Как найти черную дыру на небе

Исследователи Европейской южной обсерватории обнаружили ближайшую к Земле чёрную дыру, пишет Astronomy & Astrophysics. Сообщается, что она расположена в тысяче световых лет от нас (по космическим меркам, это не слишком большое расстояние), в созвездии Телескоп. Напомним, его можно наблюдать в небе Южного полушария Земли. По словам учёных, там находится двойная звёздная система HR 6819, которую довольно легко увидеть даже невооружённым глазом.

Примерное местоположение звёздной системы в созвездии Телескоп, в которой находится ближайшая к Земле чёрная дыра. Коллаж © LIFE. Фото © ESO / Digitized Sky Survey 2

Примерное местоположение звёздной системы в созвездии Телескоп, в которой находится ближайшая к Земле чёрная дыра. Коллаж © LIFE. Фото © ESO / Digitized Sky Survey 2

Недавно астрономы в деталях рассмотрели её с помощью телескопа, установленного в обсерватории “Ла-Силья” в Чили. Выяснилось, что на самом деле это не двойная, а тройная звезда: в этой системе прячется невидимый объект массой примерно в четыре Солнца, и он влияет на движение компаньонов своей гравитацией. По данным наблюдений, одна из звёзд расположена довольно близко к нему — они вращаются вокруг общего центра масс, совершая полный оборот каждые сорок дней. Другая звезда находится намного дальше.

Мы были совершенно потрясены, когда обнаружили, что это первая звёздная система с чёрной дырой, которую видно невооружённым глазом

  • Учёные наглядно доказали возможность внеземной жизни

    6 мая 2020, 17:03

  • Марсианская река доказала, что на планете когда-то шли дожди

    6 мая 2020, 17:03

  • Детские фотографии планет. Учёные показали, как рождаются новые миры в космосе

    30 апреля 2020, 15:16

Как отметили астрофизики, самой чёрной дыре удаётся так успешно скрываться от глаз наблюдателя благодаря тому, что она внешне никак не взаимодействует с окружающей средой — её можно было заметить исключительно по силе её притяжения. Теперь учёные подозревают, что на самом деле таких невидимок в космосе превеликое множество, просто мы о них пока ничего не знаем. На сегодняшний день науке известно лишь о нескольких десятках чёрных дыр. А между тем за 13 миллиардов лет существования нашей галактики Млечный Путь сотни миллионов звёзд должны были закончить свою “жизнь” именно так — превратившись в чёрную дыру. При этом далеко не все они могут иметь партнёров, взаимодействие с которыми помогало бы их обнаружить.

Как увидеть черную дыру?

Время на прочтение
3 мин

Количество просмотров 26K

Полученное на прошлой неделе усилиями восьми телескопов и тринадцати институтов изображение черной дыры оказалось размытым и менее интересным, чем рисунки художников, поэтому историческое событие породило множество иногда ехидных мемов (если вдруг не видели: пончик, око Саурона, котик, котики, маркетинг). Как мы можем увидеть черные дыры в хорошем качестве и при этом реалистично?

Реальность

Минувшая неделя показала, что изображение черной дыры можно получить, объединив несколько телескопов в разных частях земного шара в интерферометр со сверхдлинной базой и потратив большое количество машинного и человеческого времени на обработку полученных данных.


Изображение Event Horizon Telescope Collaboration

Чем больше расстояние между телескопами, объединенными в интерферометр, тем выше разрешение. 20 угловых микросекунд Event Horizon Telescope сравнивают с чтением газеты в Нью-Йорке из Парижа. Сверхмассивная черная дыра в галактике М87 имеет диаметр 40 миллиардов километров, ее тень, видимая как черное отверстие в центре, в 2,5 раза больше (100 миллиардов), а вокруг вращается аккреционный диск поглощаемого газа еще в несколько раз шире. Поэтому черную дыру смогли разглядеть с гигантского расстояния в 55 миллионов световых лет.

Несмотря на то, что черная дыра поглощает все, залетевшее за горизонт событий, ее можно заметить, изучая поведение вещества снаружи этого горизонта. Наблюдая за движением звезд в течение десятилетий, можно увидеть, как в центре нашей галактики они вращаются вокруг какого-то тяжелого, но невидимого объекта.


Изображение Keck/UCLA

Аккреционный диск черной дыры порождает релятивистские струи (джеты) — выбрасываемые с почти световой скоростью потоки плазмы. Вот, например, совмещение изображений в видимом («Хаббл») и радиодиапазоне джета галактики Hercules A.


Изображение NASA

А джет, исходящий из центра галактики Centaurus A, больше, чем сама галактика.


Изображение CXC/NASA и ESO

Выбросы могут быть и другой формы. Вот два «чиха» предположительно черной дыры в 26 миллионах световых лет от нас в рентгеновском диапазоне.


Изображение NASA

Еще один вариант — посмотреть на изменение траектории света, проходящего вблизи черной дыры. Из-за искривления пространства его путь меняется, и возникает эффект гравитационного линзирования, благодаря которому мы видим один и тот же объект повторенным на небе несколько раз. Особенно наглядно получается, когда галактика линзирует квазар (сверхмассивную черную дыру) — на небе возникает «крест Эйнштейна».


Изображение NASA

2016 год подарил нам возможность еще и услышать черные дыры. Преобразованные в слышимый человеческому уху диапазон гравитационные волны от слияния двух черных дыр дополняют визуальные красоты выше.

Кино

Там, где пока пасует реальность, на помощь приходит кино. На наше счастье режиссеры не ленятся приглашать настоящих ученых в качестве научных консультантов, и нарисованные объекты получаются весьма реалистичными. Вышедший в 2014 году «Интерстеллар» мог похвастаться очень качественным изображением сверхмассивной черной дыры, созданном на базе уравнений, написанных физиком Кипом Торном.


Кадр из фильма

А создатели появившейся в прошлом году картины «Высшее общество» привлекли французского астрофизика Орельена Барро. Результат оказался гораздо ближе к изображению Event Horizon Telescope, чем у «Интерстеллара».


Кадр из фильма

Спорить, кто из ученых более прав, нет смысла — оба изображения показывают научно корректные явления гравитационного линзирования и аккреционного диска. Кстати, первое изображение черной дыры было создано еще в 1979 году французским астрофизиком Жаном-Пьером Люминэ при помощи компьютера и, что совершенно неудивительно, похоже как на оба выше, так и на полученное на прошлой неделе фото реальной черной дыры.

Виртуальность

А если кому-нибудь мало просто смотреть и хочется большей интерактивности, например, полетать вокруг черной дыры самостоятельно, то для этого лучше всего подойдет бесплатный планетарий-песочница Space Engine. Оказаться возле черной дыры в центре M87 там — дело пары минут. Находим галактику, нажимаем Ctrl+Shift+G, вуаля, мы на месте.

Делаем скриншот, немного играем с яркостью и цветом, и у нас есть почти точная копия реального изображения.

А поскольку в Space Engine можно виртуально летать по всей Вселенной, энтузиасты не только посмотрели на M87, но и нашли гораздо более красивые кадры.

image
Черная дыра в центре M87

Опубликовано 17 февраля 2016 года в 18:52


4.5K

Великие открытия зачастую порождают больше вопросов, чем ответов. Спустя несколько дней после объявления о том, что удалось зафиксировать гравитационное волны, испускаемые в процессе слияния двух черных дыр, астрофизики задались вопросом: что это значит для нашего понимания формирования звезд?

Великие научные открытия зачастую порождают больше вопросов, чем ответов. Спустя всего несколько дней после объявления о том, что удалось зафиксировать гравитационное волны, испускаемые в процессе слияния двух черных дыр, астрофизики задались вопросом: что это значит для нашего понимания формирования звезд? Новые исследования уже публикуются, и в скором времени всевозможных идей будет еще больше.

Одной из самых удивительных находок, сопутствующих открытию гравитационных волн, являются две черные дыры огромных размеров, участвующие в слиянии. Они бросают вызов нашему пониманию того, как они формируются. Так как же мы можем узнать о них больше? Одним из способов является их непосредственное обнаружение на небе для последующего изучения обычными телескопами.

Обсерватория LIGO, обнаружившая гравитационные волны, является так называемым лазерным интерферометром. По ее оценкам, масса столкнувшихся черных дыр составляла 36 и 29 солнечных. Эти расчеты были сделаны на основании частоты гравитационных волн. Но что такого необычного в этих массах?

Черные дыры образуются после взрывов сверхновых, которые могут производиться только массивными звездами. Массы черных дыр могут быть измерены с помощью изучения скорости звезд, вращающихся вокруг них. Наиболее массивная черная дыра в двойной системе (черной дыры и звезды-компаньона, обращающиеся вокруг общего центра) в нашей Галактике составляет около 10-20 масс Солнца.

Самые большие звезды рождаются с массой около 100 солнечных и заканчивают свою жизнь на отметке всего 10 масс Солнца из-за звездных ветров, сдувающих материал в космос. Это означает, что они не в состоянии производить огромные черные дыры, которые были обнаружены LIGO.  Но на данный момент есть большая неопределенность, как скорость потери массы зависит от скорости вращения звезды, наличия звезды-компаньона и химического состава светила.

Сверхновая Кеплера – сверхновая звезда в нашей Галактике, вспыхнувшая осенью 1604 года в созвездии Змееносца, приблизительно в 6 тысячах парсек от Солнечной системы. Credit: NASA

Так как же черные дыры, обнаруженные LIGO, могли быть такими массивными? Новое исследование предполагает, что они обе произошли от разрушившихся массивных звезд, имеющих отличный химический состав от звезд в нашей Галактике. Они должны были обладать высоким содержанием тяжелых химических элементов, таких как кислород, натрий, магний, кремний, сера и железо, и родиться в небольшой галактике с очень низким содержанием металлов (под металлами в астрономии подразумеваются все элементы тяжелее бора). Исходя из атомной физики, звезды с низкой металличностью теряют меньше массы за свою жизнь и в конечном итоге образуют крупные черные дыры.

Команда LIGO указало предположительное направление на небе, где произошло слияние. Однако поиск на площади в 500 квадратных градусов (2000 полных лун) очень затруднителен. Астрономы пытались найти источник гравитационных волн, направив оптические, инфракрасные, рентгеновские и радиотелескопы в эту область, но это оказалось нелегко. По расчетам ученых, слияние черных дыр не производит значительного электромагнитного излучения, такого как видимый свет или рентгеновские лучи. Космический гамма-телескоп «Fermi» зафиксировал некое гамма-излучение, которое длились всего секунду и появилось спустя 0,4 секунды после фиксации LIGO гравитационных волн. Однако нет 100% уверенности, что эти два события связаны, так как «Fermi» не смог определить, из какого участка неба пришли эти гамма-лучи. Действительно существуют теории, которые предполагают, что слияние двух массивных черных дыр должно производить мощное гама-излучение, если они сформировались и столкнулись определенным образом, поэтому следующим шагом ученых будут поиски высокоэнергетических выбросов, совпадающих по времени с фиксацией гравитационных волн.

Астрономы с помощью системы телескопов панорамного обзора и быстрого реагирования исследовали обозначенный группой LIGO участок неба и нашли 56 источников оптического излучения, но ни один их них не удалось связать с зафиксированным недавно событием. Это не удивительно, трудно охватить такие большие территории и миллиарды галактик. Одной из идей является выбрать галактики, используя каталоги, и сосредоточиться на их изучении. Однако, если эти массивные черные дыры родились из обедненных металлом звезд, то их родительские галактики будут небольшими, а их слишком много во Вселенной, и многие из них слишком слабые, чтобы быть хорошо изученными.

Это безусловно будет нелегко, но очевидно, что ученые будут искать тщательнее, чем когда-либо. Самые мощные телескопы на Земле и в космосе объявили охоту. Путешествие только начинается, и открытие LIGO является по-настоящему вдохновляющим!

Черные дыры – одни из самых загадочных объектов Вселенной. Разберемся вместе, что это такое и почему их так сложно обнаружить, будет много интересной информации картинок и фотографий.

Что такое черная дыра

Черная дыра — это область пространства-времени с настолько сильной гравитацией, что она засасывает все вокруг, в том числе и свет. На самом деле, четкого определения “что такое черная дыра” не существует, они все так или иначе различаются.

Визуализация черной дыры от NASA
Визуализация черной дыры от NASA

Например, еще можно дать определение черной дыре как максимально компактному объекту, который не демонстрирует никаких свойств поверхности. Размер этого объекта соответствует радиусу Шварцшильда – расстоянию от центра этого тела до горизонта событий.

Горизонт событий – это так называемая “точка невозврата”, ну или по простому – граница черной дыры, при пересечении которой вернуться назад уже не получится.

Для каждого объекта существует свой радиус Шварцшильда, который можно посчитать. Если сжать любой предмет до этого радиуса, он превратится в черную дыру.

Радиус Шварцшильда, наглядно
Радиус Шварцшильда, наглядно

Например, если сжать Солнце, чтобы оно стало черной дырой, его радиус составил бы всего 3 км, при изначальных 700 тыс. км. Ну, или черная дыра с массой, равной массе Земли, обладала бы радиусом Шварцшильда около 9мм (то есть Земля могла бы стать черной дырой, если бы что-то смогло ее сжать до такого размера).

Само словосочетание “черная дыра” – это просто удачно придуманное название. Обычно, в науке приживается какое-то словосочетание именно потому, что оно удобное. Дыра – потому что, если что-то туда попало, то не сможет выбраться назад. Черная – потому, что сам по себе объект практически ничего не излучает. Если представить себе пустую Вселенную и поместить туда черную дыру – то ее невозможно будет увидеть. Она ничем не выделяется на фоне этой черноты.

Черные дыры влияют на пространство и время

Все современные теории гравитации – геометрические. В них, гравитация описывается как свойство пространства и времени. Подразумевается, что между пространством и временем можно составить уравнение, то есть эти величины взаимосвязаны.

Согласно теории относительности Эйнштейна, пространство и время объединены в некоторую сущность. Абсолютно любые тела, не только массивные, но и самые маленькиеискривляют пространство вокруг себя и одновременно влияют на ход времени. Современными приборами мы можем определить, что в разных местах время может идти по разному.

Вот так "продавливается" пространство под тяжелыми объектами
Вот так “продавливается” пространство под тяжелыми объектами

Можно сказать, что черная дыра – это объект, но на самом деле, – объект, это что-то имеющее поверхность, то, что можно пощупать. Если идти по абсолютно темной комнате, можно наткнуться на стул – эта точка соприкосновения (может и не очень приятная) – будет объектом с началом в конкретной точке. А вот если попасть в черную дыру, в такой же, абсолютно темной комнате, то вы не заметите ее границу, потому что у нее нет никакой твердой поверхности, нет ощутимой границы, вы просто сразу окажетесь внутри неё, оп и всё.

Получается, что черная дыра – это область, где огромное количество массы свернуло пространство-время, и никакие предметы, попавшие в нее – не смогут ее покинуть. Всё, что туда попало, навсегда останется за горизонтом событий, это точка невозврата.

Горизонт событий - дверь в одну сторону
Горизонт событий – дверь в одну сторону

Каким образом можно обнаружить черную дыру?

Если черная дыра находится рядом со звездой, она будет “поглощать” звезду своей гравитацией, засасывая ее вещество. Так как звезды состоят из газа, во время “поглощения” разные слои газа трутся друг о друга и нагреваются до миллионов градусов – вот тогда-то, это тепло становится видимым для нас. С помощью такого способа в начале 70-х годов, когда стали запускать первые рентгеновские детекторы в космос, открыли и первые черные дыры.

Визуализация черной дыры, поглощающей звезду (Источник: NASA)
Визуализация черной дыры, поглощающей звезду (Источник: NASA)

В начале 60-х годов появилось определение “квазар”. Дословно— «похожий на звезду радиоисточник».

Кваза́р  — класс астрономических объектов, являющихся одними из самых ярких (в абсолютном исчислении) в видимой Вселенной.

Это активные ядра галактик на начальном этапе развития, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры. Обнаружить их можно даже на очень больших расстояниях. Квазары являются исключительно мощным источником излучения (иногда в десятки и сотни раз превышающего суммарную мощность всех звезд таких галактик как наша). Когда ученые открывают квазар – получается, что они открывают и черную дыру, так как она является его центром.

Визуализация квазара. Источник: NASA
Визуализация квазара. Источник: NASA

Есть и другой способ обнаружения. Черная дыра сильно искажает пространство-время вокруг себя. Но тут важна не только масса, но и размер объекта (сама сингулярность очень маленькая), из-за того, что черные дыры небольшие (в рамках космоса) и очень тяжелые, возникает эффект “гравитационной линзы”. Черная дыра своим гравитационным полем будет изменять направление распространения света (электромагнитного излучения). Если источник света, массивный линзирующий объект и наблюдатель расположены на одной прямой, источник света будет виден как кольцо вокруг массивного объекта. Вот вам реальный снимок:

Снятая телескопом «Хаббл» т. н. «космическая подкова» — гигантская эллиптическая галактика, линзирующая карликовую галактику
Снятая телескопом «Хаббл» т. н. «космическая подкова» — гигантская эллиптическая галактика, линзирующая карликовую галактику

Представьте пример: ученые ведут наблюдение за звездой и вдруг замечают, что блеск от нее усиливается, а через какое-то время абсолютно симметрично спадает обратно. Со звездой ничего не случилось, но, судя по всему, между нами и звездой пролетело тяжеленное тело. И это самое тело, искажая пространство-время, собрало световые лучи.

Поэтому, наблюдателю кажется, будто светимость звезды возросла, а на самом деле, просто большая часть ее света была собрана и попала к нам на обозрение. Чтобы так исказить свет, нам нужен очень тяжелый объект – например, звезда с массой десяти масс Солнца, но такую звезду мы бы сразу заметили – она была бы очень яркой. А у нас появился абсолютно черный объект, как раз примерно с такой массой, что бы это могло быть? Вот так мы ее и выявили, надеюсь понятно объяснил.

Линзирование наглядно, Источник: NASA
Линзирование наглядно, Источник: NASA

Перейдем к последнему эффективному способу поиска черных дыр. Если две черные дыры находятся рядом, то, сливаясь, они будут порождать гравитационно-волновой всплеск. В 2015 году впервые были обнаружены такие всплески гравитационного излучения. Вот пример такого слияния, правда звезд:

Иллюстрация вращающихся и сталкивающихся звезд. Источник: NASA
Иллюстрация вращающихся и сталкивающихся звезд. Источник: NASA

А можно сфотографировать черную дыру?

Для понятности, самая простая аналогия для черной звезды – это человек невидимка. Самого человека не видно, но если он на себя надевает одежду – ее мы видим без проблем. Можем облить его краской или обдать из огнетушителя – в общем, как то пометить – тогда он становится заметен. Ну вот с черными дырами получается приблизительно также. Исследователи не видят где находится горизонт событий, и тем более, не видят что находится за ним, поскольку от туда не возвращается ничего, даже свет. Но они могут изучать и замечать поведение вещества вокруг.

Вообще, то, что обычно называют изображением или фотографией черной дыры, на самом деле – изображение вещества, движущегося вокруг черной дыры. Но в его центре, действительно возникает темная область, поскольку там находится черная дыра, которая не может испускать свет. Вот вам первая в мире реальная фотография черной дыры:

Изображение тени сверхмассивной чёрной дыры в ядре галактики M 87, полученное в радиодиапазоне, с помощью Event Horizon Telescope (2019)
Изображение тени сверхмассивной чёрной дыры в ядре галактики M 87, полученное в радиодиапазоне, с помощью Event Horizon Telescope (2019)

В большинстве своем – черные дыры – это маленькие объекты, находящиеся от нас на огромном расстоянии. Разглядеть черноту внутри яркой области удалось пока всего лишь в одном случае. Для хорошего снимка нужна была самая большая черная дыра в центре относительно близкой галактики, но проблема еще и в том, как получить изображение с достаточной детализацией?

Ни один телескоп не сможет сам по себе сделать такое изображение. Но, если совместить разные телескопы и они будут находится на большом расстоянии друг от друга, то, с точки зрения деталей, они будут работать как единое целое – один большой телескоп. Именно так, при помощи нескольких телескопов, расположенных почти по всей планете, получилось сделать снимок черной дыры в галактике M87. Это единственная сделанная фотография на сегодняшний момент.

М87, фото черной дыры. Источник: NASA
М87, фото черной дыры. Источник: NASA

Чтобы получить похожие снимки других объектов, ученым нужны новые инструменты, которых у нас пока нет. Тем не менее, есть данные наблюдения поведения вещества вокруг разных черных дыр, практически до самого горизонта событий.

Иллюстрация черной дыры
Иллюстрация черной дыры

Вот тут есть интересная статья: Что будет если упасть в черную дыру?

Если вы считаете эту статью полезной и хотите чтобы ее увидело большее количество людей – ставьте лайк, а еще, можете подписаться на канал. Любые замечания приветствуются.

Вадим Александрович Арефьев

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела астрофизики высоких энергий Института космических исследований РАН.

Откуда мы знаем, что черные дыры существуют?

Черные дыры являются блестящей иллюстрацией сферического коня в вакууме. Если представить, будто она находится в вакууме и ее масса невелика, то вы ее не увидите. Она воздействует на окружающий мир только гравитационно. Если рядом нет никаких тел, ее тоже нет, она черная. Но в реальном космосе, который заполнен газом, пылевыми облаками, раскаленной плазмой, мы видим, что черная дыра притягивает вещество. Иногда черные дыры могут стать одними из ярчайших объектов во Вселенной!

Обычных звездных и двойных звездных систем примерно поровну. И если в двойных звездных системах находится черная дыра, то эта система — двигатель и бензобак. Причем бензобаком является именно звезда, а черная дыра ее постепенно пожирает. И так как это очень глубокий гравитационный колодец, если вы туда что-то кидаете, раздается плюх, громкий и сильный. Эффективность энерговыделения очень высока (15–25% массы переходит в энергию излучения). Более эффективна только аннигиляция вещества. И другого такого эффективного двигателя не существует! Поэтому при относительно небольшом потоке вещества вы можете сделать очень яркий источник, заметный в разных диапазонах.

Черная дыра похожа на нейтронную звезду

Если бы не было теории Эйнштейна, мы бы не скоро догадались о существовании черных дыр. Должна быть теория, которая говорит о том, что начиная с определенного момента вы ничем не можете компенсировать силу гравитации.

По излучению, которое испускает нейтронная звезда, очень трудно ее отличить от черной дыры. У нейтронной звезды маленький размер — 10 км, и она такой же глубокий гравитационный колодец. В отличие от черной дыры, у нее есть поверхность, но во многих случаях вы не уловите разницу. Вы сможете отличить нейтронную звезду, только если у нее сильное магнитное поле — тогда мы видим пульсар. Если есть пульсар, это не черная дыра. А дальше нам требуется теория относительности Эйнштейна. Мы должны четко определить, что масса должна быть, например, больше четырех масс Солнца, и это уже для нейтронной звезды тяжело. Значит, речь идет о черной дыре.

Как безобразничают черные дыры?

Наиболее сильно они безобразничает, когда выступают в роли так называемых транзиентов. Большую часть времени черная дыра ничего не излучает, потому что на нее не падает вещество. И вдруг по какой-то причине вещество начинает падать на эту черную дыру — тогда ее светимость возрастает на пять-шесть порядков. Это как если бы на глади пруда, где нет ветерка, вдруг неожиданно выросла гора размером с Эверест. Это открытие 1970–1980-х годов — рентгеновские новые (звезды), которые один-два раза в год вспыхивали на небе.

Вообще, у неба очень высокая переменность излучения. Если мы смотрим, например, на рентгене или в радиодиапазоне, созвездия могут выглядеть по-разному. Посмотрев через полгода, мы многих источников не увидим, а на месте «пустоты» неожиданно возникнет яркий источник, который может исчезнуть через пару дней, месяц, год. Для таких наблюдений нужны спутники с орбиты, потому что с Земли атмосфера все блокирует.

Изображения черной дыры

Напрямую мы черные дыры не наблюдали, они находятся слишком далеко, чтобы мы могли получить изображение. Но есть, например, художественная иллюстрация — кадр из фильма «Интерстеллар», научным консультантом которого был Кип Торн, получивший Нобелевскую премию за работы, связанные с черными дырами. Авторы пытались показать, что черная дыра имеет очень сильную гравитацию.

Чтобы черная дыра была видна, надо дать ей вещество. Какие стандартные методы поставки горючего в черную дыру? Если близко пролетает звезда, то за счет эффекта приливного разрушения сверхмассивная черная дыра может разорвать эту звезду, после чего постепенно образуется кольцо. За год черная дыра способна сожрать звезду, и это будет достаточно яркий объект.

Телескоп горизонта событий

С 2009 по 2017 год был организован «Телескоп горизонта событий»: это несколько радиотелескопов, которые расположены на разных материках, но работают синхронно. Вместе они наблюдали очень яркий объект — черную дыру в скоплении Девы — и предприняли попытку увидеть ту область, которая очень близка к горизонту событий. Изображение родилось в результате очень сложной математики и длительного моделирования. Когда у вас есть радиотелескоп и интерференции волн, объем данных просто гигантский, ужасающий.

Эти данные оказались не сильно противоречащими нашим ожиданиям. Тем не менее у ряда физиков еще остаются сомнения. По-хорошему, мы должны произвести измерения нескольких крупных объектов, а их вблизи не очень много. Изначально было два объекта для наблюдения: черная дыра в центре нашей галактики и лучший объект — в галактике M87. Наблюдения за ними — это большая, долгая и тяжелая работа.

Как черная дыра влияет на далекий космос?

Огромные струи плазмы — джеты — вырываются с околосветовой скоростью из центра галактик и могут вылетать на десятки-сотни тысяч световых лет. Они способны мешать звездообразованию, а могут активно помогать, когда выключаются.

Посмотрим на скопление галактик. На фото второе по производству энергии событие после Большого взрыва. В созвездии Змееносца рентгеном показан газ в скоплении галактики. Когда специалисты изучали его изогнутую поверхность в радиодиапазоне, то увидели очень характерные спектры, которые должны были остаться от джетов. Посчитав энергетику, они получили чудовищную цифру: 1061. И стало понятно, что в прошлом там работала гигантская черная дыра, которая выкидывала этот большой джет несколько сотен миллионов лет. Судя по всему, она находилась в сверхмассивной галактике, и было много топлива вокруг в эллиптической галактике. Но есть же третий закон Ньютона: если вы на что-то давите, то что-то давит на вас. И сверхмассивная черная дыра, практически как ракета, улетела из этой галактики. Горючее кончилось, джет потух. Поведение черной дыры может быть различным в зависимости от ее массы.

Как мы можем посчитать черные дыры?  

Мы видим активные черные дыры по спектрам в рентгеновском излучении. Их примерно несколько миллиардов или несколько десятков миллиардов, что на самом деле очень мало. Как ведется подсчет? Очень чувствительный телескоп подолгу смотрит в одном направлении и подсчитывает, сколько он обнаружил черных дыр, после чего это пересчитывается на все небо.

Я сказал, что, чтобы увидеть черную дыру, нужно дать ей какое-то другое вещество, но это не всегда так. Вы можете поместить ее в абсолютный вакуум, но взять не одну черную дыру, а две. Если они находятся близко друг от друга и движутся по тесным орбитам, то начинают излучать гравитационные волны. В момент, когда они уже почти соприкоснулись, амплитуда волн становится очень сильной. К счастью, мы научились улавливать гравитационные волны и их моделировать.

В ближайшее время мы готовим эксперимент по очень точному измерению рентгеновского фона, который создается сверхмассивными черными дырами. Интересно узнать, каков их состав, как они распределены по массам и по типам. От этого зависит, как функционировала Вселенная. Сейчас мы собираем летный образец, и в ближайшее время он будет запущен.

Подробнее смотрите на нашем канале в программе «Вопрос науки».

Как возникла Вселенная и что было дальше?

Самые впечатляющие телескопы России

Воздушный шарик или пирог: как расширяется Вселенная?

На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации

Добавить комментарий