Оновлено 11 квітня о 16:40. ET.
Вчора Земляни вперше поглянули на власне зображення чорної діри - перетворивши те, що жило лише в наших колективних уявах, у конкретну реальність.
На зображенні зображено помаранчеве тоноване кільце з двома сторонами, що обводить темну тінь чорної діри, яка піднімає речовину за 55 мільйонів світлових років у центрі галактики, відомої як Діва А (Мессьє 87).
Цей розмитий перший погляд достатній для підтвердження того, що теорія відносності Ейнштейна працює навіть на межі цієї гігантської безодні - екстремальне місце, де дехто думав, що його рівняння зіпсуються. Але цей невловимий образ викликає багато питань. Ось деякі відповіді на ваші запитання.
Що таке чорна діра?
Чорні діри - надзвичайно щільні предмети, з яких ніщо, навіть світло, не може уникнути. Коли вони їдять речовину поблизу, вони збільшуються в розмірах. Чорні діри зазвичай утворюються, коли велика зірка вмирає і падає на себе.
Надмасивні чорні діри, які в мільйони чи мільярди разів настільки масивні, як сонце, вважається, лежать у центрі майже кожної галактики, включаючи нашу власну. Наші називаються Стрільцем A *.
Чому раніше ми не бачили зображення чорної діри?
Чорні діри, навіть надмасивні, не такі великі. Наприклад, сфотографувати чорну діру в центрі Чумацького Шляху, яка, як вважається, приблизно в 4 мільйони разів масивніша, ніж сонце, було б як сфотографувати DVD на поверхні Місяця, Димитріос Псалтіс, астрофізик з університету Арізони, розповів Vox. Крім того, чорні діри, як правило, оповиті матеріалом, який може затьмарити світло навколо чорної діри, написали вони.
До цього зображення, як ми знали, що існували чорні діри?
Теорія відносності Ейнштейна спочатку передбачила, що коли помер масивна зірка, вона залишить після себе щільне ядро. Якщо це ядро було втричі масивнішим за сонце, його рівняння показали, що сила тяжіння створює чорну діру, повідомляє NASA.
Але до вчора (10 квітня) вчені не могли фотографувати або безпосередньо спостерігати за чорними дірами. Швидше вони покладалися на непрямі докази - поведінку чи сигнали, що надходять від інших об'єктів поблизу. Наприклад, чорна діра обсипає зірки, що надто близько до неї. Цей процес нагріває зірки, внаслідок чого вони випромінюють рентгенівські сигнали, які можна виявити телескопами. Іноді чорні діри також випльовують гігантські сплески заряджених частинок, що, знову ж таки, виявляється нашими інструментами.
Вчені також іноді вивчають рух предметів - якщо вони здаються дивними, винуватцем може стати чорна діра.
Що ми бачимо на зображенні?
Самі чорні діри випромінюють занадто мало радіації для виявлення, але, як передбачив Ейнштейн, видно контур чорної діри та її горизонт подій - межу, за якою світло не може вийти.
Виявляється, це правда. Темне коло посередині - це "тінь" чорної діри, яка виявляється сяючим газом, який сидить на горизонті події навколо неї. (Крайня гравітаційна тяга чорної діри перегріває газ, викликаючи його випромінювання або «світіння»). Але газ у горизонті подій насправді не помаранчевий - швидше астрономи, що беруть участь у проекті, вирішили забарвити радіохвильові сигнали в помаранчевий, щоб зобразити, наскільки яскраві викиди.
Жовті тони представляють найбільш інтенсивні викиди, в той час як червоний зображує нижчу інтенсивність, а чорний - мало або зовсім не викиди. У видимому спектрі колір викидів, мабуть, буде розглядатися неозброєним оком як білий, можливо, трохи помазаний синім або червоним кольором.
Більше ви можете прочитати в цій статті Live Science.
Чому зображення розмито?
З сучасними технологіями, це найвища досяжність. Роздільна здатність телескопа "Горизонт події" становить близько 20 мікросекунд. (Один мікросекунд - це розмір періоду в кінці речення, якщо ви дивилися на нього з Землі, і цей період був у листівці, залишеній на Місяці, згідно з журналом Асоціації аматорських астрономів Нью-Йорка.)
Якщо ви зробите звичайну фотографію, яка містить мільйони пікселів, підірвіть її в кілька тисяч разів і згладьте її, ви побачите приблизно таку ж роздільну здатність, що і на зображенні чорної діри, за словами Джеффрі Крі, віце-голови Телескоп "Горизонт події" Але якщо врахувати, що вони знімають чорну діру за 55 мільйонів світлових років, це надзвичайно вражає.
Чому кільце настільки неправильної форми?
Вчені місії поки не знають. "Добре питання, і на яке ми сподіваємось відповісти в майбутньому", - сказав Крю. "Наразі це те, що нам показав M87".
Як вчені зафіксували цей образ?
Понад 200 астрономів у всьому світі здійснили вимірювання за допомогою восьми наземних радіотелескопів, спільно відомих як телескоп "Горизонт подій" (EHT). Ці телескопи, як правило, розташовані на висотних місцях, таких як вулкани на Гаваях та Мексиці, гори в Арізоні та Іспанській Сьєрра-Неваді, пустелі Атакама та Антарктида, йдеться у повідомленні Національного наукового фонду.
У квітні 2017 року астрономи синхронізували всі телескопи, щоб зробити вимірювання радіохвиль, що випромінюються з горизонту подій чорної діри, все одночасно. Синхронізація телескопів була схожа на створення телескопа розміру Землі з вражаючою роздільною здатністю 20 мікросекундних секунд - достатньо для того, щоб читати газету в руках нью-йоркця аж до кафе в Парижі, йдеться в заяві. (Для порівняння, чорна діра, яку вони зображували, становить близько 42 мікросекундних секунд).
Потім вони взяли всі ці сирі вимірювання, проаналізували їх і об'єднали у зображення, яке ви бачите.
Чому вчені вимірювали радіохвилі, а не видиме світло для зйомки зображення?
Вони могли отримати кращу роздільну здатність за допомогою радіохвиль, ніж якщо б вони використовували видиме світло. "Радіохвилі в даний час пропонують найвищий кутовий дозвіл будь-якої техніки в даний час", - сказав Крю. Кутова роздільна здатність стосується того, наскільки добре (найменший кут) телескоп може розрізнити між двома окремими об'єктами.
Це фактична фотографія?
Ні, не в традиційному розумінні. "Складно зробити зображення за допомогою радіохвиль", - сказав Крю. Вчені місії вимірювали радіохвилі, що випромінюються з горизонту подій чорної діри, а потім обробляють цю інформацію за допомогою комп'ютера, щоб зробити зображення, яке ви бачите.
Чи підтверджує цей образ ще раз теорію відносності Ейнштейна?
Так. Теорія відносності Ейнштейна передбачала, що існують чорні діри і що вони мають горизонт подій. Рівняння також передбачають, що горизонт події повинен бути дещо круглим, а розмір повинен бути безпосередньо пов'язаний з масою чорної діри.
Ось і ось: дещо круговий горизонт подій та виведена маса чорної діри відповідають оцінкам того, на чому він повинен базуватися на переміщенні від нього зірок.
Більше ви можете прочитати на Space.com.
Чому вони не зафіксували зображення чорної діри нашої галактики, а замість цього вибрали далеко?
M87 був першим вимірюваним дослідниками чорної діри, тому вони вперше проаналізували це, - сказав Шеп Доельман, директор телескопа "Горизонт подій" під час прес-конференції. Але це було також простішим у порівнянні із Стрільцем А *, який сидить у центрі нашої галактики, додав він. Це тому, що він настільки далеко, що він не сильно «рухається» протягом вечора вимірювань. Стрілець A * набагато ближче, тому він не такий «закріплений» на небі. У будь-якому випадку, "ми дуже раді працювати над Sag A *", - сказав Доельман. "Ми нічого не обіцяємо, але сподіваємося, що це дійде дуже скоро".
