Подробнее о сильной активности сверхмассивной черной дыры Стрельца А*
— Новости от 29 сентября 2019 года —
Стрелец А*, центральная черная дыра Млечного Пути, обычно довольно спокоен, по крайней мере, для черной дыры в несколько миллионов солнечных масс. Это было под постоянным наблюдением в течение четверти века и используется для низкой активности. И все же в мае 2019 года его яркость резко возросла за несколько часов. Он стал в 75 раз ярче обычного.
Чтобы объяснить эту сильную активность, мы думаем, что материя упала к своему горизонту событий из-за высокой гравитации сверхмассивной черной дыры. Вещество ускоряется и сильно нагревается, что сопровождается вспышкой теплового излучения. В 2018 году мы заметили, что одна из звезд, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры Стрельца A*, называемая S2, прошла ближе к ней. Возможно, он выбросил газы и пыль, для достижения горизонта которых потребовалось еще несколько месяцев.
Другой кандидат, известный как G2, может быть ответственным. G2, вероятно, двойная звезда. Возможно, объект совершил близкий проход вокруг Стрельца А* в 2014 году. Опять же, мы могли бы предположить, что он потерял какую-то материю, которая заняла еще несколько лет, прежде чем достичь черной дыры.
Другой объект, который мы не можем увидеть, например, группа астероидов, также может стать хорошим кандидатом. Еще неизвестно, будет ли эта возобновленная деятельность пунктуальной или же она сигнализирует о начале нового цикла для этой сверхмассивной черной дыры. В 2019 году наблюдались два других световых пика, хотя и менее интенсивных, чем наблюдаемые 13 мая 2019 года. Поэтому центральная черная дыра нашей галактики, возможно, ускоряет темпы ее приема пищи. В любом случае это возможность изучить, как может развиться активность сверхмассивных черных дыр и влияние, которое она оказывает на их галактики-хозяева.
Необычное поведение сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути
— Новости от 20 августа 2019 года —
Стрелец А*, сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре Млечного Пути, пережил очень злой период. Эта сверхмассивная черная дыра, наблюдаемая почти непрерывно в течение 20 лет, привела нас к довольно устойчивому поведению. Однако в течение нескольких часов его яркость в ближнем инфракрасном диапазоне умножалась на 75. Это событие наблюдалось 13 мая обсерваторией Кек, расположенной на Гавайях.
Стрелец А* уже испытал некоторые извержения этого типа, но никогда не было такой интенсивности. Несколько объяснений упоминаются. Это может быть нормальным, но редким изменением для сверхмассивной черной дыры. Этот тип события должен быть включен в модели его поведения. Но есть и другая возможность.
Непосредственное окружение черной дыры могло быть помехой. Мы знаем, что Стрелец A* очень близко вращается вокруг нескольких звезд и облаков пыли. Их хрупкое гравитационное равновесие могло нарушиться, что привело бы к падению материала в аккреционном диске черной дыры и наблюдению пика яркости. Этот тип события, вероятно, будет лучше понят, если продолжить наблюдение за Стрельцом А* или даже получить изображение его горизонта событий.
Сверхмассивная черная дыра из 40 миллиардов солнечных масс в центре галактики Holmberg 15A
— Новости от 20 августа 2019 года —
Млечный Путь — это довольно большая и массивная галактика по сравнению с теми, которые мы можем наблюдать вокруг нас. В его центре очень мощный радиоисточник указывает на наличие сверхмассивной черной дыры, масса которой в 4 миллиона раз превышает массу Солнца. Если эти цифры вызывают у вас головокружение, вам понравится знакомство с сверхмассивной черной дырой, которая находится в центре галактики Холмберг 15А, которая находится на расстоянии 700 миллионов световых лет от Солнечной системы.
Эта галактика называется супер гигантской галактикой. Гораздо крупнее и массивнее Млечного Пути, поэтому его центральная черная дыра также более внушительна, чем Стрелец А*. Его масса была оценена несколько раз косвенными методами. Оценки колеблются от 2 миллиардов до 310 миллиардов солнечных масс.
Чтобы лучше понять этого космического монстра, группа астрономов наблюдала его в течение двух ночей, используя прибор MUSE, установленный на Очень Большом Телескопе (VLT) в Чили. Это позволило им оценить скорости вращения звезд, движущихся вблизи этой черной дыры. Это более прямая и, следовательно, более точная мера, чем те, которые проводились ранее.
С помощью этой информации они смоделировали его массу и достигли ошеломляющей цифры в 40 миллиардов солнечных масс. Это черная дыра в десять тысяч раз больше, чем гигант, скрывающийся в центре Млечного Пути. В этом масштабе некоторые астрономы предпочитают говорить об сверхмассивных черных дырах.
По оценкам, самая большая из них — та, что скрывается в галактике TON 618. Его масса оценивается в 66 миллиардов солнечных масс. Однако метод измерения менее надежен, чем для Holmberg 15A. Поэтому он может потерять свою корону при выборе новых оценок.
Осталось понять, как сверхмассивные черные дыры достигли такой безумной массы. Holmberg 15A может быть результатом слияния двух или более крупных галактик. Затем мы можем задаться вопросом, есть ли предел этому процессу аккреции. Возможно, однажды мы обнаружим черные дыры сотен миллиардов солнечных масс.
Первая фотография сверхмассивной черной дыры была обнародована
— Новости от 11 апреля 2019 года —
Event Horizon Telescope достигает точности
Event Horizon Telescope обнародовал первую фотографию черной дыры в центре галактики M87. Это очень активная сверхмассивная черная дыра, расположенная на расстоянии около 55 миллионов световых лет от нас. По нашим оценкам, его горизонт событий простирается на расстояние 1,5 световых дня. Этот очень большой диаметр обусловлен его массой, эквивалентной 6,5 миллиардам масс Солнца.
Кажущийся радиус составляет около 10 микросекунд дуги. Когда вы наблюдаете Луну с земли, она имеет угловой диаметр в полградуса, то есть угол, образованный этими двумя краями, и ваши глаза принимают это значение. В астрономии мы наблюдаем очень маленькие объекты. Угловой радиус часто намного меньше 1 градуса. Поэтому для описания этих крошечных углов используются более точные единицы.
Одна минута дуги представляет одну шестидесятую градуса, а одна секунда дуги представляет одну шестидесятую минуты дуги. Объект, который делает дугу секунды, кажется крошечным. Однако все еще необходимо разделить этот угол на сто тысяч, чтобы представить радиус центральной черной дыры M87, видимой с Земли.
Для сравнения, сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87 кажется нам в десятки миллионов раз меньше, чем Луна. Этот тип наблюдения выходит далеко за пределы возможностей телескопа Джеймса Уэбба или даже лучших оптических интерферометров. Вот почему было необходимо создать огромный радиоинтерферометр, базовые линии которого простираются на тысячи километров.
Сверхмассивная черная дыра М87 подтверждает теорию Эйнштейна
Event Horizon Telescope действительно не видел сверхмассивную черную дыру. Действительно, черная дыра не дает никакой информации ускользнуть. Так что буквально ничего не видно ни в оптическом поле, ни в радиополе. Непосредственное окружение черной дыры, однако, очень интересно и никогда не может наблюдаться напрямую. Физические явления, которые происходят около черных дыр, были изображены и смоделированы. Это породило представления о черных дырах, которые можно увидеть в таких фильмах, как Interstellar.
Чтобы создать этот голливудский блокбастер, команда из тридцати ученых работала в течение года, используя тысячи компьютеров. Их исследовательская и имитационная работа даже привела к научной публикации. Даже если в этом фильме черная дыра была изменена по сравнению с результатами моделирования, это хорошее представление о том, что мы увидели бы, если бы мы были рядом с черной дырой.
Ученые, работающие над Event Horizon Telescope, разработали другие модели, основанные на общей теории относительности Эйнштейна, которая является теорией, которая описывает наше понимание пространства, времени и гравитации. Наблюдения Event Horizon Telescope также являются проверкой. Реальный интерес проекта заключается в проверке теории Эйнштейна, сформулированной более 100 лет назад, в самых экстремальных условиях, известных. Существует также много информации, которую необходимо собрать в сверхмассивной черной дыре галактики M87, например, о явлениях, которые генерируют ее аккреционный диск.
Как интерпретировать это первое изображение сверхмассивной черной дыры?
Первое изображение сверхмассивной черной дыры может показаться немного скучным по сравнению с черной дырой в фильме «Межзвездный». Это дает очень важную информацию. Это подтверждает, что черные дыры существуют. У нас были доказательства, идущие в этом направлении, особенно с момента появления в астрономии использования гравитационных волн. Теперь, конечно, черные дыры существуют. Эти объекты, предсказанные физикой на протяжении десятилетий, наконец-то были изображены. Теперь мы также уверены, что центр большинства галактик занят сверхмассивной черной дырой.
Изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87 — это именно то, что мы ожидали увидеть. Светящееся кольцо, аккреционный диск черной дыры, состоит из материалов, нагретых до миллионов градусов необычайным гравитационным полем черной дыры. Эти материалы циркулируют вокруг черной дыры со скоростью света. Нижняя часть этого кольца выглядит ярче, чем верхняя часть, потому что материал, циркулирующий в кольце, подвергается эффекту Доплера. Движущаяся часть к нам смещена к синему и выглядит ярче, а часть, которая отходит от нас, смещена к красному. Это выделение, поэтому, исключительно из-за позиции наблюдателя. Аккреционный диск сверхмассивной черной дыры, вероятно, является однородным.
На этом изображении мы видим центральную черную дыру M87 с позиции, близкой к одному из ее полюсов. Вот почему мы не видим аккреционный диск, пересекающий теневую зону, как в знаменитой черной дыре фильма «Межзвездный». В середине этой темной области находится горизонт событий, невидимый. Его диаметр меньше, чем у центральной задачи. На краю последней устойчивой орбиты вокруг черной дыры. Весь материал, который пересекает этот предел, в конечном итоге падает довольно быстро к горизонту событий. Это точка невозврата, после которой ничто не может избежать.
Увидимся в 2020 году для второго фото
Центральная черная дыра M87 абсолютно гигантская. Вся наша солнечная система могла бы поместиться в ее тени. Стрелец A *, сверхмассивная черная дыра Млечного Пути, является другой целью Event Horizon Telescope. Мы могли бы обнаружить первое изображение Стрельца А * в ближайшие недели или месяцы.
К сожалению, организовать наблюдения Event Horizon Telescope нелегко. Идея изображения тени черной дыры с очень длинной базовой радиоинтерферометрией была сформулирована в 1999 году. Для достижения этого результата потребовалось двадцать лет работы, включая два года только для обработки данных из последовательности наблюдений 2017 года. С тех пор восемь радиотелескопов проекта больше не работали вместе. В 2018 году погодные условия были тяжелыми, и наблюдения 2019 года пришлось отменить из-за технических трудностей.
Хорошей новостью является то, что эксперимент будет повторен с 2020 года, и новые обсерватории дополнят уже используемые, что должно улучшить разрешение изображения. Только сверхмассивные черные дыры достаточно яркие, чтобы их можно было отобразить с помощью такого устройства. Поэтому M87 и Стрелец A * по-прежнему будут главными целями.
Очень большой телескоп пытается идентифицировать сверхмассивную черную дыру
— Новости от 7 августа 2018 года —
В течение более века теория общей теории относительности заменила закон всеобщего притяжения в нашем понимании гравитации. В подавляющем большинстве случаев две теории дают аналогичные прогнозы. Поэтому можно объяснить движения большинства небесных тел, используя только ньютоновскую гравитацию. Но когда массы и скорости становятся слишком большими, релятивистские эффекты оказывают влияние. Только теория Эйнштейна позволяет делать правильные предсказания. На данный момент нам не удалось противоречить общей теории относительности. Эта теория даже успешно прошла новый тест 27 июля.
Прогнозы общей теории относительности будут проверяться в основном в экстремальных условиях, таких как сверхмассивная черная дыра. Во всяком случае, отражения консорциума исследователей собрались вокруг эксперимента Гравитации. В центре нашей галактики находится интенсивный радиоисточник под названием Стрелец А *. Это точно связано с сверхмассивной черной дырой. Невозможно наблюдать эту черную дыру непосредственно, поскольку черные дыры не позволяют избежать электромагнитной волны. Поэтому консорциум Gravity фокусировался на траектории звезды в непосредственной близости от черной дыры, называемой S2. Эта звезда является узником чудовищного гравитационного поля Стрельца А *, приближающегося к сверхмассивной черной дыре. Его орбитальная скорость достигает 8000 километров в секунду, скорость, достаточная для прогнозирования эффектов, предсказанных теорией общей теории относительности.
Таким образом, огромные зеркала очень большого телескопа (VLT) и их новейшие инструменты были использованы для отслеживания S2 с беспрецедентной точностью. Теория Эйнштейна предсказывает, что сильные гравитационные поля приводят к сдвигу к краю проходящих через него источников света. Этот сдвиг в сторону красного обусловлен сокращением длин, подверженных объектам смещения. Это сокращение влияет даже на длины волн и, следовательно, на наблюдаемый свет. Такой переход к краю гравитационного поля черной дыры никогда не наблюдался. В этом случае наблюдение соответствовало теории с максимальной точностью.
Этот опыт еще больше усиливает теорию общей теории относительности. Это, конечно, хорошая новость, потому что один из фундаментальных столпов современной физики кажется еще более непоколебимым. Но для некоторых теоретических физиков это также небольшое разочарование, потому что очень маленький недостаток в теории общей теории относительности может проложить путь к новой физике и новым парадигмам. Но сегодня не будет обсуждаться относительность Эйнштейна.
Консорциум Gravity также измерил траекторию звезды S2, наблюдения, которые еще не опубликованы. Они должны позволить лучше узнать распределение массы вблизи черной дыры. Возможно, это будет немного лучше понять, что происходит в этой экстремальной среде. Это будет также возможность сравнить эти результаты с результатами другого проекта, который также проводил наблюдения за непосредственной средой центральной черной дыры Млечного Пути. С небольшой удачей Стрелец A * покажет некоторые свои секреты до конца года.
Десятка сверхмассивных черных дыр будет путешествовать по Млечному пути
— Новости от 8 мая 2018 —
Супермассивные черные дыры просто были предметом увлекательного и пугающего исследования. Эти черные дыры традиционно связаны с центром галактик. Мы еще не уверены в том, как они создаются. Они рождаются в юности Вселенной или медленно формируются, пожирая звезды один за другим? Стрелец A * находится на расстоянии более чем 25 000 световых лет от Земли, но в последние годы мы поняли, что, вероятно, есть кочевые сверхмассивные черные дыры. Первые доказательства были получены с космического телескопа Чандра. Супермассивные черные дыры, по-видимому, являются слияниями между галактиками. Но это не всегда приводит к слипанию черных дыр, особенно если между ними существует большая разница в массе. Наименее массивная орбита вокруг самой массивной.
Новое исследование, опубликованное в прошлом месяце в журнале Astrophysical Journal Letters, предполагает, что этот тип черных дыр действительно будет довольно распространенным, даже в пределах Млечного пути. Исследование основано на моделировании, выполненном с использованием суперкомпьютера. Воспроизводя галактики с массой, близкой к Млечному Пути, расчеты показывают в среднем дюжину сверхмассивных черных дыр для каждой из этих галактик, независимо от истории слияния галактики-хозяина. Стрелец A * имел бы дюжину двоюродных братьев, которые путешествуют по Млечному Пути. Но, похоже, наша солнечная система не в опасности, потому что авторы исследования считают, что такие черные дыры должны приближаться к нашей солнечной системе в среднем каждые 100 миллиардов лет, что почти в десять раз превышает возраст Вселенной. Если у Млечного Пути столько сверхмассивных черных дыр, почему они их никогда не видели? Команда, стоящая за исследованием, считает, что этот тип черной дыры будет довольно далеко от центра галактики. Они не могут окружить себя облаком газа и останутся полностью черными.
Чтобы увидеть, реалистично ли симуляция, нам нужно будет делать наблюдения в нашей галактике или в другой галактике. Эти объекты из нескольких сотен тысяч солнечных масс должны оставлять следы, которые в конечном итоге будут обнаружены. Это может быть возможность изучить прошлое нашей галактики и понять события, которые позволили ей создать. Но в то же время мы должны уже попытаться понять немного лучшего Стрельца А *, потому что, даже если мы не сможем увидеть эту сверхмассивную черную дыру, по крайней мере, мы знаем, где искать.
Изображение NASA / JPL-Caltech [Public domain], через Wikimedia Commons
источники
