Европейская южная обсерватория (ESO) и телескоп горизонта событий (EHT) только что закончили пресс-конференцию, где, как мы и думали, показали фото черной дыры в центре млечного пути. Вот оно!
Какие новости для жителей Млечного пути несет это фото?
1. Теперь идея о том, что в центре нашей галактики сверхмассивная черная дыра — не хорошо обоснованное мнение, а факт.
— Были ли сомнения?
— Да, есть мнение о том что галактики и скопления галактик собираются в том месте где уже есть большая масса темной матери. Были проведены расчеты в пользу этого предположения и на счет центра Млечного пути. Но теперь у нас есть фото, где отчетливо (как на камере андроида) видна тень горизонта событий, стало быть, темная материя тут не причем.
2. Черная дыра и газ вокруг нее вращаются. Для того чтобы правильно сопоставить миллионы снимков в один нужно было определить направление вращения и дыры и газа вокруг.
Оказалось, дыра смотрит на нас осью своего вращения, так же как и газ вокруг нее. Это значит, что джет — поток частиц и излучения по оси вращения дыры летит прямо на нас. И это отличная новость для физиков и режиссеров истеричных фильмов-катастроф.
3. Черные дыры существуют и пока что полностью согласуются с теорией относительности.
— Были ли сомнения?
— Первый снимок черной дыры в центре галактики М87 был сделан не так давно — в 2019 году. Но один раз — не факт (а не то что вы подумали). Факт — объективное и повторяемое. Вот снимки черных дыр уже повторяемое явление, что уже ближе к факту. Тем более, радиус горизонта событий и скорость вращения газа совпадают с предсказаниями теории относительности.
— Хорошо ли это?
— С одной стороны — хорошо, ведь теория относительности самая экспериментально доказанная теория человечества продолжает укореняться как неотъемлемая часть пазла теории всего. С другой — более новым теориям не на что опереться. Сама теория относительности опиралась на ошибки теории Ньютона. Теперь нам нужны квантовые теории гравитации. Их развитию помогли бы обнаруженные проблемы теории Эйнштейна, а их в экспериментах пока что нет.
Как выглядит наша черная дыра и чем отличается от М87?
1. Масса Стрелец А* (так называется объект в центре нашей галактики, Sagittarius A*, Sgr A*) 4,2 миллиона Солнечных масс, а размер горизонта событий сравним с орбитой Меркурия.
Однако, ее размер для телескопов всего 52 миллионные доли угловой секунды, что потребовало соединить телескопы по всей Земле для создания самой большой разрешающей способности из возможных для наземной техники.
Расстояние до Sgr A* — 27 тысяч световых лет.
М87 в 1500 раз более массивная и 2000 раз более далекая черная дыра.
2. В отличие от М87 вокруг Стрельца А* газ вращается на околосветовых скоростях, что приводит к разнице между любыми двумя фото тени черной дыры.
Центр нашей галактики как котенок — все радуются когда видят фото, но застать его на одном месте хотя бы на секунду невозможно.
Чтобы решить эту проблему была создана модель вращения, которая распознавала в какой именно фазе находится изображение с данной фотографии. Фотографии заняли 6000 терабайт и обрабатывались суперкомпьютером в Бостоне.
3. В остальном, фотографии получись очень похожими, что подтверждает мысль об одинаковых законах физики во всей вселенной. Никто не сомневался, но лишнее подтверждение греет сердца ученых.
Еще немного информации о телескопе горизонта событий
Телескоп судного дня (зачеркнуто), горизонта событий — объединение из восьми обсерваторий, расположенных максимально далеко друг от друга для повышения общей разрешающей способности.
Сейчас в комплексе уже одиннадцать телескопов, но для фото центра Млечного пути использовались базовые восемь.
Земля постоянно вращается, поэтому для непрерывного наблюдения в течении нескольких лет необходимо было группировать каждый час телескопы в активные пары, линия между которыми составляла главный размер объединенного телескопа.
Над проектом трудились около трехсот ученых. На конференции показали коллаж с фотографиями, наверное, главных лиц проекта… Заметно, что некоторые лица заменены на изображения нашей и других галактик, что наводит на мысли о некотором вкладе инопланетян-рептилоидов в работу… Опять!
Комментарии (25)
CaptainFlint
20.05.2022 15:41+5Оказалось, дыра смотрит на нас осью своего вращения, так же как и газ вокруг нее. Это значит, что джет — поток частиц и излучения по оси вращения дыры летит прямо на нас.
Учитывая, что изображение получилось немного «сплюснутым», то, наверное, всё-таки не прямо на нас, а под углом. А учитывая линзирование аккреционного диска, может быть, даже под довольно большим углом. Хотя да, явно не 90 градусов, и это очень странно; я считал, что центральные ЧД галактик всегда вращаются плюс-минус в той же плоскости, что и сама галактика. Интересно, чем вызвано такое отклонение.
MishaRash
21.05.2022 02:06Насколько я помню, EHT достаточно уверен, что ориентация аккреционного диска близка к плоскости, перпендикулярной линии зрения. А вот спин/момент импульса чёрной дыры по данным измерить напрямую не получается, но предполагается, что он перпендикулярен плоскости внутренней части диска, потому что в симуляциях по-другому (пока) не получается.
MishaRash
21.05.2022 03:32+2Кроме того, я слышал, что Sgr A* аккрецирует (поглощает) необычно мало материи. Вследствие этого мощность джета должна быть низкой.
Точно известно, что и масса чёрной дыры относительно мала. Поэтому, скорее всего, область её влияния не так велика в масштабах Галактики. Недавние исследования показывают, что в формировании Млечного пути были очень важны слияния с меньшими галактиками. Можно предположить, что именно они изменили ориентацию диска, в значительно меньшей степени повлияв на центральную чёрную дыру.
CaptainFlint
21.05.2022 12:24Да, я тоже сразу подумал о всяких катаклизмах типа слияниях галактик. Но интересно, есть ли конкретная информация по этому поводу. Надо будет попробовать поискать.
dmitry78
20.05.2022 15:59Думаю, что раз это все-таки визуализация аккреционного диска, то: ЧД может вращатся, а может и не вращаться - закручивается падающая материя. Поясню: почему материя должна падать в (фиг знает что) по угловому вращению объекта, а не со своей траектории? Своя масса (и инерция) у нее (впадающей материи) не обнулилась до попадения за горизонт событий .
Что-бы голова не пухла - по моему, лучше всего эту свистопляску описал Р. Желязны, в "9 принцев Амбера" там и приколы со временем, и червоточины в пространстве - все доступным языком, описание "дворов хаоса"
CaptainFlint
20.05.2022 16:14+2Поясню: почему материя должна падать в (фиг знает что) по угловому вращению объекта, а не со своей траектории?
Потому что расчёты показывают, что это устоявшаяся конфигурация, а остальные варианты нестабильны. Детально всю эту физику я не знаю, но, например, гуглится вот такое.
Shkaff
20.05.2022 17:20+6Поясню: почему материя должна падать в (фиг знает что) по угловому вращению объекта, а не со своей траектории?
Она начинает падать по своей траектории. Но аккреционный диск такой плотный, что он фактически затягивает в себя всю материю на других траекториях.
Должен ли аккреционный диск совпадать по вращению с вращением ЧД? В принципе, не обязательно. Но ЧД влияет на диск за счет явления frame dragging (пространство-время закручивается вокруг ЧД из-за ее вращения). Соответственно, если моменты импульса диска и ЧД не совпадают, будет возникать прецессия и сложная динамика диска. В целом, при больших различиях в моментах, диск может распадаться на несколько дисков, сложно взаимодействующих друг с другом.
MishaRash
21.05.2022 02:09Да, но в симуляциях (пока) вроде получается, что самая внутренняя часть диска ориентируется своей плоскостью перпендикулярно направлению вращения чёрной дыры. По этому EHT и делает предварительные выводы о моменте импульса ЧД, напрямую измерить его по текущим данным слишком сложно.
Shkaff
22.05.2022 12:51Это в целом логично: изначально ЧД и звезды вокруг образовались из одного газа. Газ вращался в одной плоскости как-то. Потом возникла ЧД и логично, что она продолжила вращаться в той же плоскости. Потом сформировался аккреционный диск, и, опять же, большая часть вещества попадала из плоскости вращения галактики.
MishaRash
21.05.2022 02:23+1Насколько я слышал, утверждение о том, что чётко видно горизонт - это небольшое преувеличение.
Радиус Шварцшильда для Sgr A* около 12 млн км, а радиус дыры в центре изображения около 50 млн км. Теперь мы знаем, что масса заключена внутри этого. Безусловно, это порядка на 3-4 более сильное ограничение, чем было известно по орбитам звёзд, за которые дали часть Нобелевской премии 2020.
Как докладывал Рамеш Нараян в понедельник, этого всё ещё не совсем достаточно, чтобы утверждать о чёрной дыре безоговорочно. Но известных альтернатив нет - если бы там был объект промежуточного радиуса с отражающей или "чёрной" поверхностью, он был сиял достаточно ярко, чтобы мы это уже заметили. Так что это может быть не совсем чёрная дыра, но что-то ещё более экзотическое.
dmitry78
21.05.2022 17:50"Наблюдаемое событие" произошло 27 тысяч лет назад, время наблюдения как я понял 5 лет, время поглощения ЧД "звезды-жертвы" может занять сотни тысяч, или миллионы лет. Интересно было бы посмотреть "что там сейчас".
А еще, ЧД могла пройти на скорости через скопление межзвездного газа (ну суперскопления) не по своей оси вращения, соотвественно что-то там будет крутится по-другому
Охх - в общем, есть "точечный источник массы" - с какой стороны прилетело, так "по экватору" и будет крутится, прилетит с другой стороны - будет падать по другой орбите, да вместе будет винегрет с устаканиванием в более массивную орбиту - а сама ЧД просто тусит в пространстве, никого не трогает - они сами пришли
комета "Шумейкера — Леви" на Юпитер падала не на "экватор" Юпитера" (и не в одну точку) - хотя масса Юпитера и обломков кометы различаются на порядки
QtRoS
21.05.2022 21:552000 раз более далекая черная дыра
Странно, расстояние на три порядка больше, а качество итогового изображения такое же. Кто-то может по-простому объяснить почему?
PereslavlFoto
21.05.2022 23:06-2Потому что это не фотография, а рисунок, построенный по математической модели на основе множества измеренных и записанных радиоволн.
dfgwer
22.05.2022 06:27+1В 2000 раз дальше, означает что линейные размеры в 2000 раз меньше.
В 1500 раз более массивная, означает что линейные размеры в 1500 раз больше. Для черных дыр, радиус зависит от массы в первой степени.
В поделить на 2000 и умножить на 1500, выходит 0.75 углового размера.QtRoS
22.05.2022 13:04В целом принимается, хоть и с поправкой на то, что масса сферы растет быстрее, чем видимый размер
dfgwer
22.05.2022 18:07R=Gm/c^2
R — радиус ЧД, Шварцильда
G — гравитационная постоянная
m — масса ЧД
с — скорость света
Это формула радиуса черной дыры, из которой следует линейная зависимость радиуса от массы.
Vizmaros
23.05.2022 09:47Что-ж, мы узнали что Стрелец A* смотрит достаточно близко на нас. Вопрос в другом, будет-ли он сохранять это направление?
PereslavlFoto
ЭТО БЫЛ НЕ ТЕЛЕСКОП С ЛИНЗАМИ. Это радиотелескоп. Он не создаёт изображение, а создаёт запись радиоволн.
ПОЛУЧИЛАСЬ НЕ ФОТОГРАФИЯ. Это изображение, построенное в 2022 году при помощи математической модели, опираясь на записи радиоволн, сделанные в 2017 году.
MishaRash
В слове "радиотелескоп" всё же есть "телескоп".
Кроме того, в понедельник я был на серии коротких докладов (5-10 минут) в Гарварде, посвящённой этому открытию, и один из них доказывал, что всё же фотография. Основные аргументы, насколько запомнил: у фото нет чёткого определения, это скорее класс объектов; изображения теней к нему относят; современные цифровые фотографии (например, в смартфонах) тоже достраиваются математическими моделями и тоже не мгновенно. Думаю, аналогично можно заявить, что всё же изображение.
Хотя я не считаю, что эти терминологические вопросы самые важные и споры о них очень полезны.
PereslavlFoto
То есть оптические линзы всё-таки были? Они помогли работать с радиоволнами?
MishaRash
Оптических линз не было. Центр Млечного пути находится за настолько большой массой пыли, что его невозможно наблюдать в видимом (или ультрафиолетовом) диапазоне.
По этому поводу в том докладе аргумент тоже был: инфракрасные или ультрафиолетовые изображения в псевдоцветах также часто относят к фотографиям, и даже бытовые камеры часто имеют чувствительность за пределами видимого спектра.
PereslavlFoto
ИК-лучи проходят через линзы объектива. А вот у радиотелескопа никакого объектива с линзами нету, поэтому нету и фотографий.
MishaRash
Радиотелескопы обычно фокусируют излучение отражающими поверхностями, аналогично зеркалам в телескопах-рефлекторах для более коротких волн, близких к видимому свету. Насколько я помню, среди крупнейших телескопов сейчас уже нет рефракторов (тех, которые используют только линзы). Кроме того, зеркала используются и в некоторых фотокамерах.
SergeyMax
Ну фотография - это тоже в каком-то смысле запись радиоволн в диапазоне 100 ТГц.