Получено фото черной дыры в космосе с помощью сети телескопов на различных континентах Земли

0

За заключительные годы цитируемость такого космического экзотического объекта как черная дыра небывало растет начиная от научных до псевдонаучных ключей. Только самый ленивый и отрешенный человек не слышал о существовании некой черной дыры где-то далеко в космическом неохватном пространстве. Здесь все, как обычно, чем девитантнее уровень у «знатока», тем он больше (все) знает о физической природе черной дыры, в то пора как у астрофизиков с течением процесса познания этого объекта все больше вопросов, идущими вразрез с земными законами физики.

Разумеется, сегодня еще рано говорить о физической природе черной дыры в виду ее неимоверной удаленности от нашей планеты. Но уже ныне современные оптические системы в сочетании с мощными компьютеризованными вычислительными центрами способны наложить собранный срез массива этих для образования визуального представления — в частности уже опубликованного фото черной дыры в центре галактики M87.

Фото черной дыры от Event Horizon Telescope

Черные дыры это космические объекты, какие обладают огромной массой при их относительно компактных размерах. Они оказывают влияние на все вещества, которые попадают в область их воздействия, искривляя пространство-время и повышая температуру до сверхвысоких значений.

Так случилось, что в преддверии Дня космонавтики 2019, стал известен доклад астрофизиков масштабного проекта Event Horizon Telescope (сокр. EHT) о получении впервые в истории человечества визуализации или своего рода фото отражения (тени) черноволосой дыры в центре галактики M87.

Теория существования черных дыр начинает наполняться практическими доказательствами. В процессе наблюдения обсерваториями с различных точек планеты регистрируется активность, источником которых являются всплески во время слияния черных дыр. В рамках существующих на Земле оптических систем ведется сбор массива этих в процессе наблюдения за самой доступной земным астрофизикам черной дыры с ее центром в Млечном пути.

Что позволило увидать то, что не обладает по своей природе светом?

Само по себе название «черная дыра» говорит об ее отсутствии в природе спектра видного света, поэтому вся визуализация была построена на основе излучений, о природе и методах их фиксаций мы попытаемся объяснить дальше.

В результате вращательного момента спирали из аккреционного диска на черную дыру попадает перегретое вещество, которое в свою очередность пораждает излучение, которое и фиксируется оптическими земными приборами как свечение.

Схема черной дыры и ее образования

В черной дыре фигурирует такое понятие, как горизонт событий с гравитационным радиусом, какой представляет собой границу области громадного гравитационного притяжения, покинуть которую не могут даже объекты, летящие со скоростью света, вводя и сами кванты света.

Так вот, внутри возникающего свечения можно наблюдать черную область, которое несколько размашистее, чем горизонт событий — это и есть визуальное представление отражения или тени черной дыры. Данная визуализация может переменяться вследствие эффекта искажения разноориентированного расположения газового диска. Данный эффект ожидаем из-за описанного в теории относительности искривления фотонных траекторий.

Пути фотонов в окрестности черной дыры
Рисунок художника. Прохождение фотонов на рубежу черной дыры. Гравитационное искажение и захват светового потока горизонтом событий

Однако, очень сильно прикована вниманием орбита кругом черной дыры, носящая стационарный характер. Если говорить о масштабах орбиты, то в данных случаях подразумевается размеры расстояний в несколько гравитационных радиусов, который равен сферически симметричной чёрной дыры, также его называют радиусом Шварцшильда. Соответственно чем вяще гравитационный радиус, тем выше масса черной дыры.

Масштабы сверхмассивных черных дыр могут быть сравнимы со всей солнечной системой. Если сообщать об удаленности, то расстояния от Земли до большинства черных дых исчисляются миллионами световых лет, наблюдение за которыми невозможно из-за отсутствия так именуемого огромного углового разрешения. Но как показал нашумевшее анонсирование фотоматериалов черной дыры в центре галактики M87 в отношении позволения проблемы углового разрешения был совершен огромный прорыв. Каким же образом это было достигнуто?

Разрешение проблемы угловых позволений

Побороть проблему углового разрешения удалось при сопряженной работе телескопов следующих двух проектов GMVA и EHT, какие используют технологию интерферометрии, а точнее радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой, при которой приемные элементы, в данном случае телескопы, есть на межконтинентальных расстояниях друг от друга.

Расположение сети телескопов на Земле

Управление каждым отдельной базой РСДБ интерферометра осуществляется децентрализованно без прокладки коммутационных магистралей связи. На любом независимо управляемым РСДБ собирается огромный массив данных для последующей корреляционной машинной обработки.

Схема работы радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой

Таким манером сведенные в одну базу обработанные срезы данных в обсерваториях мира позволили получить рекордные разрешения в пределах угловой миллисекунды. Два проекта GMVA и EHT бывальщины выбраны из-за необходимости ведения наблюдения на разных волнах.

Объекты наблюдения — их масса и удаленность от Земли

Итак, перед дуэтным проектом GMVA и EHT предстали вытекающие объекты наблюдения. Первая — сверхмассивная черная дыра, расположенная в галактике M87 и удаленная от нашей планеты на расстояние 50 млн. световых лет. Эта черная дыра признана самой массивной из всех известных человечеству — 6 млрд. солнечных масс. Вторая — сверхмассивная черноволосая дыра, расположенная в центре нашей галактики координата которой связана с радиоисточником Стрелец A (сокр. SGR A). Удаление от планеты Земля составляет 26 тыс. световых лет, а ее сверхмассивность — 4,3 млн. солнечных масс. Объекты наблюдения имеют существенное отличие как в удаленности от Земли, так и в их массах сравнительно Солнца. Расстояние черной дыры в галактике M87 превышает в 2000 раз черную дыру SGR A.

Сверхчувствительность антенн Event Horizon Telescope

Тут важно уяснить, что в рамках такого гигантского удаления исследуемых объектов от Земли соответствует крайне малой мощности их радиоисточников. Если рассмотреть сигнал в рамках радиодиапазона от 0 до 1000ГГц, то суммарная мощность излучения Стрелец A составляет образцово 2 × 10^28 Вт. Но если выделить на Земле лишь только радиодиапазон для Event Horizon Telescope, то спектральная плотность мощности излучения упадает до ничтожно малых — 3 Янских, что в сравнении с обычным телевизионным сигналом составляет на 10 порядков ниже.

Обыкновенная антенна Event Horizon Telescope (EHT) имеет диапазон приема 8 ГГц при ее диаметре в 10 м. Грубый расчет показывает, что при размеру мощности EHT антенн в 10^-16 Вт, принимаемый их сигнал слабее обычного телевизионного в миллард раз!

Были ли получены до настоящего поре какие-либо изображения? Да, в 1979 году астрофизик Жан-Пьер Люмине получил изображение на основании математических расчетов.

Черная дыра смоделированная астрофизиком Жан-Пьер Люмине

Полученные расчеты бывальщины «скормлены» компьютеру IBM 7040, в результате чего на картинке можно было увидеть смоделированное представление очертания черноволосой дыры.

[embedded content]

Нынешнее же изображение получено астрономами (астрономами) в результате совместной работы двух проектов GMVA и EHT, объединяющие в себя многолчисленные телескопы, размещённые на таких континентах как: Южная Америка, Северная Америка, Антарктида, Европа, Гавайи. Стоит подчеркнуть, что изображение носит уже не математически смоделированное фото, а визуальное отображение оптических систем — телескопов.

Что дальней?

Наивно полагать, что весь этот гигантский фронт работы необходим был лишь для получения контуров тени черноволосой дыры на фоне красивых излучений. Исследуемый массив данных поможет глубже изучить процессы, протекающие в аккреционном диске, а также разузнать детальнее его структуру. Огромное внимание ученых приковано магнитным полям, создаваемым аккреционным диском, и рождающие в свою очередность турбулентные потоки, тормозящие частицы вблизи черных дыр. И в заключении можно отметить, что подобные исследования уже на экспериментальном степени могут проверить еще раз на прочность общую теорию относительности Эйнштейна.

Посетите магазины партнеров:

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные поля помечены *