Опубликован снимок черной дыры в центре нашей галактики

12 мая на одновременно проведенных по всему миру пресс-конференциях астрономы опубликовали первое в истории изображение расположенного в центре Млечного пути компактного радиоисточника Стрелец А*. Снимок доказывает, что он действительно является сверхмассивной черной дырой.

На протяжении многих лет ученые наблюдали обращение звезд вокруг какого-то невидимого, компактного и очень массивного тела в центре Млечного Пути. Этот объект получил название Стрелец А*. Измерения показали, что его масса превосходит массу Солнца в четыре миллиона раз. За годы наблюдений ученые накопили много свидетельств, указывающих на то, что он представляет собой сверхмассивную черную дыру. Но им требовалось решающее доказательство.

Проблема заключалась в том, что центр Млечного пути закрыт плотными облаками, делающими невозможным его наблюдения в видимом диапазоне. Поэтому исследователи обратились к возможностям радиоастрономии.

Задача съемки Стрельца А* была возложена на международную коллаборацию «Телескоп Горизонта Событий» (EHT). Она объединила свыше 300 ученых, 13 научных институтов и восемь крупнейших радиообсерваторий Земли, расположенных на четырех континентах. В 2017 году они наблюдали центр Млечного пути в течение многих дней. Данные накапливались на протяжении многих часов подряд, подобно тому, как это происходит во время длинных экспозиций с фотокамерой. Затем они обрабатывались при помощи суперкомпьютера.

Напомню, что в 2019 году EHT опубликовала историческое изображение черной дыры, находящейся в центре галактики М87. Казалось бы, съемка намного ближе расположенного Стрельца А* являлась намного более простой задачей и мы уже давно должны были увидеть ее снимок. Но это не так.

Дело в том, что масса черной дыры в центре М87 составляет 6.5 млрд масс Солнца. Таким образом она в 1500 раз массивнее Стрельца А*. Измерения показали, что газ в окрестности обеих черных дыр движется с одинаковой скоростью, почти равной скорости света. Но на то, чтобы совершить один оборот вокруг намного большей по размеру дыры в центре галактики M87, ему требуется от нескольких дней до нескольких недель. В свою очередь, газ совершает один оборот вокруг Стрельца А* всего за несколько минут. Из-за этого его яркость и структура время наблюдений на EHT менялась очень быстро, что серьезно усложняло задачу получения изображения.

Поэтому, исследователям пришлось разработать новые сложные алгоритмы и программы, чтобы промоделировать движения газа вокруг Стрельца А*. Изображения черной дыры усреднялись по многим различным индивидуальным визуализациям, пока наконец EHT не удалось впервые выявить тень гигантского монстра, затаившегося в центре нашей Галактики.

Так что же запечатлено на снимке EHT? Хоть мы и не можем видеть саму черную дыру, так как она действительно абсолютно черная, ее выдает окружающий светящийся газ. Благодаря этому, мы наблюдаем темную центральную область (называемую тенью), окруженную яркой кольцеобразной структурой. Изображение сформировано световыми лучами, искривленными мощной гравитацией Стрельца А*. По словам исследователей, они были поражены тем, насколько точно размер кольца согласуется с предсказаниями Общей теории относительности Эйнштейна (ОТО).

Также можно обратить внимание, что несмотря на существенную разницу в массе, снимок Стрельца А* напоминает изображение дыры в центре галактики М87. Это говорит о том, что они подчиняются правилам ОТО, а любые видимые отличия обусловлены окружающим их веществом.

Теперь в распоряжении астрономов имеются изображения двух черных дыр очень разных размеров. Это дает возможность проводить сравнения и использовать их для тестирования теорий и моделей поведения газа в окрестностях сверхмассивных черных дыр. Подобные процессы еще далеки от полного понимания, но, по всей видимости, именно они играют ключевую роль в образовании и эволюции галактик.

Также стоит отметить, что проект EHT продолжает развиваться и к нему присоединяются новые обсерватории. Дальнейшее расширение сети телескопов и работы по их техническому усовершенствованию должны позволить астрономам уже в ближайшем будущем получить еще более впечатляющие изображения и, возможно, даже видео о черных дырах.

Источник