Ученые сфотографировали тень космического монстра в сердце Млечного Пути

На протяжении многих лет ученые мечтали заглянуть в сердце Млечного Пути. Удивительно, но их мечта наконец сбылась: с помощью сети обсерваторий проекта «Телескоп горизонта событий» (EHT) астрономы опубликовали первое в истории изображение Стрельца А* – сверхмассивной черной дыры в центре Галактики. Ее масса превышает солнечную в 4 миллиона раз, а расположился этот космический монстр на расстоянии около 26 тысяч световых лет от Земли. Но так как черные дыры притягивают к себе все объекты поблизости, а увидеть их невозможно, они окружены светящейся уничтоженной материей, которая кружится над пропастью со скоростью, близкой к скорости света.

Центр Млечного Пути – одно из самых труднодоступных мест для астрономических наблюдений.

Изображение Стрельца А* удалось с помощью сети радиотелескопов EHT, которая зафиксировала свет, искривленный гравитацией черной дыры в самом сердце нашей Галактики

Черные дыры представляют собой объекты в пространстве-времени, гравитационное притяжение которых поглощает все, что находится поблизости. Эти таинственные небесные тела притягивают свет и материю, что вращаются вокруг, искривляя пространство и время.

Технически увидеть черную дыру невозможно – ни свет, ни материя не могут вырваться за пределы ее горизонта событий. Тем не менее «изображение Стрельца А* является убедительным доказательством того, что в центре нашей Галактики действительно располагается один из самых непостижимых объектов во Вселенной.

Черная дыра в центре Млечного Пути располагается в 26 000 световых лет от нашей планеты

Интересный факт
Команда потратила пять лет на анализ данных, полученных в апреле 2017 года. Получить изображение удалось благодаря сети радиотелескопов Event Horizon telescope (EHT), которая охватывает территории от Антарктиды до Испании и Чили.

В 2019 году исследователи опубликовали первое изображение черной дыры в галактике Messier 87. Безусловно, для неподготовленного зрителя изображение Стрельца А* похоже на снимок черной дыры M87, но, как утверждает команда EHT, эти объекты сильно отличаются друг от друга.

Лично я доволен тем фактом, что мы наконец доказали существование черной дыры в центре нашей галактики, – рассказал журналистам The Guardian член коллаборации EHT профессор Зири Юнси из Университетского колледжа Лондона.

Вселенная переполнена галактиками и черными дырами. Это – научный факт

Астрономы полагают, что в центре практически всех галактик во Вселенной, включая Млечный Путь, располагаются черные дыры. Получить их изображения непросто: когда свет засасывает в бездну вместе с перегретым газом и пылью, он изгибается и скручивается под действием гравитации.

Кстати, в будущем ученые намерены явить миру первое в истории видео черной дыры и того, как она поглощает все объекты вокруг себя.

Чем питаются черные дыры

В ходе пресс-конференции 12 мая астрономы представили изображение, полученное с помощью EHT – сети из восьми синхронизированных радиотелескопов по всему миру. Но создать хорошее и достоверное изображение Стрельца А* непростая задача – все предыдущие попытки показали, что черная дыра в центре Млечного Пути ведет себя неспокойно.

В 2017 году ученые доказали существование гравитационных волн

Несмотря на отсутствие стабильности, изображение Стрельца А* вновь подтвердило предсказания Эйнштейна и его Общей теории относительности (ОТО): черная дыра в центре Галактики соответствует размерам, предсказанным уравнениями знаменитого физика. Представить размер космического объекта можно, сравнив его с орбитой Меркурия вокруг Солнца.

Как правило черные дыры в сердцах галактик поглощают все близлежащие объекты в огромном количестве, в отличие от Стрельца А*, который питается довольно скромно. По словам исследователей наша черная дыра «сидит на голодной диете» – в ее центр попадает очень мало материала, но именно эта особенность позволила астрономам совершить новаторское открытие.

Большая разница

Самое первое изображение тени черной дыры в центре галактики Messier 87, расположенной на расстоянии 53 миллионов световых лет от Земли, было опубликовано три года назад. Как и в случае с М87, изображение Стрельца А* — результат работы EHT.

Черная дыра М87. Снимок представлен в 2019 году

Черная дыра M87 является одной из крупнейших во Вселенной. Ее масса превышает солнечную в 6,5 миллиардов раз и поглощает огромное количество материи, выбрасывая энергию в космическое пространство. Подробнее о черной дыре в галактике Messier 87, мы рассказывали ранее.

Возвращаясь к Стрельцу А*, необходимо отметить, что полученные с помощью EHT данные дарят нам представление о более стандартном состоянии черных дыр: тихом и неподвижном. По мнению астрономов, поведение черной дыры в Млечном Пути для многих галактик является обычным делом.

Сравнить полученные наблюдения можно с попыткой сфотографировать щенка, который гоняется за собственным хвостом, с помощью камеры с медленной выдержкой, – объясняют исследователи.

Так как Стрелец А* относительно небольшая черная дыра, пыль и газ в ее аккреционном диске вращаются по орбите, создавая движущуюся цель от одного наблюдения к другому. Напомним, что аккреационный диск черной дыры представляет собой большую массу вещества, которое разогревается до огромных температур и вращается вокруг монстра в галактическом центре.

Телескоп горизонта событий

Телескоп горизонта событий EHT улавливает излучение, испускаемое частицами внутри аккреционного диска черной дыры: пятнистое гало на полученных изображениях показывает свет, искривляемый мощной гравитацией черной дыры, которая в 4 миллиона раз массивнее нашего Солнца.

Event Horizon Telescope работает как единое целое

Event Horizon Telescope – это глобальный радиоинтерферометр со сверхдлинной базой. Свое название EHT получил в честь «горизонта событий» – точки в пространстве, покинуть которую не может даже свет. Если говорить простым языком, то EHT, по сути, образует единый виртуальный телескоп «размером с Землю».

Целью будущих исследований может стать «Единорог» – ближайшая к Земле черная дыра

Это происходит когда все восемь радиотелескопов на разных континентах синхронизируются друг с другом при помощи атомных часов и суперкомпьютеров для обработки данных. Стоимость этого уникального проекта составляет около 60 миллионов долларов, 28 из которых поступили от Национального научного фонда США.

Фотография тени Стрельца А* – это результат технически сложных наблюдений и инновационных вычислительных алгоритмов, – заявила на пресс-конференции Кэтрин Боуман из Калифорнийского технологического института.

Новейшие астрономические инструменты позволяют нам узнать Вселенную

Наблюдения за объектом велись целых пять лет, начиная с 2017 года, а полученное изображение Стрельца А* является результатом работы более 300 ученых из 80 стран мира. Снимок, представленный на официальной пресс-конференции 12 мая 2022 года, составлен из нескольких тысяч изображений этого космического монстра.

В конечном итоге ученые надеются, что наблюдение за целым рядом черных дыр, как довольно спокойных, так и турбулентных, может помочь ответить на многочисленные вопросы об эволюции галактик – сегодня ответа на вопрос о том, что появилось раньше – галактика или черная дыра – не существует.

Еще один немаловажный аспект нового открытия – это эмоциональная связь с сердцем родной Галактики. Согласитесь, есть что-то захватывающее в том, что впервые в истории мир наслаждается снимком центра Млечного Пути. Результаты команды EHT опубликованы в специальном выпуске научного журнала Astrophysical Journal Letters.

Краткая история черной дыры Стрелец А* в одной картинке

Опубліковано на сайті: 2022-05-15