Зміст:
Коли зробили знімок чорної дірки?
10 квітня 2023 року вперше було «сфотографовано» надмасивну чорну дірку в центрі галактики Messier 87, розташованої на відстані 54 мільйонів світлових років від Землі.
Коли побачили чорну дірку?
Ейнштейн передбачив існування чорних дірок у 1916 році в рамках загальної теорії відносності. Сам термін було введено через багато років — у 1967 році, але лише в 1971 році знайшли справжню чорну дірку. В 2023 колаборація Event Horizon Telescope випустила перше в історії зображення чорної діри.
Що у чорній дірі теорії?
Згідно з однією з теорій, матерія в чорній дірі перебуває в стані вихору, що дуже швидко обертається.. Об'єкт, що пройшов через горизонт подій, сильно збільшується в довжині і починає обертатися навколо центру, як спагетті в каструлі. Саме тому вчені дали такому процесу назву «спагеттифікація».
"Абсолютний монстр": вченим вперше вдалося сфотографувати обрій подій чорної діри
Відстань до цієї чорної діри – близько 50 млн. світлових років, або майже 500 квінтильйонів (500 мільйонів трильйонів) кілометрів. Щоб її сфотографувати, знадобилася мережа із восьми телескопів, розташованих на різних континентах.
"Те, що ми бачимо [на знімку] – більше за розміром, ніж вся наша Сонячна система, – пояснив Бі-бі-сі професор Університету Неймгена в Нідерландах Хейно Фальке. – Маса цієї чорної діри перевищує сонячну в 6,5 млрд разів" ".
"Це одна з найпотужніших чорних дірок, які в принципі можуть існувати, – додав професор. – Абсолютний монстр, чемпіон Всесвіту у надважкій вазі".
Ми швидко, просто і зрозуміло пояснюємо, що сталося, чому це важливо, і що буде далі.
Кінець історії Реклама підкастів
Строго кажучи, так, не знали – точніше, не були певні. І точно жодної не бачили – до сьогодні. Існували лише переконливі непрямі докази.
На побутовому рівні це можна порівняти з громом та блискавкою. Ми знаємо, що розряд блискавки породжує потужну ударну хвилю, яку сприймаємо як грім, і одне без іншого існувати не може.
Однак блискавка може бути прихована за товстим шаром хмар або висотними будинками, і тоді ми чуємо тільки удар грому, а самої блискавки не бачимо – але можемо з упевненістю припустити, що вона була. Хоча не можемо повністю виключити інші пояснення.
Приблизно так само і з чорними дірками. Їхнє існування було передбачено більш загальними науковими теоріями (вперше – ще наприкінці XVIII століття) і з того часу багаторазово підтверджено розрахунками. Але "речових доказів" у вчених не було – а тепер є.
До речі, за таким же принципом фізики десятиліттями прицільно шукали передбачувані раніше гравітаційні хвилі та бозон Хіггса. І в результаті – після десятиліть пошуків – знайшли і те, й інше.
"Значність нашого відкриття полягає в тому, що воно перетворило математичний концепт горизонту подій, який зазвичай являє собою написані на дошці формули, на реальний об'єкт – на щось, що можна перевірити, виміряти і спостерігати", – заявив один із керівників проекту Лучано Реццола.
Що заважало зробити фотографію раніше?
Штука в тому, що побачити чорну дірку просто неможливо – ні неозброєним оком, ні за допомогою апаратури. Тому вона і називається чорною.
Ми бачимо ті чи інші об'єкти, коли відбиті від них промені світла потрапляють на світлочутливі рецептори в очах. Без світла зір стає абсолютно марним.
Уявіть собі, що ви знаходитесь в абсолютно темній кімнаті, куди не проникає світло. Що ви побачите довкола? Нічого. Темряву. Навіть якщо простір довкола вас заставлено речами, ви можете їх намацати – але не побачити.
У кімнаті ви можете скористатися приладом нічного бачення: він уловлює невидиме інфрачервоне випромінювання та переводить його у видиму частину спектра.
Однак у випадку з чорною діркою її тяжіння таке велике, що подолати його не може жодне випромінювання, доступне нашим телескопам – ні радіохвилі, ні рентгенівське випромінювання, ні гамма-промені, – не кажучи вже про видиме сонячне світло.
Так що вловлювати просто нічого.
Як же вдалося сфотографувати те, що неможливо побачити апаратурою?
Строго кажучи, на фотографії не сама чорна дірка, а її "зовнішня оболонка" – точка неповернення, також відома як обрій подій.
Так називається область простору-часу, всередині якої гравітація чорної діри вже не дає вирватися назовні ніякої інформації, але зовні промені ще мають можливість уникнути тяжіння.
Вловити і сфотографувати ці промені – пройшли по краю горизонту подій, але не поглинені чорною діркою – протягом багатьох років намагався проект Event Horizon Telescope (EHT). Це складна мережа радіотелескопів, які розташовані на різних континентах і спільно аналізують інформацію.
Завдання це не з простих. Час і простір навколо чорної дірки сильно викривлені, а крім того, її оточує щільна хмара космічного пилу та газу.
Однак після кількох років збору та аналізу інформації це, нарешті, вдалося зробити.
Зібраної інформації було так багато, що переслати її інтернетом було просто неможливо: сотні жорстких дисків довелося звозити літаками в аналітичні центри в Бонні та Бостоні.
"Нам вдалося зробити те, що здавалося попередньому поколінню неможливим", – заявив керівник проекту, професор Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики Шеперд Дойлеман.
То що на знімку?
Як пояснює професор Фальке, ідеально круглу чорну дірку оточує "вогняне кільце" – це гарячий газ, що спрямовується в неї, розігрітий до неймовірних температур.
Газ світиться так сильно, що затьмарює по яскравості кілька мільярдів зірок, розташованих у тій же галактиці, тому його можна побачити з Землі.
Саме чорне коло – це область усередині горизонту подій, звідки світло вирватися вже не може. Там перестають діяти всі звичні нам закони фізики.
Що далі?
Вже кілька років та ж команда вчених намагається сфотографувати найближчий до нас подібний об'єкт – надмасивну чорну дірку Стрілець A*, що знаходиться в центрі нашої галактики Чумацький шлях.
Відстань до неї від Землі становить "всього" близько 26 тисяч світлових років, а маса перевищує сонячну приблизно в 4,3 млн разів – у тисячу з лишком разів менше, ніж чорна діра в скупченні Діви.
Як не дивно, зробити цей знімок набагато складніше, ніж сфотографувати чорну дірку в далекій галактиці, оскільки "вогняне кільце" в центрі Чумацького шляху меншого розміру і не таке яскраве.
Хочете дізнаватися про все найважливіше та найцікавіше через месенджер? Тоді підписуйтесь на наш Telegram канал.
Астрономи засумнівалися у достовірності першого фото чорної діри
Нещодавно наукова спільнота тріумфувала після отримання найчіткішого зображення чорної дірки в центрі далекої галактики Месьє 87.Однак деякі дослідники сумніваються в тому, що перше зображення чорної дірки було справжнім, тому що воно насправді спотворене.
Перше зображення чорної діри M87 отримали шляхом трирічних спостережень за допомогою Телескопа горизонту подій (EHT). Знімок було опубліковано у 2019 році, і це була справжня сенсація у світі науки. Вчені використовували алгоритм для заповнення прогалин та компіляції величезного набору даних в одне зображення. Однак у цих алгоритмах залишається місце для людських помилок та невірних припущень. У цьому полягає проблема, тому що старіше зображення не схоже на знімок 2019 року.
Телескоп Event Horizon (EHT) був не єдиним потужним пристроєм, який спостерігав галактику M87. У квітні 2017 р. рентгенівська обсерваторія NASA Chandra мала ширший огляд тієї ж мети. Зображення, отримане в результаті цих спостережень, дозволило створити фотографію чорної дірки у панорамному вигляді.
«Поле зору обсерваторії Chandra набагато більше, ніж у EHT, тому вона побачила джет – струмінь високоенергетичних частинок, випущених інтенсивними гравітаційними та магнітними полями навколо чорної діри. Цей струмінь тягнеться більш ніж на 1000 світлових років від центру галактики», — йдеться у блозі команди астрономів телескопа Chandra.
Дослідник Національної астрономічної обсерваторії Японії Макато Міоші та його колеги кажуть, що на фотографії EHT відсутній цей високоенергетичний джет. Більш того, на їхньому новому знімку чорної діри M87* у панорамному вигляді відсутнє кільце світла у вигляді пончика, а значить фотографія 2019 року вийшла хибною.Міоші вважає, що помилка може вплинути на те, як виходять інші зображення чорних дірок, включаючи фотографію Стрільця А* в центрі нашої Галактики.
"Можливо, та сама помилка викликала неправильне тлумачення і, як наслідок, неправильне побудова зображення чорної діри Стрілець А * у вигляді пончика", – сказав Міоші New Scientist.
Нагадаємо, що раніше чорна діра в центрі Чумацького Шляху підтвердила прогноз Ейнштейна.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Цікавлюсь космічною тематикою з дитинства. Захоплення поступово переросло у професію. Я вів наукові розділи на таких сайтах як Bigmir)net, Segodnya.ua, Podrobnosti.ua, а тепер — на The Universe. Space. Tech, де я зустрівся з однодумцями та аудиторією, яка прагне пізнавати Всесвіт разом з нами. Для мене справжнє задоволення — доносити людям складну інформацію простою мовою науково-популярного формату.