General, Research, Technology

Отримана нова фотографія чорної діри. Що в ній особливого?

У нашому прагненні пізнати Всесвіт, ми -сапиенси, просунулися досить далеко. Судіть самі: фізики з Європейської організації з ядерних досліджень (ЦЕРН) розганяють елементарні частинки до близькосвітлових швидкостей і зіштовхують їх один з одним; інженери NASA успішно посадили на поверхню Червоної планети марсохід Perserverance; біологи пояснили складну роботу циркадних ритмів і це не кажучи про виготовлення вакцини проти COVID-19 в рекордні терміни. Але що особливо приємно, так це досягнення астрофізиків, яким за останні кілька років вдалося довести, що космічні монстри - надмасивні чорні діри - дійсно існують. Так, в 2019 році світ вперше побачив знімок горизонту подій чорної діри. Тепер же міжнародна команда радіоастрономів представила на огляд здивованої публіки перше реальне зображення чорної діри, розташованої в 55 мільйонах світлових років від Землі.

Вид на сверхмассивную чорну діру в поляризованому світлі. Зображення: EHT

Еволюція масивних зірок

Чи можна сфотографувати об'єкт, що невидно? Будь-фотограф і людина, більш-менш розбирається у властивостях видимого світла, відповість на це питання негативно. На щастя, людське око сприймає далеко не весь світловий спектр, а вченим щодо давно відомо про існування ультрафіолетового, інфрачервоного і реліктового випромінювання.

Останнім дослідники називають тепловевипромінювання, яке рівномірно заповнює Всесвіт і виникло через 300 000 років після Великого вибуху. З плином часу мікрохвильове фонове космічне випромінювання (від англ. Cosmic microwave background radiation) дозволило космологам отримати уявлення про те, наскільки велика була наша Всесвіт незабаром після народження.

Перед тим як говорити про надмасивних чорнихдірках нагадаємо, що ці об'єкти є області простору-часу, гравітація яких настільки сильна, що навіть фотони світла не можуть їх покинути. Сьогодні фізики вважають, що тільки зірки, чия маса перевищує 15 сонячних, можуть коллапсировать в цих космічних монстрів. Це відбувається в самому кінці їх еволюції, коли матеріал для термоядерних реакцій вичерпаний і внутрішній тиск не може утримувати зовнішні шари світила, через що ті падають в центр.

Причина, по якій складно виявити нейтронні зірки полягає в тому, що від них практично не виходить випромінювання.

Але якщо зовнішні шари зірки викине в навколишнєпростір, відбудеться спалах наднової - останній акт перетворення масивної зірки в нейтронну. Залежать ці процеси тільки від початкової маси об'єкта. Так що в космосі все дуже і дуже непросто.

Хочете дізнатися, як влаштований Всесвіт і яке майбутнє її чекає? Підписуйтесь на наш канал в Яндекс.Дзен щоб не пропустити унікальні статті, яких немає на сайті!

Фотографія космічного монстра

Протягом багатьох років радіоастрономиміжнародного проекту Event Horizon Telescope Collaboration спостерігали за надмасивної чорною дірою - чудовиськом в 6,5 мільярда раз масивніше Сонця, яке обертається в центрі величезної еліптичної галактики Messier 87. Примітно, що останні два роки дослідницька група провела витягуючи якомога більше даних зі своїх спостережень про поляризації радіохвиль, які можуть виявити форму магнітних полів в гарячому газі, що обертається навколо діри.

Безцінний працю астрофізиків дозволив побачити, щочорна діра в центрі М87 закачує матерію всередину, а енергію назовні в космос, немов вихор обертається лопаті вентилятора реактивного двигуна. Примітно, що струменя і пелюстки радіо, рентгенівської та інших форм енергії простягаються більш ніж на 100 000 світлових років від чорної діри в М87. Більша частина цього випромінювання виходить від енергійних електричних частинок, що обертаються по спіралі в магнітних полях.

Нове дослідження допоможе більше дізнатися про те, як магнітні поля впливають на активність чорних дір. Знімок Event Horizon Telescope Collaboration.

Це цікаво: Як помирають чорні діри?

Як розповіли автори дослідження журналістамThe New York Times, тепер вони можуть детально вивчити як чорна діра направляє матеріал до свого центру. На думку Деніела Хольца, астрофізика з Чиказького університету, який не брав участі в дослідженні, ці релятивістські струмені є одними з найбільш екстремальних явищ в природі. Поєднання гравітації, гарячого газу і магнітних полів виробляє промінь, що перетинає всю галактику.

Найперша фотографія горизонту подій чорної діри була отримана в 2019 році.

Читайте також: Чорні діри можуть виявитися порталами для подорожей крізь простір і час

Побічним результатом роботи, опублікованої вжурналі The Astrophysical Journal Letters стало те, що астрономи змогли оцінити швидкість, з якою чорна діра харчується своїм середовищем. Мабуть, вона не дуже-то голодна, так як з'їдає «незначну» тисячну частину маси Сонця в рік.

Діаметр космічного монстра в центрі галактики М87 в сузір'ї Діви, як відзначають автори наукової роботи, становить близько 100 мільярдів кілометрів, а маса близько 6,5 мільярда мас Сонця.

Відзначимо також, що закручуються в воронкусмуги, які добре видно на фотографії - це силові лінії магнітного поля в околицях чорної діри. Саме полі не дуже потужне: від 1 до 30 Гаусів, що всього в 4-10 разів сильніше магнітного поля Землі на поверхні.