 тыс. лет. Наши потомки станут свидетелями грандиозного гравитационного явления, когда обе дыры сольются в одну супермегамассивную дыру.

 Источник изображения: Caltech/R. Hurt, (IPAC)

Источник изображения: Caltech/R. Hurt, (IPAC)

Обнаружить систему из пары сверхмассивных чёрных дыр помогли радионаблюдения и тот факт, что одна из дыр испускает джет (выброс плазмы и газа по оси вращения) в нашу с вами сторону. Наблюдения в течение нескольких лет после 2008 года и поиск в архивах наблюдений с 70-х годов прошлого века показали, что яркость радиосигнала от джета меняется строго по синусоиде. Данные и математическое моделирование показали, что всё указывает на парную систему из сверхмассивных чёрных дыр, каждая из которых имеет массу около 100 млн масс Солнца.

Расчёты указывают, а вторая чёрная дыра себя никак не проявляет, что расстояние между объектами может быть от 200 астрономических единиц до 2000 а.е. Даже в самом грубом приближении пара находится в десять раз ближе друг другу, чем другая и единственная ранее открытая двойная система из чёрных дыр. В своём смертельном танце дыры по спирали сближаются и не позже чем через 10 тыс. лет сольются в ещё более массивную чёрную дыру.

Открытие второй системы из пары чёрных дыр позволяет лучше понять эволюцию этих объектов, а они крайне сложны в изучении, ведь в оптическом диапазоне они не видны. Всю информацию о чёрных дырах можно извлечь только по косвенным явлениям, и чем чаще они проявляются, тем больше учёные о них узнают.

Обнаружена первая в истории чёрная дыра, одиноко летящая в свободном межзвёздном пространстве

Чёрные дыры можно обнаружить только по косвенным признакам, поскольку они невидимы в оптическом диапазоне и для радиоприёмников. Внутри галактик и в звёздных скоплениях наблюдения вести сравнительно легко. Чёрные дыры ведут себя там как слоны в посудной лавке. Но в свободном межзвёздном пространстве обнаружить невидимую для астрономических приборов чёрную дыру считалось тяжелейшей задачей. Для этого нужна была удача и она повернулась лицом к учёным.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

В 2011 году два независимых проекта — Microlensing Observations in Astrophysics (MOA) в Новой Зеландии и Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) в Чили — заметили звезду, яркость которой увеличилась. Шесть следующих лет учёные наблюдали за этой звездой с помощью космического телескопа «Хаббл». Выяснилось, что кроме изменения яркости звезда также слегка меняла видимое положение на небе. Оба фактора указывали на то, что где-то в пространстве перед этой звездой находится невидимый массивный объект, гравитация от которого преломляет идущий от звезды свет. Это так называемое гравитационное микролинзирование.

Микролинзирование может создаваться звёздами, например, на стадии угасания или небольшими нейтронными звёздами, экзопланетами и даже астероидами. Всё это мы в телескопы не увидим, хотя эффект микролинзирования будет проявляться. Чтобы понять источник этого эффекта строятся модели на основании измерений яркости искажаемого объекта и скачков его видимого положения на небе.

Расчёты астрономов показали, что эффект гравитационного микролинзирования для наблюдаемой области межзвёздного пространства создаёт объект массой около семи масс Солнца. Это стандартная для чёрных дыр масса, что также исключает из списка «виновных» нейтронные звёзды и белые карлики. Расстояние до объекта оказалось сравнительно небольшим — около 5000 световых лет. Его невидимость в оптическом диапазоне и расчётная масса позволили сделать заключение, что астрономы действительно обнаружили первую в истории «бродячую» чёрную дыру.

Статья об исследовании ещё не прошла рецензирование, но уже доступна в виде препринта на arXiv.

Телескоп «Джеймс Уэбб» может помочь раскрыть загадку тёмного вещества

Неуловимое и невидимое для наблюдения гипотетическое тёмное вещество во Вселенной проявляет себя только в виде ряда гравитационных явлений, которые вполне регистрируются. Учёные ещё не определились с природой этого явления. Согласно теории Стивена Хокинга, тёмное вещество — это небольшие первичные чёрные дыры из ранней Вселенной, и телескоп «Джеймс Уэбб» будет готов открыть на них охоту.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

Стивен Хокинг предложил теорию о первичных чёрных дырах в качестве тёмного вещества около 50 лет назад. Это простая и ясная теория, которая не требует поиска новой и непонятной элементарной частицы, что, в свою очередь, потребовало бы коррекции математических и физических моделей устройства Вселенной.

Согласно предположению Хокинга, на ранних этапах после Большого взрыва плотность разлетающихся сгустков вещества была достаточна для того, чтобы оно схлопнулось в чёрные дыры. Согласно распространённой теории, которая сочетается с наблюдениями, чёрные дыры образуются из звёзд определённой массы после начала их затухания. Тем самым чёрные дыры не могли возникнуть на ранних этапах развития Вселенной. Если чёрные дыры возникли из первичного вещества, то они вполне могли бы стать тем центром масс, вокруг которых впоследствии собралось бы обычное вещество и сформировались бы звёзды, галактики и скопления.

Телескоп «Джеймс Уэбб» будет способен заглянуть во времена очень ранней Вселенной, где все эти процессы могли происходить. Напрямую он не сможет увидеть чёрные дыры (собственно, поэтому чёрные дыры до сих пор считаются теоретическими объектами, но с очень высокой степенью соответствия наблюдениям), однако «Джеймс Уэбб» различит звёзды так далеко в прошлом, куда ещё человек не мог заглянуть. По гравитационному поведению звёзд в прошлом, и благодаря эффектам гравитационного линзирования можно будет косвенно обнаружить то, что мы считаем чёрными дырами и, возможно, сможем понять природу эволюции Вселенной.

Сверхмассивная чёрная дыра в соседней галактике оказалась чрезвычайно мощным источником радиоизлучения

Астрономы впервые получили наиболее полное изображение радиоизлучения от ближайшей к Земле сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики Центавр А (NGC 5128, не путать с α Центавра). Эта галактика находится от нас на расстоянии 12 млн световых лет, а радиолепестки из её центра простираются на сотни миллионов световых лет. Наверное, это к лучшему, что данный вселенский радиопрожектор направлен в сторону, а не на Землю.

 Источник изображения: Ben McKinley, ICRAR/Curtin and Connor Matherne, Louisiana State University

Источник изображения: Ben McKinley, ICRAR/Curtin and Connor Matherne, Louisiana State University

Галактика Центавр А столь активна в радиодиапазоне по той причине, что сверхмассивная чёрная дыра в её центре активно питается окружающим веществом. Вещество, падая на чёрную дыру, превращается в колоссальные выбросы энергии, самый заметный для нас след из которых — это радиочастотное излучение. Тем не менее, одним только процессом аккреции ближайшего к чёрной дыре вещества все наблюдаемые процессы объяснить нельзя. Для более полного описания процессов предложена теория хаотической холодной аккреции, которая описывает взаимодействие ядра галактики, процесса образования звёзд в ней и, собственно, поведения чёрной дыры в центре галактики с веществом внутри и очень далеко за пределами самой галактики (с учётом механизмов обратной связи).

 Источник изображения: Connor Matherne, Louisiana State University (Optical/Halpha), Kraft et al. (X-ray), Struve et al. (HI), Ben McKinley, ICRAR/Curtin. (Radio)

Источник изображения: Connor Matherne, Louisiana State University (Optical/Halpha), Kraft et al. (X-ray), Struve et al. (HI), Ben McKinley, ICRAR/Curtin. (Radio)

Как показало исследование, чёрная дыра и сопровождающие её активность процессы «выдувают» радиопузыри колоссальных размеров. На первом изображении галактика показана в радиодиапазоне парой ярких точек в центре, тогда как лепестки радиоизлучения разошлись веером далеко за пределы даже галактического гало — облака межзвёздного газа, окружающего галактику. На нашем небе длина лепестков достигает 16-ти полных лун, размещённых в один ряд.

 Источник изображения: ICRAR, SKAO

Источник изображения: ICRAR, SKAO

Для полноты картины астрономы из Университета Кёртина Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR) наложили на полученные данные все доступные виды изображений галактики Центавр А в других диапазонах. Поучившаяся картина позволит лучше понять эволюцию галактик и чёрных дыр внутри активных галактик. Эта работа оказалась достойна публикации в самом престижном научном издании мира — в журнале Nature. Проведена она на австралийском радиотелескопе MWA.

Орбитальная обсерватория «Спектр-РГ» увидела, как чёрная дыра начинает разрывать звезду

За два года работы на орбите российская рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ» сделала множество удивительных открытий, но новое наблюдение оказалось поистине уникальным. Недавно телескоп eROSITA на борту «Спектр-РГ» зарегистрировал самую раннюю стадию разрыва звезды приливными силами чёрной дыры. Полгода назад на этом участке неба всё было спокойно, но теперь это не так.

Обычно звёзды либо целиком «проглатываются» сверхмассивными чёрными дырами без особенных видимых последствий (не считая выброса энергии), либо процессы приливного разрушения звёзд наблюдаются уже на поздних стадиях процесса. Но три недели назад телескоп eROSITA обнаружил рентгеновский источник SRGe J131014.2+444315 с очень мягким спектром. «Во время двух предыдущих сканов неба 6 и 12 месяцев назад рентгеновское излучение из этого участка неба не регистрировалось — источник был как минимум в 20 раз слабее», — рассказал один из соавторов открытия к.ф.-м.н Павел Медведев, научный сотрудник отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН.

Сопутствующие данные позволили предположить, что обнаруженное явление с высокой степенью вероятности связано с приливным разрушением звезды в далёкой галактике. Причём с очень ранней стадией этого процесса — буквально спустя считанные месяцы после начала. Это сразу привлекло к событию интерес астрономов со всего мира. С помощью 10-метрового оптического телескопа обсерватории Кека на Гавайях было подтверждено, что речь идет о факте приливного разрушения звезды. Этот же телескоп определил удалённость события — 2,5 млрд световых лет.

Оптические данные американской системы раннего оповещения об астероидной опасности ATLAS, в свою очередь, показали, что рентгеновское излучение от этого объекта было обнаружено за две недели до того, как была зарегистрирована активность в оптическом диапазоне. Всё действо с самого начала разворачивается на глазах астрономов, чего ещё не было при изучении подобных явлений.

 Источник изображения: «Роскосмос»

«Спектр-РГ» на стадии сборки. Источник изображения: «Роскосмос»

«Вещество разрушенной звезды образовало аккреционный диск и медленно поглощается черной дырой. Именно излучение от этого аккреционного диска и проявило себя как ранее неизвестный яркий и мягкий рентгеновский источник SRGe J131014.2+444315, обнаруженный в конце третьего скана неба телескопом eROSITA на борту обсерватории “Спектр-РГ”», — сообщается на сайте «Роскосмоса».

Учёные получили изображение магнитных полей вокруг чёрной дыры с помощью поляризованного света

После впечатляющей публикации в 2019 году первого изображения чёрной дыры астрономы сделали новый шаг на пути к пониманию этих массивных космических объектов, пролив свет на то, как магнитные поля ведут себя вблизи чёрных дыр.

В 2019 году Европейская Южная Обсерватория (ESO) сообщила о достижении, важность которого для астрономии было сложно переоценить: исследователям удалось получить первое прямое визуальное изображение сверхмассивной чёрной дыры и её «тени». Исследования выполнялись с применением виртуального Телескопа горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) — антенной решётки планетарного масштаба из восьми наземных радиотелескопов.

Это было первое в истории прямое изображение чёрной дыры — запечатлён объект массой 6,5 млрд солнечных масс, лежащий в центре галактики Messier 87 в созвездии Девы на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли. Изображение показывало яркое кольцо с темным центром, которое являлось тенью чёрной дыры. При съёмке этого изображения астрономы заметили значительное количество поляризованного света вокруг чёрной дыры, а сложная работа в этом направлении позволила увидеть магнитные поля.

Поляризованные световые волны имеют иную ориентацию и яркость по сравнению с неполяризованным светом. И точно так же, как свет поляризуется, когда проходит через некоторые солнцезащитные очки, он поляризуется, когда излучение происходит в намагниченных и горячих средах. Поскольку поляризация является признаком наличия магнитных полей, это изображение ясно показывает, что кольцо чёрной дыры сильно намагничено. «Это поляризованное изображение говорит о том, что излучение в кольце наверняка создаётся магнитными полями, расположенными очень близко к горизонту событий», — сказала в беседе со Space.com Моника Москибродзкая (Monika Moscibrodzka), координатор рабочей группы по поляриметрии EHT и доцент Университета Радбуда в Нидерландах.

Это первый случай, когда астрономам удалось измерить поляризацию так близко к краю чёрной дыры. Новое изображение чёрной дыры не только впечатляет, но и позволяет получить информацию о мощных джетах, излучаемых с М87. Яркие джеты — это струи энергии и вещества, истекающие из ядра галактики M87 и простирающиеся на 5000 световых лет от центра галактики. Это одна из самых загадочных и поразительных по масштабам энерговыделения особенностей данной галактики. Большая часть материи вокруг чёрной дыры попадает внутрь неё, но некоторые частицы избегают поглощения и выбрасываются далеко во вселенную в виде джетов.

 На изображении — джет в галактике M87 в поляризованном свете

На изображении — джет в галактике M87 в поляризованном свете

«На первых снимках мы показали только интенсивность, — сказала госпожа Москибродзкая о первом выпущенном изображении объекта. — Теперь мы добавили поляризационную информацию поверх исходного изображения».

«Новые поляризованные изображения знаменуют собой важный шаг к тому, чтобы узнать больше о газе вблизи черной дыры и, в свою очередь, о том, как чёрные дыры растут и испускают джеты», — отметил доцент Университета Колорадо в Боулдере и координатор теоретической рабочей группы EHT Джейсон Декстер (Jason Dexter) в электронном письме Space.com.

«Радиотелескопы EHT имеют приёмники, способные регистрировать сигналы из космоса в поляризованном свете, — сказал координатор Рабочей группы по поляриметрии EHT и выдающийся исследователь Гента в Университете Валенсии в Испании Иван Марти-Видал (Ivan Marti-Vidal). — Эти поляризованные приёмники работают так же, как поляризованные солнцезащитные очки, которые используют некоторые люди».

Показав чёрную дыру в галактике M87 через поляризованный свет, команда получила лучшее представление о горизонте событий чёрной дыры, который также известен как «точка невозврата». Это пространственно-временная область, чьё гравитационное притяжение настолько велико, что её уже не может покинуть ни один объект, в том числе световые кванты. Они также смогли лучше изучить взаимодействие с аккреционным диском объекта — облаком горячего газа и другого диффузного материала, который падает в сторону чёрной дыры и закручивается вокруг неё.

Наблюдения команды и этот новый взгляд на объект в галактике M87 углубляют понимание учёными структуры магнитных полей непосредственно за пределами чёрной дыры — до сих пор остаётся загадкой, как джеты, бо́льшие, чем сама галактика, излучаются из чёрной дыры.

«Астрономы уже давно считали, что магнитные поля, переносимые горячим газом вблизи чёрных дыр, играют важную роль в процессе поступления газа внутрь и запуске релятивистских джетов энергетических частиц в окружающую галактику. Поляризованное изображение, которое мы видим, говорит о структуре и силе этих магнитных полей очень близко к чёрной дыре в M87, откуда запускаются джеты», — отметил господин Декстер.

Эти наблюдения не просто выявили магнитные поля на краю чёрной дыры в М87, но также показали, что газ там очень сильно намагничен.

«Главное открытие состоит в том, что мы не только видим магнитные поля вблизи чёрной дыры, как это и ожидалось, но они также кажутся сильными. Наши результаты показывают, что магнитные поля могут перемещать газ вокруг чёрной дыры и мешать его распространению. Результат — интересный ключ к тому, как чёрные дыры растут за счёт поглощения газа», — добавил учёный.

«Мы всё ещё не знаем всех деталей о том, как создаются джеты, но мы знаем, что магнитные поля могут играть решающую роль в этом процессе», — сказал господин Марти-Видаль. В будущем команда надеется продолжить наблюдение за M87 не только в поляризованном спектре, но и на разных длинах световых волн, чтобы построить более полную картину пространства вокруг чёрной дыры и исследовать магнитные поля более подробно.

Работа была опубликована в двух статьях в журнале Astrophysical Journal Letters командой EHT, в которой принимает участие более 300 исследователей из организаций по всему миру.

Нобелевскую премию по физике в 2020 году получили исследователи чёрных дыр

Чёрные дыры — загадочные космические объекты, за пределы которых не может вырваться даже свет звёзд — в этом году принесли учёным Нобелевскую премию по физике. Двое учёных получили свою долю премии за практические наблюдения, а один — за теоретическое обоснование образования чёрных дыр.

Половину премии, которая в этом году была увеличена до 10 млн шведских крон (это примерно $1,12 млн), получил Роджер Пенроуз (Roger Penrose). Пенроуз, который в следующем году может отметить своё 90-летие, ещё в 1965 году написал работу со строгим математическим обоснованием физики образования чёрных дыр.

Он доказал, что образование чёрных дыр прямо вытекает из общей теории относительности Альберта Эйнштейна. В основе этого процесса лежит гравитационный коллапс умирающих звёзд, что создаёт в центре чёрной дыры сингулярность, где прекращают своё действие известные нам законы физики.

Вторую половину премии разделили между собой два практика — астрономы Райнхард Генцель (Reinhard Genzel) и Андреа Гэз (Andrea Ghez). Каждый из них в 90-е годы прошлого века возглавлял свою группу астрономов, которая исследовала в центре Млечного пути некий невидимый и компактный сверхмассивный объект.

Разработав уникальные методы наблюдения и анализа, группа Райнхарда Генцеля из Института внеземной физики Общества Макса Планка и группа Андреа Гэз из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе независимо друг от друга сделали вывод о наличии в центре нашей галактики сверхмассивной чёрной дыры. Все звёзды вблизи этого объекта меняли траектории своих орбит. Удалось подсчитать, что в этом месте Млечного пути в пространстве не больше, чем наша Солнечная система, сосредоточено до четырёх миллионов солнечных масс. Подсчёты и выводы обеих групп совпадали с высокой точностью.

 Niklas Elmehed / Nobel Media

Niklas Elmehed / Nobel Media

Отметим, в этом году из-за пандемии коронавируса награждение лауреатов Нобелевской премии проходит заочно. Традиционно это мероприятие проходило в ноябре. Кстати, можно предположить, что в следующем году Нобелевскую премию по медицине дадут за изобретение вакцины от коронавируса COVID-19 или связанные с ним важные исследования. Но это уже другая история.

Фото дня: первое реальное изображение чёрной дыры

Европейская Южная Обсерватория (ESO) сообщает о достижении, важность которого для астрономии сложно переоценить: исследователям удалось получить первое прямое визуальное изображение сверхмассивной чёрной дыры и её «тени» (на третьей иллюстрации).

Исследования выполнялись с применением Телескопа горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) — антенной решётки планетарного масштаба из восьми наземных радиотелескопов. Это, в частности, комплексы ALMA, APEX, 30-метровый телескоп IRAM, телескоп Джеймса Клерка Максвелла, Большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано, Субмиллиметровая решётка, Субмиллиметровый телескоп и телескоп на Южном полюсе.

Специалистам удалось получить изображение чёрной дыры в центре массивной галактики Messier 87 в созвездии Девы. Запечатлённый объект массой в 6,5 млрд солнечных масс находится на расстоянии примерно 55 млн световых лет от нас.

Применение целого ряда методов калибровки и построения изображений выявило кольцеобразную структуру с тёмной центральной областью — «тенью» чёрной дыры. «Тень» — это наибольшее возможное приближение к изображению самой чёрной дыры, полностью тёмного объекта, который не выпускает из себя свет.

 Нажмите для увеличения

Нажмите для увеличения

Нужно отметить, что чёрные дыры оказывают колоссальное воздействие на свои окрестности, деформируя пространство-время и нагревая окружающее их вещество до экстремальных температур.

«Мы получили первый снимок чёрной дыры. Это научное достижение чрезвычайной важности, которое увенчало усилия коллектива из более 200 исследователей», — говорят учёные.

Теория относительности Эйнштейна проверена вблизи сверхмассивной чёрной дыры

Европейская Южная Обсерватория (ESO) сообщает о том, что исследователям впервые в истории удалось выполнить успешную проверку общей теории относительности Эйнштейна вблизи сверхмассивной чёрной дыры.

Речь идёт о так называемом гравитационном красном смещении. Очень сильное гравитационное поле чёрной дыры «растягивает» световые волны, испускаемые находящейся поблизости звездой, и делает их более длинными. Этот эффект был предсказан Альбертом Эйнштейном при разработке общей теории относительности.

Исследователи наблюдали за областью в центре Млечного Пути, где на расстоянии 26 тыс. световых лет от нас располагается сверхмассивная чёрная дыра. Этот гравитационный монстр массой в четыре миллиона Солнц окружён небольшой группой звёзд, которые обращаются вокруг него с высокой скоростью. Используя инструменты на Очень Большом Телескопе ESO (VLT), учёные смогли отследить движение одной из этих звезд — светила с обозначением S2.

Исследователи сравнили положения и скорости звезды S2, измеренные различными инструментами в разное время, с предсказаниями, сделанными на основе общей теории относительности. Было установлено, что изменение длины волны света, приходящего от S2, в точности согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна.

«Наблюдения, выполненные на Очень Большом Телескопе ESO, впервые выявили предсказываемые общей теорией относительности Эйнштейна особенности движения звезды в крайне сильном гравитационном поле сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути. Этот долгожданный результат — высшее достижение продолжавшихся 26 лет наблюдений центра Галактики на телескопах ESO в Чили», — говорится в публикации.

В гигантском звёздном скоплении обнаружена «скрытная» чёрная дыра

Европейская Южная Обсерватория (ESO) сообщает о важном открытии, которое, вероятно, окажет влияние на представления учёных об образовании шаровых звёздных скоплений и чёрных дыр, а также о происхождении гравитационных волн.

Шаровые скопления — гигантские сферические структуры из десятков и сотен тысяч светил, расположенные на периферии большинства галактик. Это одни из самых старых из известных во Вселенной звёздных систем: они возникли в начальную эпоху образования и эволюции галактик.

Исследователи с использованием приёмника MUSE, смонтированного на Очень Большом Телескопе ESO в Чили, наблюдали за шаровым скоплением NGC 3201, которое расположено в южном созвездии Парусов. Внимание астрономов привлекла одна из звёзд со странным поведением: она колеблется со скоростью в несколько сотен тысяч километров в час, двигаясь то вперед, то назад с периодом в 167 дней.

Специалисты пришли к выводу, что светило обращается вокруг невидимой чёрной дыры. По оценкам, масса звезды составляет примерно 0,8 массы Солнца, а её компаньон обладает массой в 4,36 солнечных. Это первый случай регистрации неактивной чёрной дыры звёздной массы в шаровом скоплении и первое прямое обнаружение чёрной дыры по её гравитационному притяжению.

«До недавнего времени предполагалось, что почти все чёрные дыры должны были за короткое время исчезнуть из шаровых скоплений и следовательно, таких систем, как обнаруженная нами, вообще не должно быть! Теперь ясно, что это не так. Наше открытие — первая прямая регистрация гравитационного притяжения чёрной дыры звёздной массы в шаровом скоплении. Это очень важно для понимания процессов формирования шаровых скоплений, эволюции чёрных дыр и двойных систем, и особенно источников гравитационных волн», — говорят учёные.

Зарегистрированы гравитационные волны от столкнувшихся чёрных дыр

МГУ имени М.В.Ломоносова сообщает о том, что учёные во второй раз обнаружили гравитационные волны — возмущения метрики пространства-времени.

Волны были зарегистрированы детекторами Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO — Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory), расположенными в Ливингстоне, штат Луизиана, и в Хэнфорде, штат Вашингтон, США. Обсерватория LIGO была задумана, построена и эксплуатируется Калифорнийским и Массачусетским технологическими институтами и финансируется американским Национальным научным фондом.

Первое обнаружение гравитационных волн, объявленное 11 февраля 2016 года, явилось важной вехой в развитии физики. Оно подтвердило предсказание общей теории относительности Альберта Эйнштейна, сделанное в 1915 году, и ознаменовало начало новой области гравитационно-волновой астрономии.

Сообщается, что во второй раз гравитационные волны зарегистрированы 26 декабря 2015 года. В отличие от сигнала, зарегистрированного при первом детектировании гравитационных волн, который был ясно виден на фоне шума, второй сигнал был слабее и не просматривался в шуме явно. Однако учёным удалось его «отфильтровать» с помощью специальной методики. Физики пришли к выводу, что обнаруженные гравитационные волны опять были порождены двумя чёрными дырами, имеющими массы в 14 и 8 раз больше массы Солнца, в последние доли секунды их слияния с образованием одной, более массивной вращающейся чёрной дыры, масса которой в 21 раз превышает массу Солнца.

В процессе слияния, которое произошло около 1,4 миллиарда лет назад, количество энергии, примерно эквивалентное одной солнечной массе, превратилось в гравитационные волны. Был зарегистрирован сигнал от последних 27 оборотов чёрных дыр перед их слиянием. Детектор в Ливингстоне записал событие на 1,1 миллисекунды раньше детектора в Хэнфорде, что позволяет дать грубую оценку расположения источника на небесной сфере.

Фото дня: составное изображение галактики Messier 77 со сверхмассивной чёрной дырой

Национальное управление США по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (NASA) опубликовало великолепное изображение галактики Messier 77 (NGC 1068), находящейся на расстоянии примерно 47 млн световых лет от нас в созвездии Кит.

Изображение получено путём совмещения снимков, сделанных в видимом диапазоне космическим телескопом Hubble и 2,5-метровым широкоугольным телескопом в обсерватории Апачи-Пойнт в штате Нью-Мексико (проект «Слоановский цифровой небесный обзор», SDSS). На эти фото наложен снимок от космического телескопа жёсткого рентгеновского диапазона NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array).

Сообщается, что в центре галактики Messier 77 располагается квазар — один из самых ярких объектов в видимой Вселенной. Считается, что квазары содержат сверхмассивную чёрную дыру, которая в результате аккреции вытягивает на себя материю из окружающего пространства. Это приводит к огромной массе дыры и мощному излучению, порой превышающему мощность излучения всех звёзд галактики.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥