Получен снимок чёрной дыры в галактике M87
M87 – эллиптическая галактика в скоплении Девы (Virgo). Она находится на расстоянии около 54 миллионов световых лет от Земли. В течение многих лет учёные знали, что в центре этой далёкой галактики находится сверхмассивная чёрная дыра, масса которой в несколько миллиардов раз превышает массу Солнца. Вокруг эллиптической галактики находится газ, разогретый до миллионов градусов. Его довольно легко заметить в рентгеновском диапазоне. Исследования этого горячего газа космической обсерваторией “Чандра” дали астрономам понимание поведения и свойств гигантской чёрной дыры в центре галактики M87.
Астрономы использовали “Чандру” для получения данных о Мессье 87, во время наблюдений в апреле 2017 года. Эти данные, в сочетании с новым изображением телескопа “Горизонт Событий” (EHT), помогут учёным узнать больше об излучении высоких энергий, физике аккреции и выброса на горизонте событий чёрной дыры. “Чандра” имеет гораздо большее поле зрения, чем EHT, поэтому она может видеть всю длину струи высокоэнергетических частиц, создаваемых интенсивными гравитационным и магнитным полями вокруг чёрной дыры в M87. Эта струя, детально видимая на фотографии “Чандры”, простирается более чем на 1000 световых лет от центра галактики.
От имени команды EHT, доктор Джо Нильсен (Joe Nielsen) из Университета Вилланова, а также сотрудники обратились с просьбой о выделении времени для наблюдения M87 одновременно с EHT и получили около 30 000 секунд на свои цели в течение апреля 2017 года. Они использовали “Чандру” и обсерваторию NuSTAR для измерения яркости рентгеновского излучения струи. Данные “Чандры” помогут разъяснить некоторые вопросы: как именно чёрные дыры ускоряют определённые частицы до очень высоких энергий? Как чёрная дыра производит впечатляющие джеты, которые “Чандра” и “Хаббл” изучали много лет? Могут ли данные “Чандры” и обсерватории NuSTAR сыграть определённую роль в определении физики в рассматриваемой среде?
Астрономы будут продолжать использовать все имеющиеся ресурсы – включая знаменитого охотника за чёрными дырами, рентгеновскую обсерваторию “Чандра”, – чтобы узнать как можно больше об этих экзотических и захватывающих объектах. А учёные будут изучать новое изображение EHT ещё долгое время. Мы ожидаем новые статьи, связанные с этим событием в течение ближайших недель, месяцев и даже лет!
Источник
Получен первый снимок сверхмассивной черной дыры
Коллаборация Event Horizon Telescope, cвязав 11 радиотелескопов на четырех континентах в один огромный радиоинтерферометр, получила самое четкое в истории изображение сверхмассивной черной дыры в галактике М87. Разрешение получившейся картинки впервые оказалось достаточным для того, чтобы увидеть собственно тень черной дыры, которая идет по горизонту событий в центре этого объекта, а также оценить размер, плоскость и светимость диска вокруг нее.
Впервые теоретическую возможность существования черной дыры описал в 1915 физик Карл Шварцшильд, получив точное решение для уравнений Эйнштейна. Хотя чисто концептуально «черную звезду» — достаточно массивный объект, чтобы вторая космическая скорость на его поверхности была равна скорости света, — описал еще британский естествоиспытатель Джон Митчелл. О том, что такие объекты должны быть невидимыми и их, возможно, великое множество во Вселенной, он сообщил в письме Королевскому обществу, но особенного шума его идея тогда не наделала.
Долго время подобные объекты назывались в астрономии коллапсарами, поскольку возникают, как правило, в результате коллапса массивных звезд. Само названтие «черная дыра» стало популярным уже во второй половине ХХ века, и не все астрофизики ему симпатизировали, поскольку оно опиралось на интерпретацию теории, а не фактические данные наблюдений (такие ученые предпочитали термин «центральная машина»).
Но действительно ли это название корректно, до сегодняшнего дня мы не знали — астрономы не получали достаточно хороших снимков подобных объектов, чтобы различить детали в их облике. Ближайшая к Земле сверхмассивная черная дыра, Стрелец А* (так и произносится: «стрелец а со звездочкой»), находится в центре Млечного Пути — это 26 000 световых лет от нас. И хотя ее радиус близок к дистанции между Солнцем и Плутоном, разглядеть ее — это примерно как сфотографировать DVD-диск, лежащий на поверхности Луны, или увидеть Землю с альфы Центавра.
Как стало известно сегодня, в 2017 году коллаборация EHT получила снимок черной дыры не в центре нашей Галактики, как предполагалось, а в галактике М87 — она дальше от нас, чем Стрелец А* (55 млн световых лет), но во много раз массивнее (6,5 млрд солнечных масс), и ее не закрывает от наблюдателя с Земли газовое облако. Говоря в январе с «Чердаком», Юрий Ковалев, руководитель научной программы «Радиоастрона», упоминал, что в 2018 году наблюдения EHT прошли не столь успешно, как в 2017-м. Судя по всему, слухи оказались верны. Объект в центре М87 выглядит как черная дыра в обрамлении светящегося полумесяца — это материя, падающая в дыру.
Дыру в М87 (как упомянули ученые на пресс-конференции, ее, по аналогии со Стрельцом А*, они называли М87*) телескопы наблюдали четыре дня — 5, 6, 10 и 11 апреля 2017 года.
Астрономы смогли получить снимок, на котором отчетливо видна тень черной дыры в центре. Как отмечается в одной из статей, для того чтобы уточнить динамику происходящего с объектом, четырех дней наблюдения просто недостаточно. Поэтому на этот раз нам придется удовлетвориться лишь снимком.
Собеседники корреспондента «Чердака» на пресс-конференции в ФИАН, которые сотрудничают с EHT, рассказали, что четыре дня можно считать огромной удачей: это значит, что именно столько в окне для наблюдений в восьми точках на планете, включая Южный полюс, была хорошая погода, которая позволила ученым получить чистый снимок.
Теперь мы можем точно сказать, что тени черных дыр можно наблюдать, что в центре М87 находится не кротовая нора, а также то, что ничего противоречащего общей теории относительности ученым установить не удалось.
Как отдельно отметила одна из участниц коллаборации, Моника Мосцибродска (Monika Moscibrodzka) из Неймегенского университета (по словам собеседников «Чердака», снимок черной дыры, который показали сегодня EHT, был получен с использованием ее модели), дыра вращается по часовой стрелке. Плазменный диск вокруг дыры практически круглый — это значит, что он почти перпендикулярен плоскости, в которой смотрят на М87* наблюдатели с Земли.
Источник
Галактика Мессье 87 и гигантская черная дыра
10 апреля 2019 года телескоп Event Horizon Telescope (EHT) представил первое в мире изображение горизонта событий черной дыры, области, за которой свет не может выйти из-за огромной гравитации черной дыры. Эта гигантская черная дыра с массой 6,5 млрд. солнц расположена в эллиптической галактике Мессье 87 (M87).
Изображение с космического телескопа Спитцер показывает всю галактику M87 в инфракрасном свете. EHT-изображение, напротив, опиралось на свет в радиоволнах и показывало тень черной дыры на фоне высокоэнергетического материала вокруг нее.
Расположенная на расстоянии около 56 миллионов световых лет от Земли, M87 уже более 100 лет является объектом астрономических исследований и ее изображения были получены с помощью многих обсерваторий, включая космический телескоп Хаббла, рентгеновскую обсерваторию Чандра и NuSTAR.
В 1918 году астроном Хибер Кертис впервые заметил «любопытный прямой луч», выходящий из центра галактики.
Эта яркая струя высокоэнергетического материала, образованная диском газа, быстро вращающимся вокруг черной дыры, видна на нескольких длинах волн света, от радиоволн до рентгеновских лучей.
Когда частицы в джете воздействуют на межзвездную среду (разреженный материал, заполняющий пространство между звездами в M87), они создают ударную волну, излучающую инфракрасные и радиоволны, но не видимый свет.
На изображении Спитцера ударная волна более заметна, чем сама струя.
Более яркая струя, расположенная справа от центра галактики, движется почти прямо к Земле.
Ее яркость усиливается из-за высокой скорости движения в нашем направлении, а также из-за того, что ученые называют «релятивистскими эффектами», которые возникают из-за того, что материал в струе движется со скоростью, близкой к скорости света.
Траектория джета немного смещена относительно нашей прямой видимости относительно галактики, поэтому мы все еще можем видеть часть длины струи.
Ударная волна начинается вокруг точки, где струя, кажется, изгибается вниз, выделяя области, где быстро движущиеся частицы сталкиваются с газом в галактике и замедляются.
Напротив, вторая струя удаляется от нас так быстро, что релятивистские эффекты делают ее невидимой на всех длинах волн. Но ударную волну, которую она создает в межзвездной среде, все еще можно увидеть здесь.
Расположенная на левой стороне центра галактики, ударная волна выглядит как перевернутая буква «С». Хотя она не видна на оптических изображениях, она может быть видна на радиоволнах, как на этом изображении.
Комбинируя наблюдения в инфракрасном диапазоне, радиоволнах, видимом свете, рентгеновских лучах и чрезвычайно энергичных гамма-лучах, ученые могут изучать физику этих мощных струй.
Ученые все еще стремятся к твердому теоретическому пониманию того, как газ, втягиваемый в черные дыры, создает истекающие струи (джеты).
Инфракрасный свет на длинах волн 3,6 и 4,5 микрон отображается в синем и зеленом цветах, показывая распределение звезд, в то время как пылевые объекты, которые ярко светятся в 8,0 микрон, отображаются красным. Изображение было получено во время первоначальной «холодной» миссии Спитцера.
Источник
Знаменитая черная дыра M87* выпускает струи со скоростью 99% скорости света
Москва, 05.07.2021, 02:06:10, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.
Знаменитая черная дыра в центре галактики M87 испускает струи материи, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света.
Черная дыра в сердце галактики Мессье 87 носит название M87*, и астрономы наблюдают ее в течение длительного времени. В прошлом году на телескопе Event Horizon было получено изображение M87*, первое в мире изображения черной дыры. Это изображение только добавило известности этой черной дыре.
M87 также известна как Дева А или NGC 4486. Это сверхгигантская эллиптическая галактика в созвездии Дева, на расстоянии около 53 миллионов световых лет от нас. M87 охватывает около 240 000 световых лет, чуть больше Млечного Пути.
Она окружена невероятными 12 000 шаровых звездных скоплений, по сравнению с ничтожными 200 у Млечного Пути. Ученые считают, что благодаря слияниям M87 стала настолько массивной.
M87* — сверхмассивная черная дыра (SMBH) в центре M87 с одной из самых высоких масс среди всех SMBH. Она примерно в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца. M87* находится на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас и испускает релятивистскую струю материи, которая простирается примерно на 5000 световых лет в космос.
Несколько лет назад космический телескоп Hubble запечатлел хорошо известное составное изображение струи как в видимом, так и в инфракрасном свете.
Астрономы наблюдали за струей материи M87* в течение многих лет на разных длинах волн: радио, оптических и рентгеновских. Теперь впервые рентгеновские наблюдения обсерватории Chandra показывают, что участки этой струи движутся со скоростью более 99% от скорости света.
Эти новые результаты были представлены на встрече Американского астрономического общества в Гонолулу, Гавайи. Результаты также опубликованы в статье под названием «Обнаружение сверхсветового движения в рентгеновской струе M87» в Astrophysical Journal.
Что вызывает струи?
Черная дыра, подобная M87*, притягивает к себе материю в центре галактики. По мере приближения, материя начинает вращаться вокруг черной дыры в структуре, называемой аккреционным диском. Но этот материал не обречен быть засосанным в дыру.
Только небольшое его количество попадает внутрь, а часть выбрасывается обратно в космос. Выбрасываемый материал принимает форму струи или луча, который следует за линиями магнитного поля. Эти струи не являются гладкими и безликими: они имеют комки или узлы, которые могут видеть обсерватории, такие как Chandra.
Два из этих узлов представляют особый интерес для астрономов. Они годами использовали изображения для отслеживания движения этих узлов. Они находятся на расстоянии около 900 и 2500 световых лет от SMBH соответственно.
Рентгеновские данные показывают, что узлы движутся с невероятной скоростью: в 6,3 раза больше скорости света для узла, ближайшего к центру, и в 2,4 раза больше скорости света для другого.
Но ведь ничто не движется быстрее, чем скорость света?!
Но это невозможно. Ничто не движется быстрее, чем скорость света. Это, безусловно, правда, поэтому должна быть еще какая-то причина.
Эта причина еще называется «сверхсветовое движение».
«Один из нерушимых законов физики заключается в том, что ничто не может двигаться быстрее скорости света», — сказал соавтор исследования Брэд Сниос. «Мы не сломали физику, но мы нашли пример удивительного явления, называемого сверхсветовым движением».
Сверхсветовое движение включает в себя скорость объекта и его путь относительно нашей прямой видимости. Когда объект, в данном случае струя материала, движется со скоростью, близкой к скорости света, и близко к нашему лучу зрения, он создает иллюзию, называемую сверхсветовым движением.
Это происходит потому, что сама струя материи движется почти так же быстро, как и свет, который она генерирует. Поскольку струя M87* направлена почти прямо на нас, она генерирует эти кажущиеся невозможными скорости.
Астрономы видели эти струи, движущиеся с такими скоростями раньше, но никогда в рентгеновском свете. Это означает, что они никогда не были уверены, что сами скопления материи движутся со скоростью света на 99%. Это могли быть ударные волны, а не сгустки.
Струя из M87* движется по спирали вокруг магнитного поля, и это помогло выяснить скорость струй. В ходе рентгеновских наблюдений группа исследователей увидела, что объект с самой высокой наблюдаемой скоростью — в 6,3 раза больше скорости света — исчез более чем на 70 процентов в период между 2012 и 2017 годами.
Затухание происходило только в рентгеновских лучах, а не в оптическом и ультрафиолетовом, и, вероятно, вызвано тем, что частицы теряют энергию с течением времени, когда они вращаются вокруг магнитного поля.
Это явление называется синхротронным охлаждением. Это означает, что астрономы видели рентгеновские лучи от одних и тех же частиц в разное время, а это означает, что то, что они наблюдают, не может быть волной, а должно быть самими частицами в струе.
«Наша работа дает самое убедительное доказательство того, что частицы в струе M87* на самом деле движутся вблизи космического ограничения скорости», — сказал Сниос
Источник