Получено историческое изображение чёрной дыры

Благодаря историческому достижению международной сети радиотелескопов под названием Event Horizon Telescope (EHT) учёными впервые получено изображение чёрной дыры и её тени.

Чёрная дыра - это чрезвычайно плотный объект, из которого не может вырваться даже свет. Все, что попадает в пределы "горизонта событий" чёрной дыры, пройдя точку невозврата, будет поглощено и никогда не появится вновь из-за её невообразимо мощной гравитации.
Природа чёрных дыр делает невозможным их непосредственное наблюдение, поскольку они невидимы, но их окружают ярко светящиеся диски раскалённой материи. На фоне этого яркого аккреционного диска можно увидеть тень чёрной дыры.

Новое потрясающее изображение показывает тень сверхмассивной чёрной дыры в центре эллиптической галактики Мессье 87 (M87), которая находится примерно в 55 миллионах световых лет от Земли. Эта чёрная дыра в 6,5 миллиардов раз превышает массу Солнца.
Чтобы обнаружить её тень, потребовалась совместная работа восьми наземных радиотелескопов, расположенных по всему земному шару таким образом, что они составили в совокупности подобие одного телескопа размером со всю нашу планету.

"Это удивительное достижение всей команды сети EHT, - говорит Пол Герц, директор отдела астрофизики в штаб-квартире НАСА. - Много лет назад мы полагали, что придётся построить очень большой космический телескоп для получения изображений чёрной дыры. Но благодаря тому, что радиотелескопы по всему миру работали согласованно, как единый инструмент, команда EHT приблизила это событие на целые десятилетия".

Помимо сети телескопов Event Horizon Telescope (Телескоп горизонта событий - англ.), в работе было задействовано несколько космических аппаратов, координируемых рабочей группой EHT, для наблюдения чёрной дыры в различных диапазонах длин световых волн.
Объединив усилия, орбитальная рентгеновская обсерватория Чандра, ядерный спектроскопический телескоп NuSTAR и космический телескоп Свифт, настроенные на различные длины волн рентгеновского излучения, направили свои объективы на чёрную дыру M87 примерно в то же время, что и сеть телескопов EHT в апреле 2017 года.
Кроме того, за изменениями гамма-излучения от объекта M87 наблюдал космический телескоп Ферми. С помощью сети телескопов EHT отслеживались изменения в структуре среды, окружающей чёрной дыру, а данные от космических и других телескопов создали более полную и информативную картину происходящих в ней процессов.

С помощью наблюдений орбитальных телескопов Чандра и NuSTAR астрономы производили измерения интенсивности рентгеновского излучения релятивистской струи (джета), исходящей от M87. Учёные использовали эту информацию при сравнении составленных ими моделей джета и аккреционного диска чёрной дыры с наблюдениями сети EHT. По мере изучения полученных данных появляется всё больше новых идей.

Относительно чёрных дыр есть много насущных вопросов, на которые, возможно, помогут ответить скоординированные наблюдения НАСА. Например, остаётся загадкой, откуда частицы вблизи горизонта событий получают такой огромный энергетический импульс, чтобы создавать мощные релятивистские струи, которые отбрасываются от полюсов чёрных дыр со скоростью, близкой к скорости света. И куда уходит энергия, когда материя попадает в чёрную дыру?

"Рентгеновские снимки помогают нам связать то, что происходит с частицами вблизи горизонта событий, с тем, что мы можем измерить при помощи наших телескопов", - объясняет Джоуи Нилсен, астроном из Университета Вилланова в Пенсильвании, руководящий анализом данных, полученных телескопами Чандра и NuSTAR в рамках многоволновых исследований EHT.

Ранее космические телескопы НАСА использовались для изучения релятивистской струи, простирающейся от центра M87 более чем на 1000 световых лет. Этот джет состоит из частиц, движущихся почти со скоростью света и выбрасывающихся с высокой энергией от горизонта событий.
Сеть EHT отчасти была разработана для изучения происхождения этого джета и других релятивистских струй. Пузырь вещества в релятивистской струе под названием HST-1, обнаруженный астрономами с помощью телескопа Хаббл в 1999 году, претерпел таинственный цикл осветления и затемнения.

Кроме того, космические телескопы Чандра, NuSTAR, Свифт и Ферми, а также инструмент на борту МКС для исследования внутреннего строения нейтронных звёзд (NICER) совместно с сетью телескопов EHT производили наблюдения для выявления чёрной дыры в центре нашей галактики Млечный путь, которая называется Стрелец A*.

Учёные подчёркивают, что задействование такого внушительного количества различных телескопов на земле и в космосе для наблюдения ими одного и того же небесного объекта - это очень масштабное и серьёзное дело.

"Планирование и координация всех этих совместных наблюдений были реально сложной проблемой как для команды сети EHT, так и для координаторов миссий Чандра и NuSTAR, - сказал Нилсен. - Они проделали действительно невероятную работу, чтобы получить данные, которые мы теперь имеем, и за которые мы чрезвычайно благодарны".

Нилсен и его коллеги, участвовавшие в совместных наблюдениях, будут работать над анализом всего спектра излучения, исходящего от чёрной дыры М87 - от низкоэнергетических радиоволн до высокоэнергетических гамма-лучей.
С таким огромным количеством данных от сети EHT и других телескопов учёных впереди ожидают годы открытий.



Перевод.
Источник: https:// www.nasa.gov/ mission_pages/ chandra/ news/ black-hole-image-makes-history/