Это первое прямое наблюдение, подтверждающее присутствие черной дыры, известной как Стрелец A*, в качестве бьющегося сердца Млечного Пути.
Черные дыры не излучают свет, но на изображении видна тень черной дыры, окруженная ярким кольцом, свет которого искривлен гравитацией черной дыры. Астрономы заявили, что черная дыра в 4 миллиона раз массивнее нашего Солнца.
«В течение десятилетий астрономы задавались вопросом, что находится в центре нашей галактики, притягивая звезды на узкие орбиты из-за своей огромной гравитации», — Майкл Джонсон, астрофизик из Центра астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институты», — говорится в сообщении.
«С изображением (Event Horizon Telescope или EHT) мы приблизились в тысячу раз ближе, чем эти орбиты, где гравитация становится в миллион раз сильнее. На таком близком расстоянии черная дыра ускоряет материю почти до скорости света. и искривляет пути фотонов в искривленном (пространстве-времени)».
Черная дыра находится на расстоянии около 27 000 световых лет от Земли. Наша Солнечная система расположена в одном из спиральных рукавов галактики Млечный Путь, поэтому мы так далеко от галактического центра. Если бы мы могли увидеть это в нашем ночном небе, черная дыра казалась бы того же размера, что и пончик, сидящий на Луне.
«Мы были ошеломлены тем, насколько хорошо размер кольца согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна», — сказал в своем заявлении ученый проекта EHT Джеффри Бауэр из Института астрономии и астрофизики Академии Синика, Тайбэй.
«Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили наше понимание того, что происходит в самом (центре) нашей галактики, и предлагают новое понимание того, как эти гигантские черные дыры взаимодействуют со своим окружением».
В поисках черной дыры
Астрономам потребовалось пять лет, чтобы запечатлеть и подтвердить это изображение и открытие. Раньше ученые наблюдали за звездами, вращающимися вокруг какого-то невидимого массивного объекта в центре галактики.
«Теперь мы видим, что черная дыра поглощает близлежащие газ и свет, затягивая их в бездонную яму», — сказал Рамеш Нараян, астрофизик-теоретик из Центра астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институты», — говорится в сообщении. «Это изображение подтверждает десятилетия теоретической работы, направленной на то, чтобы понять, как питаются черные дыры».
Открытие стало возможным благодаря более чем 300 исследователям из 80 учреждений, работающих с сетью из восьми различных радиотелескопов по всему миру, которые составляют Телескоп горизонта событий.
Телескоп назван в честь «горизонта событий», точки, в которой свет не может выйти из черной дыры. Эта глобальная сеть телескопов, по сути, образует единый виртуальный телескоп «размером с Землю», когда все восемь связаны и наблюдают в тандеме.
Хотя оба изображения выглядят одинаково, Стрелец A* более чем в 1000 раз меньше, чем M87*.
«У нас есть два совершенно разных типа галактик и две очень разные массы черных дыр, но вблизи края этих черных дыр они выглядят удивительно похожими», — сказала Сера Маркофф, сопредседатель Научного совета EHT и профессор теоретической астрофизики в Об этом сообщает Амстердамский университет.
«Это говорит нам о том, что общая теория относительности (Эйнштейна) управляет этими объектами вблизи, и любые различия, которые мы видим дальше, должны быть связаны с различиями в материале, окружающем черные дыры».
Захват невозможного изображения
Хотя черная дыра Млечного Пути находится ближе к Земле, ее было гораздо сложнее изобразить.
«Газ в окрестностях черных дыр движется с одинаковой скоростью — почти со скоростью света — вокруг Sgr A* и M87*», — ученый EHT Чи-Кван Чан из Обсерватории Стюарда и Департамента астрономии и науки о данных. Об этом говорится в сообщении института Аризонского университета.
«Но там, где газу требуется от нескольких дней до нескольких недель, чтобы совершить оборот вокруг более крупного M87*, в гораздо меньшем Sgr A* он совершает полный оборот за считанные минуты. Это означает, что яркость и структура газа вокруг Sgr A* быстро менялись по мере того, как EHT Collaboration Я наблюдал за этим — это было похоже на попытку сфотографировать щенка, который быстро гоняется за своим хвостом».
Глобальной сети астрономов пришлось разработать новые инструменты, позволяющие быстро перемещать газ вокруг Стрельца A*. Полученное изображение представляет собой среднее значение различных изображений, сделанных командой. По словам исследователей Калифорнийского технологического института, сделать снимок Стрельца A* было все равно что сфотографировать крупинку соли в Нью-Йорке с помощью камеры в Лос-Анджелесе.
«Это изображение, полученное с помощью телескопа «Горизонт событий», требовало большего, чем просто снимок с телескопов на высоких горных вершинах. Это результат как технически сложных телескопических наблюдений, так и инновационных вычислительных алгоритмов», — Кэтрин Боуман, ученый Розенберга и доцент кафедры вычислительных и математических наук. , электротехники и астрономии в Калифорнийском технологическом институте, сказал во время пресс-конференции.
Каждый телескоп был доведен до своего предела, который называется пределом дифракции или максимальными мелкими деталями, которые он может видеть.
«И это в основном тот уровень, который мы здесь наблюдаем», — сказал Джонсон на пресс-конференции. «Это нечетко, потому что, чтобы сделать более четкое изображение, нам нужно раздвинуть наши телескопы дальше или перейти на более высокие частоты».
На горизонте
Наличие изображений двух очень разных черных дыр позволит астрономам определить их сходства и различия и лучше понять, как газ ведет себя вокруг сверхмассивных черных дыр, что может способствовать формированию и эволюции галактик. Считается, что черные дыры существуют в центре большинства галактик, действуя как двигатель, который приводит их в действие.
Тем временем команда EHT работает над расширением сети телескопов и проведением обновлений, которые могут привести к еще более потрясающим изображениям и даже фильмам о черных дырах в будущем.
Съемка черной дыры в движении может показать, как она меняется со временем и что делает газ, вращаясь вокруг черной дыры. Боуман и член EHT Антонио Фуэнтес, который присоединится к Калифорнийскому технологическому технологическому институту в качестве исследователя с докторской степенью в октябре, разрабатывают методы, которые позволят им сшивать изображения черной дыры вместе, чтобы отразить это движение.
Это «первое прямое изображение нежного гиганта в центре нашей галактики» — только начало, — сказал Ферьял Озель, член Научного совета EHT, профессор астрономии и физики и заместитель декана по исследованиям в Университете Аризоны, во время пресс-конференция.
«Это изображение является свидетельством того, чего мы можем достичь, когда, как глобальное исследовательское сообщество, мы объединяем наши самые яркие умы, чтобы сделать, казалось бы, невозможное возможным», — заявил директор Национального научного фонда Сетураман Панчанатан. «Язык, континенты и даже галактика не могут стоять на пути того, чего может достичь человечество, когда мы объединимся для всеобщего блага».
