Можно ли увидеть черную дыру
Такое название она получила из-за того, что поглощает свет, но не отражает его как другие объекты. На самом деле фактов про черные дыры существует множество, и о некоторых самых интересных мы сегодня расскажем. До относительно недавнего времени считалось, что черная дыра в космосе всасывает в себя все, что рядом с ней находится или пролетает: планеты мусор, но, недавно ученые стали утверждать - содержимое через некоторое время «выплевывается» обратно, только совершенно в другом виде. Если вас интересуют черные дыры в космосе интересные факты о них мы сегодня расскажем подробнее.
Существует ли угроза для Земли?
Есть две черные дыры, которые могут представлять реальную угрозу нашей планете, но находятся они, к счастью, для нас далеко на расстоянии примерно 1600 световых лет. Ученые смогли обнаружить эти объекты только потому, что находились они вблизи Солнечной Системы и специальные приборы, улавливающие рентгеновские лучи, смогли их увидеть. Есть предположение, что огромная сила гравитации способна повлиять на черные дыры таким образом, что они сольются в одну.
Вряд ли кто-то из современников сможет застать тот момент, когда эти таинственные объекты исчезнут. Настолько медленно происходит процесс гибели дыр.
Черная дыра - это звезда в прошлом
Как образуются черные дыры в космосе ? Звезды имеют внушительный запас термоядерного топлива, из-за чего они и светятся так ярко. Но все ресурсы заканчиваются, и звезда охлаждается, постепенно теряя свое свечение и превращаясь в черного карлика. Известно, что в остывшей звезде происходит процесс сжатия, в итоге она взрывается, а ее частицы разлетаются на огромные расстояния в космосе, притягивая соседние объекты, тем самым увеличивая размер черной дыры.
Самое интересное про черные дыры в космосе нам еще предстоит изучить, но удивительно, плотность ее, несмотря на внушительные размеры, может равняться плотности воздуха. Это говорит о том, что даже самые крупные объекты космоса могут иметь такой же вес, как воздух, то есть быть невероятно легкими. Вот как появляются черные дыры в космосе .
Время в самой черной дыре и возле течет очень медленно, поэтому объекты, пролетающие рядом замедляют свое движение. Причиной всему огромная сила гравитации, еще более удивительный факт, все процессы, происходящие в самой дыре, имеют невероятную скорость. Допустим, если наблюдать за тем как выглядит черная дыра в космосе , находясь за границами всепоглощающей массы, кажется, что все стоит на месте. Однако стоит только попасть внутрь объекту, его в мгновение бы разорвало. Сегодня нам показывают, как выглядит черная дыра в космосе фото , смоделированное специальными программами.
Определение черной дыры?
Теперь мы знаем откуда берутся черные дыры в космосе . Но что в них еще особенного? Сказать, что черная дыра - это планета или звезда невозможно априори, потому что это тело не газовое и не твердое. Это объект, который способен искажать не только ширину, длину и высоту, но и временную шкалу. Что совершенно не поддается физическим законам. Ученые утверждают, что время в районе горизонта пространственной единицы может двигаться вперед и назад. Что находится в черной дыре в космосе невозможно себе представить, световые кванты, попадающие туда, умножаются в несколько раз на массу сингулярности, этот процесс увеличивает мощь гравитационной силы. Поэтому, если взять с собой фонарик и отправиться черную дыру, светиться он не будет. Сингулярность - точка, в которой все стремится к бесконечности.
Структура черной дыры - это сингулярность и горизонт событий. Внутри сингулярности физические теории полностью теряют свой смысл, поэтому до сих пор она остается загадкой для ученых. Пересекая границу (горизонт событий), физический объект теряет возможность вернуться. Мы знаем далеко не все о черных дырах в космосе , но интерес к ним не угасает.
Черные дыры – пожалуй, самые таинственные и загадочные астрономические объекты в нашей Вселенной, с момента своего открытия привлекают внимание ученых мужей и будоражат фантазию писателей-фантастов. Что же такое черные дыры и что они из себя представляют? Черные дыры – это погаснувшие звезды, в силу своих физических особенностей, обладающие настолько высокой плотностью и настолько мощной гравитацией, что даже свету не удается вырваться за их пределы.
История открытия черных дыр
Впервые теоретическое существование черных дыр, еще задолго до их фактического открытия предположил некто Д. Мичел (английский священник из графства Йоркшир, на досуге увлекающийся астрономией) в далеком 1783 году. По его расчетам, если наше взять и сжать (говоря современным компьютерным языком — заархивировать) до радиуса в 3 км., образуется настолько большая (просто огромная) сила гравитации, что даже свет не сможет ее покинуть. Так и появилось понятие «черная дыра», хотя на самом деле она вовсе не черная, на наш взгляд более подходящим был бы термин «темная дыра», ведь имеет место именно отсутствие света.
Позже, в 1918 году о вопросе черных дыр в контексте теории относительности писал великий ученый Альберт Эйнштейн. Но только в 1967 году стараниями американского астрофизика Джона Уиллера понятие черных дыр окончательно завоевало место в академических кругах.
Как бы там ни было, и Д. Мичел, и Альберт Эйнштейн, и Джон Уиллер в своих работах предполагали только теоретическое существование этих загадочных небесных объектов в космическом пространстве, однако подлинное открытие черных дыр состоялось в 1971 году, именно тогда они впервые были замечены в телескоп.
Так выглядит черная дыра.
Как образуются черные дыры в космосе
Как мы знаем из астрофизики, все звезды (в том числе и наше Солнце) имеют некоторый ограниченный запас топлива. И хотя жизнь звезды может длиться миллиарды световых лет, рано или поздно этот условный запас топлива подходит к концу, и звезда «гаснет». Процесс «угасания» звезды сопровождается интенсивными реакциями, в ходе которых звезда проходит значительную трансформацию и в зависимости от своего размера может превратиться в белого карлика, нейтронную звезду или же черную дыру. Причем в черную дыру, обычно, превращаются самые крупные звезды, обладающие невероятно внушительными размерами – за счет сжимание этих самых невероятных размеров происходит многократное увеличение массы и силы гравитации новообразованной черной дыры, которая превращается в своеобразный галактический пылесос – поглощает все и вся вокруг себя.
Черная дыра поглощает звезду.
Маленькая ремарка – наше Солнце по галактическим меркам вовсе не является крупной звездой и после угасания, которое произойдет примерно через несколько миллиардов лет, в черную дыру, скорее всего, не превратиться.
Но будем с вами откровенны – на сегодняшний день, ученые пока еще не знают всех тонкостей образования черной дыры, несомненно, это чрезвычайно сложный астрофизический процесс, который сам по себе может длиться миллионы световых лет. Хотя возможно продвинуться в этом направлении могло бы обнаружение и последующее изучение так званых промежуточных черных дыр, то есть звезд, находящихся в состоянии угасания, у которых как раз происходит активный процесс формирования черной дыры. К слову, подобная звезда была обнаружена астрономами в 2014 году в рукаве спиральной галактики.
Сколько черных дыр существует во Вселенной
Согласно теориям современных ученых в нашей галактике Млечного пути может находиться до сотни миллионов черных дыр. Не меньшее их количество может быть и в соседней с нами галактике , до которой от нашего Млечного пути лететь всего нечего — 2,5 миллиона световых лет.
Теория черных дыр
Не смотря на огромную массу (которая в сотни тысяч раз превосходит массу нашего Солнца) и невероятной силы гравитацию увидеть черные дыры в телескоп было не просто, ведь они совсем не излучают света. Ученым удалось заметить черную дыру только в момент ее «трапезы» — поглощения другой звезды, в этот момент появляется характерное излучение, которое уже можно наблюдать. Таким образом, теория черной дыры нашла фактическое подтверждение.
Свойства черных дыр
Основное свойство черно дыры – это ее невероятные гравитационные поля, не позволяющие окружающему пространству и времени оставаться в своем привычном состоянии. Да, вы не ослышались, время внутри черной дыры протекает в разы медленнее чем обычно, и окажись вы там, то вернувшись обратно (если б вам так повезло, разумеется) с удивлением бы заметили, что на Земле прошли века, а вы даже состариться не успели. Хотя будем правдивы, окажись внутри черной дыры вы вряд ли бы выжили, так как сила гравитации там такая, что любой материальный объект просто разорвала бы даже не на части, на атомы.
А вот окажись вы даже поблизости черной дыры, в пределах действия ее гравитационного поля, то вам тоже пришлось бы не сладко, так как, чем сильнее вы бы сопротивлялись ее гравитации, пытаясь улететь подальше, тем быстрее бы упали в нее. Причинной этому казалось бы парадоксу является гравитационное вихревое поле, которым обладают все черные дыры.
Что если человек попадет в черную дыру
Испарение черных дыр
Английский астроном С. Хокинг открыл интересный факт: черные дыры также, оказывается, выделяют испарение. Правда это касается только дыр сравнительно небольшой массы. Мощная гравитация около них рождает пары частиц и античастиц, один из пары втягивается дырой внутрь, а второй исторгается наружу. Таким образом, черная дыра излучает жесткие античастицы и гамма- . Это испарение или излучение черной дыры было названо на честь ученого, открывшего его – «излучение Хокинга».
Самая большая черная дыра
Согласно теории черных дыр в центре почти всех галактик находятся огромные черные дыры с массами от нескольких миллионов до нескольких миллиардом солнечных масс. И сравнительно недавно учеными были открыты две самые большие черные дыры, известные на сегодняшний момент, они находятся в двух близлежащих галактиках: NGC 3842 и NGC 4849.
NGC 3842 – самая яркая галактика в созвездии Льва, от нас находится на расстоянии 320 миллионов световых лет. В центре нее иметься огромная черная дыра массой в 9,7 миллиарда солнечных масс.
NGC 4849 – галактика в скопление Кома, на расстоянии 335 миллионов световых лет от нас может похвалится не менее внушительной черной дырой.
Зоны действия гравитационного поля этих гигантских черных дыр, или говоря академическим языком, их горизонт событий, примерно в 5 раз больше дистанции от Солнца до ! Такая черна дыра скушала бы нашу солнечную систему и даже не поперхнулась бы.
Самая маленькая черная дыра
Но есть в обширном семействе черных дыр и совсем маленькие представители. Так самая карликовая черная дыра, открытая учеными на настоящий момент по своей массе всего лишь в 3 раза превосходит массу нашего Солнца. По сути это теоретический минимум, необходимый для образования черной дыры, будь та звезда чуть меньше, дыра бы не образовалась.
Черные дыры — каннибалы
Да, есть такое явление, как мы писали выше, черные дыры являются своего рода «галактическими пылесосами», поглощающими все вокруг себя, и в том числе и… другие черные дыры. Недавно астрономами было обнаружено поедание черной дыры из одной галактике еще большой черной обжорой из другой галактики.
- Согласно гипотезам некоторых ученых черные дыры являются не только галактическими пылесосами, всасывающими все в себя, но при определенных обстоятельствах могут и сами порождать новые вселенные.
- Черные дыры могут испаряться со временем. Выше мы писали, что английским ученым Стивеном Хокингом было открыто, что черные дыры имеют свойство излучение и через какой-то очень большой отрезок времени, когда поглощать вокруг будет уже нечего, черная дыра начнет больше испарять, пока со временем не отдаст всю свой массу в окружающий космос. Хотя это только предположение, гипотеза.
- Черные дыры замедляют время и искривляют пространство. О замедлении времени мы уже писали, но и пространство в условиях черной дыры будет совершенно искривлено.
- Черные дыры ограничивают количество звезд во Вселенной. А именно их гравитационные поля препятствуют остыванию газовых облаков в космосе, из которых, как известно, рождаются новые звезды.
Черные дыры на канале Discovery, видео
И в завершение предлагаем вам интересный научно-документальный фильм о черных дырах от канала Discovery
В среду ночью 120 астрономов из 8 обсерваторий на четырех континентах начали первую попытку сделать фотографию черной дыры. Съёмка началась 5 апреля и продлится до 14 апреля этого года. Объектом наблюдения стали окрестности двух сверхмассивных черных дыры, одна в центре нашего Млечного Пути, другая в соседней галактике Messier 87. Первая близко, но маленькая в диаметре, вторая очень далеко, но громадная. Чью лучше разглядят - пока вопрос. Ближайшая к нам Стрелец A* (Sagittarius A*) находится в центре нашей галактики Млечного Пути на расстояние в 26 тысяч световых лет. Дальняя в 6 миллиардов раз больше массы нашего светила, поэтому горизонт событий вокруг неё больше. Стрелец А* массой в 1,5 тысячи раз меньше и умещается в пространстве, меньшем, чем объем внутри орбиты Меркурия.
В чем важность наблюдения объясняет Гопал Нараянан, профессор-исследователь астрономии в Университете Массачусетса в Амхерсте: «В основе общей теории относительности Эйнштейна лежит представление о том, что квантовая механика и общая теория относительности могут быть объединены, что существует великая, единая теория фундаментальных понятий. Горизонт событий черной дыры - именно то место, где это возможное объединение лучше всего изучать". Результаты мы узнаем только в 2018 году, когда компьютеры обработают полученные данные. В конце поста есть предполагаемое изображение, которое мы должны увидеть, если верна теория Энштейна.
Для наблюдения за горизонтами событий из разрозненных радиотелескопов, рассматривающих каждый свой участок неба, астрономы создали виртуальный радиотелескоп размером с Землю. 8 обсерваторий в 6 территориальных точках ведут съемку. 
В проекте участвуют Обсерватория Массачусетского технологического института (ведущая организация), Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики, Объединенная обсерватория ALMA (Чили), Национальная радиоастрономическая обсерватория (NRAO), Институт радиоастрономии им. Макса Планка (Германия), Университет Консепсьона (Чили), Институт астрономии и астрофизики при Центральной академии Тайваня (ASIAA, Тайвань), Национальная астрономическая обсерватория Японии (NAOJ) и Обсерватория Онсала (Швеция). Объединение радиотелескопов важно для наблюдения быстротекущих процессов во Вселенной, к которым относятся, например, взрывы сверхновых звезд и потоки космического излучения, а также для детальных изучений мелких удаленных космических объектов, таких, как черная дыра Стрелец A*. Возможности наиболее мощных оптических телескопов ограничены при наблюдении даже самых массивных объектов, а черные дыры являются чрезвычайно компактными.
Связывая воедино мощности радиотелескопов, расположенных в разных частях земного шара, ученые астрономы получили возможность рассмотреть крайне далекие космические объекты с четкостью, в два миллиона раз превышающей остроту человеческого зрения. Будь у человека такое зрение он бы увидел лежащие на Луне грейпфрут или компакт-диск.
К запуску этого «виртуального» телескопа под названием Event Horizon Telescope привело развитие технологий интерферометрии с длинной базой (Very Long Baseline Interferometry, VLBI) в течение последних двадцати лет. По этой же модели работает крупнейший миллиметровый радиотелескоп мира – обсерватория Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) на высокогорном плато Чахнантор в Чили и он тоже участвует в проекте. В проекте EHT с 5 по 14 апреля VLBI-технология превращает все подключенные к ней телескопы в огромный телескоп, размером с нашу планету. Были объединены мощности самых чувствительных радио-обсерваторий мира в Чили, Испании, Калифорнии, Аризоне, на Гавайских островах и на южном полюсе Земли. Крупнейшая из них - вышеупомянутая ALMA, - состоит из 54 параболических антенн 12-метрового диаметра и 12 тарелок диаметром 7 метров.
Еще одна интригующая идея, которую можно изучить в этом эксперименте, - это так называемый «информационный парадокс». Это явление - предсказание Стивена Хокинга о том, что материя, попавшая в черную дыру, не может быть потеряна за пределами известной вселенной, что она должна каким-то образом течь обратно. Вот увидеть как она течет и хотят астрономы. Энергия или информация покидающая чёрную дыру посредством излучения Хокинга, представляет собой квантовый эффект. Ученые регулярно видят истечение больших плазменных струй из центра галактик, где предполагаются или есть черные дыры. Если связь черных дыр и этих струй есть (либо другие утечки информации и энергии), то истинные горизонты событий в строгом смысле у сколлапсировавших объектов в нашей Вселенной не формируются.
Прав ли Эйнштейн
Увидеть саму черную дыру нельзя, а вот падающее в нее вещество - можно. Пыль, газ и ближайшие звезды создают вокруг черных дыр область высоких энергий, или так называемый, аккреционный диск , в котором материя сжимается и закручивается, как в воронке, и разогревается. Благодаря высоким энергиям вещество начинает ярко светиться поблизости от «горизонта событий» - рубежа, после которого черная дыра никакого излучения и информации от себя не отпускает. Таким образом мы видим изображение «поедаемой» черной дырой материи, некую тень черной дыры.Современная стандартная космологическая модель ΛCDM («Лямбда-СиДиЭм») предполагает, что общая теория относительности является правильной теорией гравитации на космологических масштабах и наше местоположение во Вселенной никак особенно не выделяется, то есть на достаточно большом масштабе Вселенная выглядит одинаково во всех направлениях (изотропность) и из каждого места (однородность). Это тоже может быть подтверждено или опровергнуто.
Черные дыры объединяют в себе свойства, описываемые двумя основными физическими теориями нашего времени – теорией общей относительности (теория больших структур) и квантовой механикой (теория малых расстояний). Огромная масса черной дыры требует применения общей теории относительности для описания искривления пространства-времени, вызванного ею. Но малые размеры черной дыры и внутренние процессы требуют использования квантовой механики. До сих пор не удалось совместить обе эти теории. Объединение теорий приводит к неестественным уравнениям – например, из них следует бесконечная плотность черной дыры. Ранее в 2015 году телескоп Event Horizon Telescope (EHT) уже измерил магнитные поля в окрестностях этой черной дыры, но их структура была крайне необычной – сила магнитного поля в отдельных регионах диска менялась каждые 15 минут, а его конфигурация была очень разной в разных уголках.
Согласно некоторым выкладкам общей теории относительности Альберта Эйнштейна, на снимках мы сможем увидеть «полумесяц» света, окружающего абсолютно черную «каплю». Этот свет излучается материей прямо перед тем моментом, когда она пройдет через границу горизонта событий черной дыры. На горизонте событий Стрельца А* ученые предполагают увидеть множество вспышек. Эти точечные вспышки периодически генерируются там с высокой частотой - раз в день. На основе прошлых наблюдений несколько обсерваторий наблюдали нечто похожее на вспышки - осветление выбросов из Стрельца А*. В результате нынешних исследований астрономы получат возможность отслеживать их происхождение и смотреть за процессом их уменьшения.
При удачном развитии событий горячие точки станут маркером структуры временного пространства в этой сильной гравитационной области. «Это открывает двери к возможности проведения томографии временного пространства - эти пятна передвигаются, они возникают в различных областях наблюдения», - сказал ранее на презентации EHT Эвери Бродерик, доцент кафедры физики и астрономии в Университете Ватерлоо. «Во вселенной есть только два места, где можно изучить сильную гравитацию в больших, очень больших масштабах и вокруг компактных объектов», - напоминает он.
Если мы увидим нечто, в корне отличающееся от того, что мы ожидаем, физикам придется пересмотреть, к примеру, теорию гравитации.
Первые снимки черной дыры, которые сможем увидеть и мы с вами, появятся не раньше 2018 года. А тем временем, посмотрим на то, что мы сможем приблизительно увидеть на этих снимках, построенных в результате компьютерного моделирования.
Объединение данных и создание общей картины с использованием измерений телескопа горизонта событий является некорректной задачей, потому что каждый из результатов содержит бесконечное количество возможных изображений, объясняющих полученные данные. Задача астрономов состоит в том, чтобы найти объяснение, которое учитывает эти предварительные предположения, при этом удовлетворяя наблюдаемым данным. Угловое разрешение телескопа, необходимое для получения достаточного объема данных, требует преодоления многих проблем и затрудняют однозначную реконструкцию изображения. Например, при наблюдаемых длинах волн быстро изменяющиеся неоднородности в атмосфере вносят погрешности измерения. Надежные алгоритмы, которые способны восстанавливать изображения в режиме тонкого углового разрешения, ищутся постоянно.
Пока что задачу очистки, интерпретации и сведения полученных данных в одно изображение с высокой разрешающей способностью выполняет алгоритм CHIRP (Continuous High-resolution Image Reconstruction using Patch priors), разработанный группой ученых из Массачусетского технологического института. Однако если вы достаточно разбираетесь в физике и математике, то авторы CHIRP опубликовали для таких эрудитов простые онлайн-инструменты на сайте MIT , при помощи которых любой человек, обладающий навыками программирования, сможет создать и опробовать свой вариант алгоритма обработки данных от телескопа Event Horizon. Вдруг вы сможете увидеть проблему под совершенно нетрадиционным углом и предложить уникальный метод ее решения. Я правда не нашел информации о вознаграждении. Но может плохо искал.
В комплекте инструментов:
- Набор объединенных обучающих данных
- Набор измерений реальных данных
- Стандартизованный набор данных для тестирования алгоритмов восстановления изображений
- Интерактивная количественная оценка эффективности алгоритма на моделируемых тестовых данных
- Качественное сравнение производительности алгоритма при реконструкции реальных данных
- Онлайн-форма стенд для моделирования реалистичных данные, с использованием собственных параметров изображения и телескопа
Теги:
- черная дыра
- радиотелескоп
- вселенная
Черные дыры - таинственные, невероятно плотные и тяжелые; физика лишь начинает исследовать их свойства. Однажды угодив в их объятия, ничто, даже свет, не может из них вырваться.
Хотя своей загадочностью это удивительное явление будоражит воображение, ни одной черной дыры ни один человек никогда не видел. Если вы увидите картинку черной массы, искажающей вокруг себя пространственно-временной континуум, знайте - это просто иллюстрация.
Выглядит здорово, но это только картинка
Почему ни один астроном никогда непосредственно не наблюдал черную дыру
Самая большая проблема, которая встает на пути попыток обнаружить черные дыры, заключается в том, что даже самые массивные из них относительно невелики. Димитриос Псалтис, астрофизик из Университета Аризоны объясняет:
«Самая большая черная дыра в нашем небе находится в центре Млечного Пути. И сфотографировать ее - это примерно как снять компакт-диск на поверхности Луны».
Кроме того, из-за сильного гравитационного поля черные дыры, как правило, окружены другими яркими объектами, так что разглядеть их самих особенно трудно.
Поэтому, когда астроном ищет черную дыру, он даже не пытается получить ее изображение - вместо этого он ищет свидетельства того, что ее гравитационное поле и радиация взаимодействуют с другими объектами. Псалтис говорит:
«Мы обычно фиксируем орбиты звезд и скоплений газа, которые концентрируются вокруг темного участка неба, и стараемся измерить массу этого темного объекта. Если масса получается слишком большой для любого другого темного объекта, который мог бы там находиться, мы считаем это признаком черной дыры».
Впрочем, у нас есть косвенные изображения черных дыр
Одни из лучших изображений были получены в рентгеновской обсерватории Чандра, где работает Эдмондс. Он говорит:
«Трение и высокая скорость движения материи, из которой образуется черная дыра, становятся естественным источником рентгеновского излучения. А Чандра - космический телескоп, специально разработанный для регистрации таких лучей».
Так, обсерватория Чандра задокументировала рентгеновские всплески, образовавшиеся при слиянии двух галактик примерно в 26 млн световых лет от Земли. Астрофизики подозревают, что их непосредственным источником была массивная черная дыра.
Рентгеновский диапазон: NASA / CXC / Университет Техаса / Е. Шлегель и др.; Оптический диапазон: NASA / STScI
Аналогично, малиновые пятна на этом снимке - области интенсивного рентгеновского излучения. Предполагается, что их источниками стали черные дыры, образовавшиеся при столкновении двух галактик (розовое и синее кольца).
NASA / CXC / IoA / А. Фабиан и др.
На этой анимации изображена самая крупная рентгеновская вспышка из области в центре Млечного Пути, где, как предполагается, находится массивная черная дыра. Зафиксирована телескопом Чандра.
NASA / CXC / Амхерст-колледж / Д. Хаггард и др.
А это та же рентгеновская вспышка, но с меньшим увеличением.
Общий вид участка неба, где была зафиксирована рентгеновская вспышка из центра Млечного Пути. (NASA / CXC / Амхерст-колледж / Д. Хаггард и др.
Мы видим гигантские струи материи - джеты, которые черные дыры выбрасывают в пространство
Это составное изображение (построенное путем объединения данных телескопа Хаббл и радиотелескопа), на котором видны струи материи и энергии, расходящиеся из центра галактики Геркулес. Они летят почти со скоростью света, иллюстрируя удивительную разрушительную силу космических объектов.
NASA / Телескоп Хаббл
На следующей фотографии видны огромные джеты, порожденные, как считается, черной дырой в центре галактики Центавр А, расположенной в 13 млн световых лет лет от Земли. Джеты длиннее самой галактики.
ESO / WFI (видимый диапазон); MPIfR / ESO /APEX / А. Вейсс и др. (микроволновое излучение); NASA /CXC / CfA / Р. Крафт и др. (рентгеновское излучение)
Астрономы наблюдают звезды, вращающиеся вокруг таинственных темных объектов, вероятнее всего, черных дыр
На этом видео показано движение звезд вблизи центра Млечного Пути на протяжении 16-летнего интервала, свидетельствующее о наличии там черной дыры.
Уже скоро мы можем увидеть настоящую черную дыру
Та часть черной дыры, которую можно запечатлеть - это ее горизонт событий, граница, попав за которую, ничто не может вырваться назад. Ученые предполагают, что он будет выглядеть, как показано на картинке: резкая граница между светом и тьмой.
NASA / JPL-Caltech
На иллюстрации выше сверхмассивная черная дыра в центре окружена поглощаемой ей материей, формирующей так называемый аккреционный диск. Этот диск образуется из пыли и газа, падающего на черную дыру под действием гравитации. Также показан исходящий поток высокоэнергетических частиц, который, как считается, получает энергию от вращения черной дыры.
На настоящей фотографии также может быть виден аккреционный диск, то есть вращающееся вокруг дыры яркое кольцо материи (когда в фильме «Интерстеллар» показывают черную дыру, мы видим именно аккреционный диск).
Интересно, что в ближайшие несколько лет ученые надеются подтвердить существование черной дыры в центре Млечного Пути - и определить, как она выглядит.
Это может стать возможно благодаря телескопу «Горизонт событий» - он представляет собой глобальную сеть датчиков, которые, по сути, составляют единый телескоп размером с нашу планету. По плану снимок черной дыры должен быть готов к концу 2017 года - это будет первое изображение горизонта событий. Эдмондс говорит:
«Они надеются увидеть саму тень, саму темную область. Это будет очень важное достижение».
Непосредственное изображение черной дыры позволит ученым больше узнать о влиянии сверхвысокой гравитации и получить дополнительные данные для проверки теории относительности.
Чёрной дырой называют область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не может даже свет. Разросшиеся до гигантских размером чёрные дыры образуют ядра большинства галактик.
Сверхмассивная чёрная дыра - это чёрная дыра с массой около 10 5 -10 10 масс Солнца. По состоянию на 2014 год сверхмассивные чёрные дыры обнаружены в центре многих галактик, включая наш Млечный Путь.
1. Самая тяжёлая сверхмассивная чёрная дыра за пределами нашей галактики находится в галактике в гигантской эллиптической галактики NGC 4889 в созвездии Волосы Вероники. Её масса - около 21 млрд солнечных масс!
На этом снимке - галактика NGC 4889 находится в центре. Где-то там притаился тот самый гигант. (Фото NASA):
2. Общепринятой теории образования чёрных дыр такой массы ещё нет. Существует несколько гипотез, наиболее очевидной из которых является гипотеза, описывающая постепенное наращивание массы чёрной дыры путём гравитационного притяжения материи (обычно газа) из космического окружающего пространства. Трудность образования сверхмассивной чёрной дыры заключается в том, что достаточное для этого количество вещества должно быть сконцентрировано в относительно небольшом объёме.
Сверхмассивная чёрная дыра и её аккреционный диск в представлении художника. (Фото NASA):
3. Спиральная галактика NGC 4845 (тип Sa) в созвездии Дева, находящаяся на расстоянии 65 миллионов световых лет от Земли. В центре галактики находится сверхмассивная чёрная дыра с массой около 230 000 солнечных масс. (Фото NASA):
4. Космическая обсерватория Chandra (Chandra X-ray Observatory, NASA) не так давно предоставила доказательства о том, что многие сверхмассивные черные дыры вращаются с огромной скоростью. Измеренная скорость вращения одной из черных дыр - 3.5 трлн. миль/час - это примерно половина скорости света, а её невероятная гравитация тянет за собой окружающее пространство на много миллионов километров. (Фото NASA):
5. Спиральная галактика NGC 1097 в созвездии Печь. В центре галактики находится сверхмассивная черная дыра, которая в 100 миллионов раз тяжелее нашего Солнца. Она засасывает в себя любую материю в окру́ге. (Фото NASA):
6. Мощнейший квазар в галактике Маркарян 231 может получать энергию от двух расположенных в центре черных дыр, которые кружатся вокруг друг друга. Согласно подсчетам ученых, масса центральной черной дыры превышает солнечную массу в 150 миллионов раз, масса черной дыры-спутника больше солнечной в 4 миллиона раз. Этот динамический дуэт поглощает галактическую материю и вырабатывает огромное количество энергии, вызывающее сияние в центре галактики, способное затмить сияние миллиардов звезд.
Квазары - самые яркие источники во Вселенной, свет которых ярче чем сияние их галактик. Есть гипотеза, что квазары представляют собой ядра далеких галактик на стадии необычно высокой активности. Квазара в центре галактики Маркарян 231 - это самый близкий к нам подобный объект и проявляет себя как компактный радиоисточник. Ученые оценивают его возраст всего в миллион лет. (Фото NASA):
7. Гигантская эллиптическая галактика M60 и спиральная галактика NGC 4647 выглядят очень странной парой. Они обе находятся в созвездии Дева. Яркая M60, находящаяся на расстоянии около 54 миллионов световых лет от нас, имеет простую форму яйца, которая создаётся беспорядочно роящимися старыми звёздами. NGC 4647 (вверху справа), напротив, состоит из молодых голубых звёзд, газа и пыли, которые расположены в закрученных рукавах плоского вращающегося диска.
В центре М60 находится сверхмассивная черная дыра, имеющая 4,5 млрд солнечных масс. (Фото NASA):
8. Галактика 4C+29.30, расположенная на расстоянии 850 миллионов световых лет от Земли. В центре находится сверхмассивная чёрная дыра. Ёе масса в 100 миллионов раз больше массы . (Фото NASA):
9. Астрономы долгое время искали подтверждение того, что Стрелец А - наша сверхмассивная черная дыра в центре Млечного пути, является источником струи плазмы. Наконец, они нашли его, - об этом говорят новые результаты, полученные рентгеновской обсерваторией Chandra (Чандра) и радиотелескопом VLA. Эта струя или джет образуется за счет поглощения вещества сверхмассивной черной дырой и ее существование давно предсказывалось теоретиками. (Фото NASA):
10. Используя самые качественные рентгеновские снимки, астрономы нашли первый очевидный факт того, что массивные черные дыры были схожи в Ранней Вселенной. Исследования и наблюдения отдаленных галактик показали, что они все обладают схожими супермассивными черными дырами. В Ранней Вселенной было найдено по меньшей мере 30 миллионов супермассивных схожих черных дыр. Это в 10 000 раз больше, чем предполагалось ранее.
На рисунке художника изображена растущая супермассивная черная дыра. (Фото NASA):
11. Спиральная галактика NGC 4945 с перемычкой (SBc) в созвездии Центавр. Она достаточно похожа на нашу Галактику, однако рентгеновские наблюдения показывают наличие ядра, вероятно, содержащего активную сверхмассивную чёрную дыру. (Фото NASA):
12. Скопление PKS 0745-19. Черная дыра, находящаяся в центре, является одной из 18 крупнейших известных черных дыр во Вселенной. (Фото NASA):
13. Мощный поток частиц из сверхмассивной черной дыры, ударивший по расположенной рядом галактике. Астрономы наблюдали столкновения галактик и раньше, но такой «космический выстрел» зафиксирован впервые. «Инцидент» произошел в звездной системе, расположенной на расстоянии 1,4 млрд. световых лет от Земли, где в настоящее время идет процесс слияния двух галактик. «Черная дыра» большей из двух галактик, которую астрономы сравнивают со «Звездой смерти» из киноэпопеи «Звездные войны», выбросила мощный поток заряженных частиц, который угодил прямо в галактику, находящуюся по соседству. (Фото NASA):
14. Найдена самая молодая чёрная дыра. Прародительницей новичка стала сверхновая, вспыхнувшая всего 31 год назад. (Фото Chandra X-ray Observatory Center):
15. Художественное изображение черной дыры, поглощающей космическое пространство. Со времени теоретического предсказания чёрных дыр оставался открытым вопрос об их существовании, так как наличие решения типа «чёрная дыра» ещё не гарантирует, что существуют механизмы образования подобных объектов во Вселенной. (Фото NASA):
16. Вспышки на черной дыре в спиральной галактике M83 (известна также под названием Южная Вертушка), полученные с помощью космической рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра». Южная Вертушка находится на расстоянии приблизительно 15 миллионов световых лет от нас. (Фото NASA):
17. Спиральная галактика NGC 4639 с перемычкой в созвездии Дева. NGC 4639 скрывает массивную черную дыру, которая поглощает космический газ и пыль. (Фото NASA):
18. Галактика M 77 в созвездии Кит. В центре неё - сверхмассивная черная дыра. (Фото NASA):
19. Художники изобразили черную дыру нашей Галактики – Стрелец A*. Это объект огромной массы. По анализу элементов орбит вначале было определено, что вес объекта составляет 2.6 млн солнечных масс, причем эта масса заключена в объёме не более 17 световых часов (120 а. e.) в диаметре. (Фото NASA):
20. Заглянуть в жерло чёрной дыры. Получить уникальное изображение жерла черной дыры и редких явлений в ее окрестностях удалось астрономам японского аэрокосмического агентства ДЖАКСА с помощью инфракрасной космической лаборатории NASA WISE. Объектом наблюдения WISE стала черная дыра в 6 раз превышающая массу солнца и значащаяся в каталогах под названием GX 339-4. Рядом с GX 339-4, находящейся на расстоянии более 20 тыс. световых лет от Земли, обращается звезда, вещество которой затягивается в черную дыру под воздействием ее чудовищного гравитационного поля, которое в 30 тыс. раз сильнее, чем на поверхности нашей планеты. При этом часть данного вещества выбрасывается от черной дыры в обратном направлении, образуя струи частиц, движущихся на околосветовых скоростях. (Фото NASA):
21. Галактика NGC 3081 в созвездии Гидра. Находится на расстоянии около 86 миллионов световых лет от Солнечной системы. Как считают ученые, в центре NGC 3081 находится сверхмассивная чёрная дыра. (Фото NASA):
22. Спит и видит сны. Почти десять лет назад космическая рентгеновская обсерватория НАСА «Чандра» зафиксировала признаки того, что, по-видимому, является черной дырой, которая поглощает газ прямо в центре ближайшей галактики Скульптор. И вот в 2013 году космический телескоп НАСА NuSTAR, который регистрирует жесткое рентгеновское излучение, бросает беглый взгляд в том же направлении и обнаруживает мирно спящую черную дыру (за последние 10 лет перешла в неактивное состояние).
Масса спящей черной дыры примерно в 5 миллионов раз больше массы нашего Солнца. Черная дыра находится в центре галактики Скульптор, известной также как NGC 253. (Фото NASA):
23. Плазма, выбрасываемая сверхмассивными черными дырами в центрах галактик может переносить огромное количество энергии на гигантские расстояния. Область 3C353 в свете рентгеновских лучей телескопов Чандра и Very Large Array окружена плазмой, выброшенной одной из черных дыр. На фоне гигантских «перьев» излучения галактики выглядят крошечными точками в центре. (Фото NASA):
24. Так по мнению художника может выглядеть сверхмассивная черная дыра с массой от нескольких миллионов до миллиардов раз больше массы нашего Солнца. Трудность образования сверхмассивной чёрной дыры заключается в том, что достаточное для этого количество вещества должно быть сконцентрировано в относительно небольшом объёме. (Фото NASA):
