Астрономы показали первое изображение черной дыры в центре нашей галактики

Как мы сообщали ранее в нашем журнале AliceFoxy.com, основываясь на инсайдерской информации, полученной из наших источников в Консорциуме Event Horizon Telescope (EHT), астрономы 12 мая 2022 г. представили первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре нашей собственной галактики Млечный Путь. Этот результат предоставляет убедительные доказательства того, что объект действительно является черной дырой, а так же дает ценные сведения о работе таких гигантов, которые, как считается, находятся в центре большинства галактик. Изображение было создано глобальной исследовательской группой Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration с использованием наблюдений всемирной сети радиотелескопов.

Изображение -  массивный объект, который находится в самом центре нашей галактики. Ранее ученые видели звезды, вращающиеся вокруг чего-то невидимого, компактного и очень массивного в центре Млечного Пути. Это убедительно свидетельствует о том, что объект, известный как Стрелец A* (Sgr A*, произносится как «sadge-ay-star»), является черной дырой, и сегодняшнее изображение дает первое прямое визуальное тому доказательство.

Первое изображение черной дыры в центре Млечного Пути

Хотя мы не можем видеть саму черную дыру, поскольку она совершенно темная, светящийся газ вокруг нее демонстрирует характерный признак: темную центральную область (называемую «тенью»), окруженную яркой кольцеобразной структурой. Новый вид фиксирует свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее нашего Солнца.

«Мы были ошеломлены тем, насколько хорошо размер кольца согласуется с предсказаниями  общей теории относительности Эйнштейна, — сказал ученый проекта EHT Джеффри Бауэр из Института астрономии и астрофизики Академии Синика, Тайбэй. — Эти беспрецедентные наблюдения значительно улучшили наши знания о том, что происходит в самом центре нашей галактики, и предложили новое понимание того, как эти гигантские черные дыры взаимодействуют со своим окружением». Результаты команды EHT опубликованы в специальном выпуске The Astrophysical Journal Letters 12 мая 2022 г.

Поскольку черная дыра находится на расстоянии порядка 27 000 световых лет от Земли, нам кажется, что в небе она имеет примерно такой же размер, как пончик на Луне. Чтобы получить это изображение, команда создала мощный EHT, который соединил восемь существующих радиообсерваторий по всей планете, чтобы сформировать единый виртуальный телескоп размером с Землю [1]. EHT наблюдал Sgr A * несколько ночей, собирая данные в течение многих часов подряд, подобно использованию длинной выдержки на камере.

Прорыв последовал за выпуском коллаборацией EHT в 2019 году первого изображения черной дыры под названием M87 * в центре более далекой галактики Мессье 87.

Две черные дыры выглядят поразительно похожими, хотя черная дыра нашей галактики более чем в тысячу раз меньше и менее массивна, чем M87* [2]. «У нас есть два совершенно разных типа галактик и две очень разной массы черные дыры, но края этих черных дыр выглядят поразительно похожими», — говорит Сера Маркофф, сопредседатель Научного совета EHT и профессор теоретической астрофизики в Университете г. Амстердам, Нидерланды. 

«Это говорит нам о том, что общая теория относительности управляет этими объектами вблизи, и любые различия, которые мы видим дальше, должны быть связаны с различиями в материале, который окружает черные дыры».

Это достижение было значительно сложнее, чем для M87*, хотя Sgr A* гораздо ближе к нам. Ученый EHT Чи-Кван (ЧК) Чан из Обсерватории Стюарда и Департамента астрономии и Института науки о данных Университета Аризоны, США, объясняет: «Газ в окрестностях черных дыр движется с той же скоростью — почти со скоростью света — вокруг Sgr A* и M87*. Но там, где газу требуется от нескольких дней до нескольких недель, чтобы совершить оборот вокруг большего M87*, в гораздо меньшем Sgr A* он совершает полный оборот за считанные минуты. Это означает, что яркость и структура газа вокруг Sgr A* быстро менялись, пока коллаборация EHT наблюдала за ним — это вроде попытки сделать четкий снимок щенка, который быстро гоняется за своим хвостом».

Исследователям пришлось разработать новые сложные инструменты, которые учитывали бы движение газа вокруг Sgr A*. В то время как M87* была более легкой и устойчивой целью, и почти все изображения выглядели одинаково, это не относится к Sgr A*. Изображение черной дыры Sgr A* представляет собой среднее значение различных изображений, извлеченных командой, и, наконец, впервые показывает гиганта, скрывающегося в центре нашей галактики.

Такое событие стало возможным благодаря изобретательности более 300 исследователей из 80 институтов по всему миру, которые вместе составляют коллаборацию EHT. В дополнение к разработке сложных инструментов для решения проблем с визуализацией Sgr A*, команда усердно работала в течение пяти лет, используя суперкомпьютеры для объединения и анализа своих данных, одновременно собирая беспрецедентную библиотеку смоделированных черных дыр для сравнения с наблюдениями.

Ученые особенно взволнованы тем, что, наконец-то, получили изображения двух черных дыр очень разных размеров, что дает возможность понять, как они сравниваются и контрастируют. Они также начали использовать новые 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 различия между этими двумя сверхмассивными черными дырами, чтобы получить новые ценные сведения о том, как работает этот важный процесс», — сказал ученый EHT Кейити Асада из Института астрономии и астрофизики Академии Синика, Тайбэй. «У нас есть изображения двух черных дыр — одного на большом конце и другого - на малом конце сверхмассивных черных дыр во Вселенной — так что мы можем пойти намного дальше в тестировании того, как гравитация ведет себя в этих условиях, более экстремальных, чем когда-либо прежде».

Прогресс в области EHT продолжается: в марте 2022 года в рамках крупной наблюдательной кампании было задействовано больше телескопов, чем когда-либо. Продолжающееся расширение сети EHT и значительные технологические обновления позволят ученым в ближайшем будущем делиться еще более впечатляющими изображениями и видеороликами черных дыр.