Перше зображення чорної діри в центрі нашої галактики

Перше зображення чорної діри в центрі нашої галактики

Астрономи представили перше зображення надмасивної чорної діри в центрі нашої галактики Чумацький Шлях.


Цей результат надає переконливі докази того, що об'єкт дійсно є чорною дірою, і дає цінні відомості про роботу таких гігантів, які, як вважається, знаходяться в центрі більшості галактик.

Зображення було створено глобальною дослідницькою групою під назвою Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration з використанням спостережень всесвітньої мережі радіотелескопів.

Зображення - це довгоочікуваний погляд на масивний об'єкт, який знаходиться в самому центрі нашої галактики. Раніше вчені бачили зірки, що обертаються навколо чогось невидимого, компактного і масивного в центрі Чумацького Шляху. Це переконливо свідчило про те, що цей об'єкт, відомий як Стрілець A * (Sgr A *), є чорною дірою, і сьогоднішнє зображення дає перше пряме візуальне свідчення цього.

Ми не можемо бачити саму чорну діру, тому що вона абсолютно темна, але світиться газ навколо неї дає характерну ознаку: темну центральну область (звану «тінню»), оточену яскравою кільцеобразною структурою. Новий вид фіксує світло, викривлене потужною гравітацією чорної діри, яка в чотири мільйони разів масивніша нашого Сонця.

«Ми були приголомшені тим, наскільки добре розмір кільця узгоджується з передбаченнями загальної теорії відносності Ейнштейна», - сказав вчений проекту EHT Джеффрі Бауер.

«Ці безпрецедентні спостереження значно поліпшили наше розуміння того, що відбувається в самому центрі нашої галактики, і пропонують нове розуміння того, як ці гігантські чорні діри взаємодіють зі своїм оточенням». Результати команди EHT опубліковані сьогодні в спеціальному випуску The Astrophysical Journal Letters.

Оскільки чорна діра знаходиться на відстані близько 27 000 світлових років від Землі, здається, що в небі вона має приблизно такий же розмір, як пончик на Місяці. Щоб відобразити його, команда створила потужний телескоп EHT, який з'єднав вісім існуючих радіообсерваторій по всій планеті, щоб сформувати єдиний віртуальний телескоп розміром з Землю.

EHT спостерігав Sgr A * кілька ночей, збираючи дані протягом багатьох годин поспіль, подібно до використання довгої витримки на камері.

Прорив послідував за випуском колаборацією EHT в 2019 році першого зображення чорної діри під назвою M87 * в центрі більш далекої галактики Мессьє 87.

Дві чорні діри виглядають дивовижно схожими, хоча чорна діра нашої галактики більш ніж у 1000 разів менша і менш масивна, ніж M87 *.

«У нас є два абсолютно різних типи галактик і дві дуже різні маси чорних дір, але поблизу краю цих чорних дір вони виглядають дивно схожими», - говорить Сера Маркофф, співголова Наукової ради EHT і професор астрофізики в Амстердамському університеті, Нідерланди. «Це говорить нам про те, що загальна теорія відносності управляє цими об'єктами поблизу, і будь-які відмінності, які ми бачимо далі, повинні бути пов'язані з відмінностями в матеріалі, який оточує чорні діри».

Отримати нове зображення було значно складніше, ніж для M87 *, хоча Sgr A * набагато ближче до нас.

Вчений EHT Чі-Кван Чан пояснює: "Газ в околицях чорних дір рухається з тією ж швидкістю - майже зі швидкістю світла - навколо Sgr A * і M87 *. Але там, де газу потрібно від декількох днів до декількох тижнів, щоб здійснити обіг навколо більш великого M87 *, в набагато меншому Sgr A * він здійснює оборот за лічені хвилини. Це означає, що яскравість і газова картина навколо Sgr A * швидко змінювалася, поки колаборація EHT спостерігала за нею - це було схоже на спробу зробити чіткий знімок цуценя, який швидко ганяється за своїм хвостом ".

Дослідникам довелося розробити нові складні інструменти, які враховували б рух газу навколо Sgr A *. У той час як M87 * була більш легкою і стійкою метою, і майже всі зображення виглядали однаково, це не відноситься до Sgr A *. Зображення чорної діри Sgr A * є середнім із зображень, витягнутих командою, і, нарешті, вперше показує гіганта, який ховається в центрі нашої галактики.

Це стало можливим завдяки винахідливості понад 300 дослідників з 80 інститутів по всьому світу, які разом складають колаборацію EHT.

На додаток до розробки складних інструментів для вирішення проблем з візуалізацією Sgr A *, команда старанно працювала протягом п'яти років, використовуючи суперкомп'ютери для об'єднання та аналізу своїх даних, одночасно збираючи безпрецедентну бібліотеку змодельованих чорних дір для порівняння зі спостереженнями.

Вчені особливо схвильовані тим, що нарешті отримали зображення двох чорних дір дуже різних розмірів, що дає можливість зрозуміти, чим вони схоже і чиї розрізняються.

Астрономи також почали використовувати нові дані для перевірки теорій і моделей поведінки газу навколо надмасивних чорних дір. Цей процес ще не до кінця вивчений, але вважається, що він відіграє ключову роль у формуванні та еволюції галактик.

«Тепер ми можемо вивчити відмінності між цими двома надмасивними чорними дірами, щоб отримати нові цінні відомості про те, як працює цей важливий процес», - сказав вчений EHT Кейічі Асада з Інституту астрономії та астрофізики Академії Синіка, Тайбей. «У нас є зображення двох чорних дір - однієї на великому кінці і однієї на маленькому кінці графіка надмасивних чорних дір у Всесвіті - так що ми можемо піти набагато далі в тестуванні того, як гравітація веде себе в цих екстремальних умовах, ніж коли-небудь раніше».

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND