наше отечество — русский язык
 
   
 
 
 
Мир
Наблюдение


Чёрная дыра оказалась действительно чёрной

Впервые в истории астрофизики опубликовали «фотографию» чёрной дыры. Чтобы получить снимок, потребовалось несколько лет работы.
 


Опубликованная картинка – это фото чёрной дыры в галактике М87 (Messier 87) в созвездии Девы. Галактика удалена от Земли на расстояние более 50 миллионов световых лет – то есть снимок показывает, как чёрная дыра выглядела 50 миллионов лет назад. Её масса больше солнечной в шесть с половиной миллиардов раз. Это одна из крупнейших чёрных дыр, известных на данный момент.

Полученное изображение стало результатом работы проекта под названием Event Horizon Telescope («Телескоп горизонта событий»), запущенного в 2012 году. Получить снимок было непросто. Даже с помощью самого мощного телескопа разглядеть с Земли эти чёрные дыры очень трудно, не говоря уже о получении фотографии.

Это как сфотографировать DVD-диск, лежащий на лунной поверхности, говорил астрофизик Димитриос Пластис (Dimitrios Psaltis) из Аризонского университета.

Тогда учёные из проекта «Телескоп горизонта событий» объединили восемь радиотелескопов на разных континентах в один большой «виртуальный телескоп» – интерферометр. Разрешение радиотелескопа таково, что с его помощью можно было бы читать газету… через Атлантический океан.

В 2017 году сеть была готова, и в апреле проведены съёмки, которые продолжались неделю. Кроме чёрной дыры в M87 астрономы снимали чёрную дыру Стрелец А, расположенную в центре Млечного пути. Её масса превышает массу Солнца «всего» в четыре миллиона раз. Изображение чёрной дыры в Стрельце А не опубликовано.

Учёные получали в день по 350 терабайт данных. Дальше важно было объединить полученную информацию в общую картинку. Этот процесс и занял два года.

Молодое лицо «чёрной дыры»

После того как снимок был опубликован, все мировые СМИ облетела фотография юной девушки, без которой этот проект был бы невозможен. Она стала своего рода лицом проекта. Речь идёт о Кэти Боумен (Katie Bouman), ей 29 лет, и она, не будучи астрономом, разработала алгоритм для визуализации данных с телескопов по всему миру. Именно благодаря её работе и удалось совместить все данные в одну картинку.

Боумен в 2016 году училась в аспирантуре Массачусетского технологического института, а в 2017-м уже возглавила команду, которая работала над обработкой информации. К ней в институт привезли несколько сотен жёстких дисков с информацией. Девушка говорила, что объём информации очень ограничен, а работа осложняется тем, что никто не знает, какое изображение должно получиться в конечном итоге – ведь никто раньше не видел чёрную дыру.

10 апреля по Сети разлетелось фото довольной Боумен, увидевшей результат своей работы. Оно быстро стало «вирусным», а девушка, хоть и была одной из нескольких сотен учёных, работавших над программой, стала героем соцсетей.

Шутники уже обозвали снимок чёрной дыры бубликом. Она действительно так и выглядит – чёрный круг, вокруг которого видно свечение. В нижней части оно ярче, чем в верхней. При этом учёные отмечают, что полученное изображение изначально монохромоное с оттенками серого, кроме того оно сделано совсем не в оптическом диапазоне; оранжевый цвет – лишь условность.

Конечно, фото чёрной дыры – это некое упрощение. Обывателю интересно посмотреть, как выглядит то, о чём он лишь слышал. Перед учёными стоят другие цели. Наблюдения были сделаны для регистрации тени чёрной дыры. Посередине рисунка наблюдается более чем десятикратный провал в яркости – это и есть тень, то есть отсутствие излучения как от самого сверхмассивного объекта, так и от его ближайшего окружения.

Что такое чёрная дыра

В детских книгах чёрная дыра обычно описывается так. Вот есть гравитация, то есть сила, которая притягивает одни объекты другим. Именно за счёт этой силы притяжения мы ходим по Земле, а не улетаем в космос. Гравитация есть у всех объектов во Вселенной, и чем больше масса этого объекта, тем сильнее его притяжение. Для того чтобы преодолеть притяжение, объект должен превысить определённую скорость (её называют второй космической). Чтобы покинуть притяжение Земли, космический аппарат должен разогнаться до 11,2 км/с. Чем выше гравитация, тем выше вторая космическая – для Солнца этот параметр составляет уже 617,7 км/с.

Идею чёрных дыр описал в 1784 году кембриджский учёный Джон Мичелл (John Michell) в письме, адресованном Королевскому сообществу. Оно содержало концепцию массивного тела, гравитационное притяжение которого настолько велико, что скорость, необходимая для преодоления этого притяжения, равна или превышает скорость света. Таким образом свет не сможет покинуть такое тело, и оно будет невидимым, следовало из послания.

Эйнштейн (Albert Einstein) в начале прошлого века подтвердил своими расчётами, что максимально возможная в нашей Вселенной скорость ограничена скоростью света (примерно 300 тыс. км/с), этот постулат лёг в основу его Общей теории относительности, которая была подтверждена многочисленными экспериментами. Тут же возник вопрос и о реальном существовании «чёрных дыр» во Вселенной.

Чёрная дыра обладает чудовищной гравитацией, засасывая в себя любые виды материи и излучения в зоне своей досягаемости. При этом поглощённый объект «проваливается» в чёрную дыру, увеличивая её массу и расширяя поле действия. Учёные не сомневались в реальном существовании таких объектов, но наглядных доказательств до публикации снимка не было.

Сама чёрная дыра – это тёмное пятно в центре снимка. Свечение вокруг неё – это засасываемая дырой материя, разогнанная гравитацией до огромной сокрости.

Большой вклад в изучение чёрных дыр внёс учёный Стивен Хокинг (Stephen William Hawking), скончавшийся в марте прошлого года. В историю вошёл его спор с астрофизиком из США Кипом Торном (Kip Stephen Thorne), также изучавшем гравитацию. Учёные заключили пари по поводу природы объекта «Лебедь X−1». Хокинг утверждал, что это – не чёрная дыра. На кон была поставлена годовая подписка на журнал «Пентхаус» в случае победы Торна против четырёхлетней подписки на журнал «Private Eye» в случае победы Хокинга. Хокинг признал поражение в 1990 году.




Кирилл Балберов

№ 16, 2019. Дата публикации: 19.04.2019
 
 
снимок учёные получить дыр притяжение чёрная телескоп вселенной дыра чёрную работы проекта фото дыры объекта чёрных скорость дыру чёрной изображение
 
 

в той же рубрике:

 
 
 
       
 
   

 
         
 
         
форум
Имя
 
Сообщение