Первое в истории изображение черной дыры превратили в фильм

Не так давно для астронавтов было огромной проблемой получить хотя бы приблизительные снимки черной дыры такими, чтобы по ним можно было составлять математические модели. Теперь же на основе совокупности фотографий, сделанных за многолетний период, ученые смогли сделать нечто подобное фильму. Серия снимков была объединена в кадры, на которых заметно изменение внешнего вида окружающей черную дыру газообразной ауры.

Комплексное изучение

Основой для получения новых представлений о черной дыре в динамике ее существования стали материалы коллаборации Event Horizon Telescope (EHT), исследования которой были посвящены центру галактики M87, где и находится сверхмассивная черная дыра.

Коллаборация EHT представляет собой сеть обсерваторий по всему миру, которые активно делали снимки на протяжении последних лет.

Полученные в базах EHT изображения были объединены и построены в математическую модель, в том числе с применением фотографий от апреля 2019 года. В итоге было продемонстрировано, как среда вокруг черной дыры менялась на протяжении нескольких лет.

Перспектива создания фильма

Пока еще рано говорить о ярком динамичном кинофильме, но ученые заложили принципы его создания. Использование широкого массива снимков, которые показывают изменения вокруг черной дыры на протяжении нескольких лет, также дают возможность изучения света и материи, меняющихся под действием интенсивной гравитации.

Радиоастроном из Гарвардского университета Мачик Вильгус отмечает, что уже сейчас по собранным материалам можно видеть, как кольцо черной дыры колеблется. Происходит это по той причине, что потоки вещества в этой зоне являются турбулентными.

По мнению Вилгуса, через несколько лет усовершенствование методов изучения черных дыр в космосе вполне может позволить выпустить настоящий фильм.

Процесс эволюции

Наблюдаемая черная дыра была успешно визуализирована в 2019 году как объект, находящийся в центре галактики M87 (55 млн световых лет от Земли). Картина была построена благодаря объединению радиочастотных сигналов, полученных от обсерваторий EHT в апреле 2017 года за две ночи.

Далее следовало сопоставление разных серий снимков от ранних периодов наблюдения. Например, некоторые изображения относились к периоду 2009-2013 годов. В результате моделирования была показана эволюция черной дыры в галактике M87.

Пакеты данных со снимками имели разное качество и ценность с точки зрения исследования. На ученых огромное впечатление произвели материалы 2017 года, когда был расширен и перечень обсерваторий EHT. Но даже помимо визуальных качеств изображений 2009-2013 годов они представляли огромный интерес именно как составляющие математической модели.

Подтверждение теории относительности

Изображения были расплывчатыми, но они соответствовали общей теории относительности Эйнштейна в том смысле, что так и должно было выглядеть окружение черной дыры согласно предложенной концепции. Исследователи получили свидетельство присутствия тени, которая словно отделяет черную дыру от окружающей среды. Темный диск был зафиксирован на фоне кольца, которое светилось благодаря перегретому веществу.

Одна сторона кольца была ярче, что обусловливается комбинацией эффектов в сложной динамике окружения черной дыры. Частицы, которые падают в пустоту, с высокой скоростью вращаются по спирали за границей экватора черной дыры. Таким образом формируется то, что исследователи называют аккреционным диском.

Обратная сторона кажется более тусклой. Однако яркие зоны меняются со временем – это явление называется эффектом Доплера.

Ожидаемые результаты

Итоги проделанной работы не вызвали большого удивления у исследователей. Неизменность черной дыры была очевидной, в то время как среда вокруг нее менялась, и это не вызывало сомнений. Сильные магнитные поля и в периоде нескольких недель могли менять состояние аккреционного диска, формируя более горячие пятна, вращающиеся в орбите черной дыры. О таком явлении было сообщено еще в 2018 году, когда отдельная команда исследователей благодаря радиоисточнику заметила формирование сгустка горячего газа, который примерно 1 час кружил вокруг черной дыры в галактике Млечный Путь.

Обсерватории EHT наблюдают галактику M87 и данные радиоисточников Млечного Пути ежегодно в марте и апреле. Многое в успехе таких наблюдений зависит от погодных условий, причем требуется, чтобы все телескопы работали с минимальными помехами. Но в 2020 году этой работе препятствовали факторы иного рода – ограничения, вызванные пандемией коронавируса.

Тем не менее у команды EHT большие надежды на 2021 год. Причем в новом сезоне предполагается расширение количества обсерваторий, например должны присоединиться группы из Гренландии и Франции.

Новшеством исследовательской кампании EHT 2021 г. должно стать и применение данных глобального наблюдения с использованием коротковолнового излучения. На данном этапе стоит задача приближения к черной дыре и повышения качества получаемых изображений.

Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание

А что вас больше всего впечатляет в черных дырах?
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.