Получено первое фото черной дыры в сердце нашей Галактики
Как сообщили в Европейской Южной обсерватории (Германия), этот результат с ошеломляющей очевидностью доказывает, что изображенный объект действительно является черной дырой. Получена ценнейшая информация о процессах, происходящих в окрестности таких монстров, которые, как полагают, находятся в центрах большинства галактик. Изображение было получено международной исследовательской группой – Коллаборацией «Телескоп Горизонта Событий» (EHT), которая вела наблюдения объекта при помощи глобальной сети радиотелескопов.
Ученые уже давно наблюдают звезды, обращающиеся вокруг какого-то невидимого, компактного и очень массивного тела в центре Млечного Пути. Есть много свидетельств того, что этот объект, известный как Стрелец A* (сокращенно Sgr A*, произносится «Стрелец А со звёздочкой») — черная дыра. Публикуемое изображение дает первое прямое визуальное доказательство этого.
Хоть увидеть черную дыру невозможно, так как она действительно абсолютно черная, ее выдает окружающий светящийся газ. Астрономы наблюдают темную центральную область (называемую тенью), окруженную яркой кольцеобразной структурой. Изображение сформировано световыми лучами, искривленными мощной гравитацией черной дыры, масса которой в четыре миллиона раз превышает массу нашего Солнца.
«Мы были поражены тем, насколько точно размер кольца согласуется с предсказаниями общей теории относительности Эйнштейна», — сказал координатор проекта EHT Джеффри Боуэр из Института астрономии и астрофизики при Китайской академии в Тайпее.
Так как эта черная дыра находится от Земли на расстоянии около 27 000 световых лет, ее видимые размеры на небе примерно такие как если бы на поверхность Луны поместили пончик. Чтобы получить это изображение, группа создала сверхмощную антенную решетку: восемь крупнейших радиообсерваторий со всей планеты, объединившись, создали единый гигантский виртуальный телескоп размером с земной шар. Данные накапливались на протяжении многих часов подряд, подобно тому, как это происходит во время длинных экспозиций с фотокамерой.
В 2019 году коллаборация таким образом получила первую в истории фотографию черной дыры M87* в центре далёкой галактики Мессье 87. Две черных дыры выглядят очень схожими, хотя объект в нашей галактике более, чем в тысячу раз меньше.
«Мы имеем дело с двумя совершенно разными типами галактик и двумя объектами очень разной массы, но, как ни странно, эти черные дыры выглядят удивительно похожими. Это говорит нам, что общая теория относительности управляет всем поведением этих объектов, а любые отличия, которые мы видим, должны обусловливаться различиями в веществе, окружающем эти чёрные дыры», — говорит Сера Маркофф, сопредседатель Научного совета EHT, профессор теоретической астрофизики Амстердамского университета в Нидерландах.
Получить это изображение было гораздо труднее, чем изображение M87*, несмотря на то, что Sgr A* расположен гораздо ближе к нам.
Научный сотрудник группы EHT Чи-куань Чань из обсерватории Стюарда (США), объясняет: «Газ в окрестности обеих чёрных дыр — и Sgr A*, и M87* — движется с одинаковой скоростью, почти равной скорости света. Но на то, чтобы совершить один оборот вокруг большей по размеру M87*, у газа уходит от нескольких дней до нескольких недель, а вокруг гораздо меньшей Sgr A* он обращается за несколько минут. Это объясняет, почему яркость и структура газа вокруг Sgr A* во время наблюдений менялась очень быстро — ситуация, немного похожая на попытку получить четкое фото щенка, который носится по комнате, гоняясь за собственным хвостом».
Изображение Sgr A* усреднялось по многим различным индивидуальным визуализациям, полученным группой, пока наконец не удалось впервые выявить тень гигантского монстра, затаившегося в центре нашей галактики.
Получение этого результата стало возможным благодаря усилиям более трехсот исследователей из 80 институтов всего мира. Группа упорно работала на протяжении пяти лет.
Ученые особенно довольны тем, что наконец получили изображения двух чёрных дыр очень разных размеров, и теперь имеют возможность сравнивать их друг с другом. Новые данные начали использоваться для тестирования теорий и моделей поведения газа в окрестностях сверхмассивных черных дыр. Эти процессы еще далеки от полного понимания, но по всей видимости именно они играют ключевую роль в образовании и эволюции галактик.
Проект EHT продолжает развиваться: в ходе большой наблюдательной кампании в марте 2022 года было задействовано больше телескопов, чем когда бы то ни было. Это позволит ученым в ближайшем будущем получить еще более впечатляющие изображения и даже видео с черными дырами.
