Впервые получено изображение черной дыры в сердце нашей галактики

На одновременных пресс-конференциях по всему миру астрономы представили первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь. Этот результат дает неопровержимое доказательство того, что объект действительно является черной дырой, и позволяет получить ценные сведения о работе таких гигантов, которые, как считается, находятся в центре большинства галактик. Изображение было получено с помощью всемирной сети радиотелескопов Телескоп горизонта событий (EHT).

Об этом рассказывают в Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) США, передают OstanniPodii.com.

Полученное изображение – долгожданный взгляд на массивный объект, находящийся в самом центре нашей галактики. Ранее ученые уже видели, как звезды вращаются вокруг чего-то невидимого, компактного и очень массивного в центре Млечного Пути. Это наводило на мысль, что этот объект, известный как Стрелец А* (Sgr A*), является черной дырой, и полученное изображение дает первое прямое визуальное доказательство этого.

Хотя мы не можем увидеть самую черную дыру, поскольку она совершенно темная, но вокруг нее светится газ, и это позволяет ее разоблачить: темная центральная область (так называемая "тень") окружена яркой кольцевидной структурой. Полученный снимок зафиксировал свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее нашего Солнца.

"Мы были ошеломлены тем, насколько хорошо размер кольца согласуется с предвидениями общей теории относительности Эйнштейна", - сказал научный сотрудник проекта EHT Джеффри Боуэр из Института астрономии и астрофизики Academia Sinica в Тайбэе. "Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили наше понимание того, что происходит в самом центре нашей галактики, и дают новое представление о том, как эти огромные черные дыры взаимодействуют со своим окружением".

Результаты работы команды EHT были опубликованы в специальном выпуске журнала The Astrophysical Journal Letters.

Поскольку черная дыра находится на расстоянии около 27 000 световых лет от Земли, на небе она кажется нам примерно такого же размера, как булочка на Луне. Чтобы получить ее изображение, команда создала мощную систему телескопа горизонта событий, которая объединила восемь радиообсерваторий по всей планете в единственный виртуальный телескоп "земного размера". EHT наблюдал Sgr A* в течение нескольких ночей, собирая данные много часов подряд, подобно использованию длительной экспозиции на фотоаппарате.

Самым большим компонентом EHT стал Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив (ALMA), который был фактически превращен в единую антенну с эффективным диаметром 85 метров.

Полученное изображение Sgr A* последовало за опубликованным первым изображением черной дыры, названной M87*, в центре более удаленной галактики Мессье 87.

Эти две черные дыры выглядят удивительно похожими несмотря на то, что черная дыра нашей галактики более чем в тысячу раз меньше размером и менее массивна, 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", - говорит Сера Маркофф, сопредседатель научного совета EHT и профессор теоретической астрофизики Амстердамского университета (Нидерланды). "Это говорит нам о том, что вблизи эти объекты управляются общей относительностью, а любые отличия, которые мы видим дальше, должны быть вызваны различиями в материале, окружающем черные дыры".

Это достижение было гораздо сложнее, чем для M87*, несмотря на то, что Sgr A* находится намного ближе к нам. Ученый EHT Чи-Кван Чан из обсерватории Стюарда, факультета астрономии и Института науки о данных Аризонского университета, США, объясняет: “Газ в окрестностях черных дыр движется с одинаковой скоростью – почти как свет – вокруг Sgr A* и M87*. Но там, где газу требуется от нескольких дней до нескольких недель, чтобы обогнуть большую M87*, у гораздо меньшей Sgr A* он проходит орбиту в считанные минуты, что означает, что яркость и структура газа вокруг Sgr A* быстро изменялась во время наблюдений коллаборации. EHT — это попытка сделать четкий снимок щенка, который быстро пытается догнать свой хвост».

Исследователям пришлось разработать новые сложные инструменты, учитывающие движение газа вокруг Sgr A*. Если M87* была более легкой и стабильной целью и почти все изображения выглядели одинаково, то дело со Sgr A* было иначе. Изображение черной дыры Sgr A* представляет собой среднее значение из разных изображений, полученных командой, что позволило в первый раз увидеть гигант, скрытый в центре нашей галактики.

Эта работа стала возможной благодаря изобретательности более 300 исследователей из 80 институтов во всем мире, входящих в состав коллаборации EHT. В дополнение к разработке сложных инструментов для преодоления трудностей, связанных с визуализацией Sgr A*, команда работала в течение пяти лет, используя суперкомпьютеры для объединения и анализа данных, одновременно собирая беспрецедентную библиотеку смоделированных черных дыр для сравнения с результатами наблюдений.

Ученые особенно рады, что получили изображение двух черных дыр совершенно разных размеров, что позволяет понять, насколько они сравнимы и контрастируют. Они также начали использовать полученные данные для проверки теорий и моделей поведения газа вокруг сверхмассивных черных дыр. Этот процесс еще не до конца изучен, но считается, что он играет ключевую роль в формировании и эволюции галактик.

"Теперь мы можем изучить разницу между двумя надмассивными черными дырами, чтобы получить новые ценные сведения о том, как происходит этот важный процесс", - сказал ученый EHT Кейичи Асада из Института астрономии и астрофизики Academia Sinica, Тайбэй. "У нас есть изображения двух черных дыр - одной на большом и одной на малом концах [шкалы] сверхмассивных черных дыр во Вселенной - поэтому мы можем продвинуться в изучении поведения гравитации в этих экстремальных условиях гораздо дальше, чем когда-либо ранее".

Прогресс на EHT продолжается: большая наблюдательная кампания в марте 2022 года включала больше телескопов, чем когда-либо ранее. Постоянное расширение сети EHT и значительные технологические усовершенствования позволят ученым в ближайшем будущем поделиться еще более поразительными изображениями, а также видео с черными дырами.

"Эти новые результаты, полученные с помощью EHT, волнуют как по причине того, что они показывают, насколько далеко продвинулась астрономия, так и потому, что они подтверждают, что мы еще многое не видели и не смогли наблюдать и изучать", - сказал д-р Тони Бисли, директор NRAO.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.