Найперше зображення чорної діри

Чорна діра — астрофізичний об'єкт, який створює настільки потужну силу тяжіння, що жодні, як завгодно швидкі частинки, не можуть покинути його поверхню, навіть світло.

Це — найперше в історії зображення чорної діри.
Воно було оприлюднене колаборацією телескопів "Горизонт подій" 10 квітня 2019 року.
На ньому видно плазму, що обертається навколо надмасивної чорної діри в центрі галактики М87.
Яскрава область показує зону, де плазма рухається у напрямку до нас майже зі швидкістю світла.
А тьмяніша — де плазма рухається від нас.
Це називається релятивістською зміною яскравості.
Із зображення вчені зрозуміли, що плазма обертається за годинниковою стрілкою.
Щоб зробити один такий оберт, плазмі потрібно приблизно дві доби.
Ми спостерігаємо чорну діру за допомогою радіохвиль довжиною 1.3 міліметра.
Хвилі саме з такою довжиною були використані для створення зображення, оскільки вони можуть показати нам деталі поблизу горизонту подій.
І такі хвилі можуть пройти через акреційний диск та міжзоряний пил, щоб досягти наших телескопів.
Надмасивна чорна діра в центрі М87 дуже активна, тому що вона постійно живиться великою кількістю речовини з її розжареного акреційного диска.
Вона також викидає вузькоспрямовані струмені плазми зверху і знизу, показані синім кольором.
Вважається, що ці джети формуються надзвичайно сильними магнітними полями.
Джети простягаються щонайменше на 5000 світлових років, і один з них направлений майже прямо на нас.
Релятивістський ефект Доплера також є причиною того, що ми бачимо струмінь, який рухається до нас на знімку космічного телескопу Габбл, але не бачимо іншого струменя.
Оскільки джет спрямований майже на нас, я думаю, що ми дивимося майже перпендикулярно до акреційного диска.
Погляньмо на те, як змінювався б вигляд диска при зміні його орієнтації.
Викривлення простору-часу навколо чорної діри призводить до того, що ми бачимо світло навіть від тих акреційного диска, які розміщені за чорною дірою.
Через ефект лінзування ми бачимо їх вище і нижче області тіні.
Це так дивовижно!
Я міг би ще довго на це дивитися.
Отже, основне запитання, яке виникає в більшості людей — чому зображення таке розмите?
Відповідь: тому що чорна діра крихітна.
Не зрозумійте мене неправильно, чорна діра, насправді, величезна і надмасивна.
Чорна діра на цьому зображенні має масу у 6,5 мільярдів разів більшу, ніж маса Сонця.
Реальний розмір її тіні майже як наша Сонячна система.
Але до неї 53,5 мільйона світлових років.
І її кутовий розмір всього лише 40 мікроарксекунд.
Це кут, який вона утворює на небі.
Розділимо небо над горизонтом на 180 градусів.
Потім поділимо один градус на 60 кутових мінут.
А одну мінуту на 60 кутових секунд.
Тепер розділимо одну кутову секунду на 100 частин.
І знову на 100.
І ще раз на 100.
Це і буде розмір тіні чорної діри.
Всього лише 40 кутових мікросекунд.
Це на самій межі того, що ми технічно здатні побачити.
Для отримання такої роздільної здатності через існування фізичних обмежень, дифракційної межі, нам потрібен телескоп розміром із Землю.
Оскільки це нереально зробити, вчені використовували 8 телескопів по усій земній кулі.
Всі вони одночасно спостерігали центральну область М87.
І, завдяки добовому обертанню Землі, вчені змогли зімітувати заповнення інформацією телескопа розміром з планету.
Однак, ця чорна діра не була єдиним об’єктом спостереження.
Вчені також спостерігали надмасивну чорну діру в центрі нашої галактики Стрілець А*.
Її зображення ще не оприлюднене, але дана симуляція показує, який вигляд вона ймовірно має.
Наша чорна діра набагато ближче — на відстані 26 тисяч світлових років від нас.
Але вона і набагато менша, з масою всього лише 4 мільйони сонячних.
До того ж вона менш активна і поглинає речовину періодично.
А її вигляд змінюється набагато швидше, оскільки матерії для повного оберту потрібно від 4 до 30 хвилин.
Тож нам доведеться трохи почекати, щоб побачити чорну діру в центрі нашої галактики.
Ну а поки що вражаючий знімок чорної діри М87 без найменшого сумніву підтверджує, що чорні діри існують.
Загальна теорія відносності, опублікована понад 100 років тому, знову підтверджується вражаючим способом у найсильніших гравітаційних полях і на межі нашої здатності перевірити цю теорію.
Найбільше в таких моментах мені подобається те, наскільки екстремальними є речі, які зробили ці вчені.
100 дослідників все ж досягли мети, яка здавалася неможливою.
Я хочу особисто привітати кожного в цій команді з цим дивовижним відкриттям.