Первое изображение черной дыры здесь
В центре Мессье 87, массивной галактики в соседнем скоплении галактик Дева, существует сверхмассивная черная дыра. Названный M87, этот всепоглощающий регион пространства-времени расположен на расстоянии более 55 миллионов световых лет от Земли и, по оценкам, имеет светососущее ядро, в 6, 5 миллиардов раз больше массы Солнца.
Впервые у нас есть «образ» этого небесного монстра, и у него даже есть имя: Powehi, что означает «украшенное бездонное темное творение». Поразительное имя было совместным усилием астрономов и профессора языка Гавайского университета Ларри Кимуры.
«Это огромный день в астрофизике», - говорится в заявлении директора NSF Франции Кордовы. «Мы видим невидимое. Черные дыры пробуждали воображение на протяжении десятилетий. Они обладают экзотическими свойствами и загадочны для нас. Однако, благодаря большему количеству наблюдений, подобных этому, они открывают свои секреты. Именно поэтому существует NSF. Мы предоставляем возможность ученым и инженерам осветить неизвестное, раскрыть тонкое и сложное величие нашей вселенной ".
Как сказал The Guardian в 2017 году астроном Манчестерского университета Тим Маклоу, полученное изображение - это не просто прямая фотография черной дыры, а изображение ее тени.
«Это будет изображение его силуэта, скользящего на фоне свечения радиации сердца Млечного Пути», - сказал он. «Эта фотография впервые покажет контуры черной дыры».
Несмотря на свой сверхмассивный размер, M87 находится достаточно далеко от нас, чтобы поставить огромную задачу для захвата любого телескопа. По словам Природы, для выполнения этого потребуется нечто с разрешением более чем в 1000 раз лучше, чем космический телескоп Хаббла. Вместо этого астрономы решили создать что-то большее - намного большее.
В апреле 2018 года астрономы синхронизировали глобальную сеть радиотелескопов, чтобы наблюдать непосредственное окружение M87. Вместе, как вымышленный робот-персонаж Voltron, они объединились, чтобы сформировать телескоп Event Horizon (EHT), виртуальную обсерваторию размером с планету, способную захватывать беспрецедентные детали на больших расстояниях.
«Вместо того, чтобы построить телескоп, такой большой, что он, вероятно, рухнет под собственным весом, мы объединили восемь обсерваторий, подобно кусочкам гигантского зеркала», - Майкл Бремер, астроном из Международного исследовательского института радиоастрономии (IRAM), и проект Менеджер телескопа «Горизонт событий», как говорят в то время. «Это дало нам виртуальный телескоп размером с Землю - около 10 000 километров (6200 миль) в диаметре».
Требуется деревня (телескопов)
В течение нескольких дней, привязанные друг к другу с помощью исключительной точности атомных часов, радиотелескопы собирали огромное количество данных на M87.
По данным Европейской южной обсерватории, ее массив Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA), участвующий в телескопе Event Horizon, записал только одну петабайтную (1 миллион гигабайт) информацию о черной дыре. Слишком большие для отправки по Интернету физические жесткие диски отправлялись через самолет и вводились в вычислительные кластеры (называемые корреляторами), расположенные в обсерватории Хейстек в Массачусетском технологическом институте в Кембридже, штат Массачусетс, и в Институте радиоастрономии им. Макса Планка в Бонне, Германия.
И тогда исследователи ждали. Первым препятствием на пути обработки изображения стал восьмой участвующий радиотелескоп, размещенный в Антарктике. Поскольку с февраля по октябрь полеты невозможны, окончательный набор данных, снятый телескопом Южного полюса, был буквально помещен в холодное хранилище. 13 декабря 2017 года он наконец прибыл в обсерваторию Хейстек.
«После того, как диски прогреются, они будут загружены в диски воспроизведения и обработаны данными с других 7 станций EHT для создания виртуального телескопа размером с Землю, который связывает блюда с Южного полюса, с Гавайями, Мексикой, Чили, Аризоной, и Испания, - объявила команда в декабре 2017 года. - Для сравнения сличений потребуется около 3 недель, после чего может начаться окончательный анализ данных EHT за 2017 год!
Этот окончательный анализ охватил весь 2018 год, когда исследовательская группа из 200 человек тщательно изучала собранные данные и учитывала любые источники ошибок (турбулентность в атмосфере Земли, случайные шумы, паразитные сигналы и т. Д.), Которые могут ухудшить изображение горизонта событий., Им также пришлось разработать и протестировать новые алгоритмы для преобразования данных в «карты радиоизлучений на небе».
Как сказал Шеп Доулман, директор EHT, в обновлении от мая 2018 года, этот процесс был настолько трудоемким, что астрономы стали называть его «окончательным с отсроченным удовлетворением».
По данным NSF, собранные данные имели размер более 5 петабайт и содержали более полтонны жестких дисков.
Общая теория относительности Эйнштейна проходит еще одно большое испытание
По словам исследователей, форма тени черной дыры является еще одним аспектом теории относительности Эйнштейна.
«Если мы погрузимся в яркую область, как диск из светящегося газа, мы ожидаем, что черная дыра создаст темную область, похожую на тень - что предсказывает общая теория относительности Эйнштейна, чего мы никогда раньше не видели», - объяснил председатель EHT. Научный совет Хейно Фальке из Университета Радбуда, Нидерланды. «Эта тень, вызванная гравитационным изгибом и захватом света горизонтом событий, многое раскрывает о природе этих захватывающих объектов и позволила нам измерить огромную массу черной дыры M87».
Теперь, когда изображение было раскрыто, его существование, вероятно, только углубит вопросы и трепет вокруг этих загадочных астрономических явлений. Одна только чистая разработка, которая дала начало этому историческому моменту, является достаточной причиной, чтобы праздновать.
«Мы достигли того, что считалось невозможным всего поколение назад», - говорит директор проекта EHT Шеперд С. Доулман из Центра астрофизики | Гарвард & Смитсоновский сказал. «Прорыв в технологии, связи между лучшими в мире радиообсерваториями и инновационные алгоритмы собрались вместе, чтобы открыть совершенно новое окно в черные дыры и горизонт событий».
Примечание редактора: эта статья была дополнена новой информацией с момента ее первого опубликования в январе 2018 года.
