Дырка от бублика за 14 млрд Евро.

https://eventhorizontelescope.org/

Ученые получили первое изображение черной дыры, используя наблюдения телескопа Event Horizon (Горизонт событий) центра галактики M87.

 На изображении показано яркое кольцо, сформированное в виде света, изгибающегося в интенсивной гравитации вокруг черной дыры, которая в 6,5 миллиардов раз массивнее Солнца. Это долгожданное изображение является самым убедительным на сегодняшний день доказательством существования сверхмассивных черных дыр и открывает новое окно для изучения черных дыр, их горизонтов событий и гравитации.

Предоставлено: Event Horizon Telescope Collaboration (сотрудничество Телескоп Горизонта Событий)
Астрономы захватили первое изображение черной дыры
Международное сотрудничество представляет парадигмальные наблюдения гигантской черной дыры в сердце далекой галактики М87.
Телескоп «Горизонт событий» (EHT) - массив из восьми наземных радиотелескопов, созданный в рамках международного сотрудничества, в масштабе планеты, предназначен для захвата изображений черной дыры.
Сегодня, на скоординированных пресс-конференциях по всему миру, исследователи EHT показывают, что они преуспели, обнародуя первые прямые визуальные свидетельства сверхмассивной черной дыры и ее тени. Этот прорыв был объявлен сегодня в серии из шести статей, опубликованных в специальном выпуске The Astrophysical Journal Letters.
Изображение показывает черную дыру в центре М87 [1], массивной галактики в соседнем скоплении галактик Дева. Эта черная дыра находится на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли и имеет массу в 6,5 миллиардов раз больше массы Солнца [2].
EHT связывает телескопы по всему земному шару, чтобы сформировать виртуальный телескоп размером с Землю с беспрецедентной чувствительностью и разрешением [3].
EHT является результатом многолетнего международного сотрудничества и предлагает ученым новый способ изучения наиболее экстремальных объектов во Вселенной, предсказанных общей теорией относительностью Эйнштейна.

100 лет назад Альберт Эйнштейн показал, что гравитацию можно представить в виде искривления пространства-времени.

Из уравнений Эйнштейна

Подробнее здесь

следует, что маленький массивный объект может скрываться за горизонтом событий.

Область, где гравитация настолько сильна, что может удержать даже свет.

Лучше всего силуэт чёрной дыры может быть заметен при длине волны чуть более 1мм

Глобальная сеть телескопов.

В течение столетнего года исторический эксперимент EHT впервые подтвердил теорию [4].

«Мы сделали первый снимок черной дыры», - сказал директор проекта EHT Шеперд С. Доулман из Центра астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт.
«Это выдающийся научный подвиг, совершенный командой из более чем 200 исследователей». Черные дыры - это необычные космические объекты с огромными массами, но чрезвычайно компактными размерами. Присутствие этих объектов оказывает чрезвычайное влияние на окружающую среду, деформируя пространство-время и перегревая любой окружающий материал.»

«Если мы погрузимся в яркую область, такую ​​как диск из светящегося газа, мы ожидаем, что черная дыра создаст темную область, похожую на тень - что предсказывает общая теория относительности Эйнштейна, чего мы никогда раньше не видели», - объяснил председатель EHT Science. Совет Хейно Фальке из Университета Радбуда, Нидерланды.
«Эта тень, вызванная гравитационным изгибом и захватом света горизонтом событий, многое раскрывает о природе этих захватывающих объектов и позволила нам измерить огромную массу черной дыры M87. Множество методов калибровки и визуализации выявили кольцеобразную структуру с темной центральной областью - тенью черной дыры, которая сохранялась в течение нескольких независимых наблюдений EHT.

«Как только мы убедились, что изобразили тень, мы можем сравнить наши наблюдения с обширными компьютерными моделями, которые включают физику искривленного пространства, перегретого вещества и сильных магнитных полей. Многие из особенностей наблюдаемого изображения удивительно хорошо соответствуют нашему теоретическому пониманию, » отмечает Пол Т.П. Хо , член правления ЕНТ и директор Восточноазиатской обсерватории [5].

«Это дает нам уверенность в интерпретации наших наблюдений, в том числе нашей оценки массы черной дыры».
Создание EHT было сложной задачей, которая требовала модернизации и подключения всемирной сети из восьми уже существующих телескопов, развернутых на различных сложных высотных объектах. Эти места включают вулканы на Гавайях и в Мексике, горы в Аризоне и Испанской Сьерра-Неваде, чилийскую пустыню Атакама и Антарктиду. В наблюдениях EHT используется метод, называемый интерферометрией с очень длинной базой (VLBI), который синхронизирует телескопические объекты по всему миру и использует вращение нашей планеты, чтобы сформировать один огромный телескоп размером с Землю, наблюдающий на длине волны 1,3 мм. VLBI позволяет EHT достигать углового разрешения в 20 микросекунд - этого достаточно для чтения газеты в Нью-Йорке из парижского кафе на тротуаре [6].

Телескопами, способствующими этому результату, были ALMA , APEX , 30-метровый телескоп IRAM, телескоп Джеймса Клерка Максвелла , Большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано , Субмиллиметровая матрица , Субмиллиметровый телескоп и Телескоп Южного полюса [7].

Петабайты необработанных данных с телескопов были объединены высокоспециализированными суперкомпьютерами, размещенными в Институте радиоастрономии им. Макса Планка и Обсерватории Хейстек в Массачусетском технологическом институте .

Построение EHT и наблюдения, объявленные сегодня, представляют собой кульминацию десятилетий наблюдательных, технических и теоретических работ. Этот пример глобальной командной работы потребовал тесного сотрудничества исследователей со всего мира. Тринадцать партнерских учреждений работали вместе над созданием EHT, используя как ранее существующую инфраструктуру, так и поддержку различных агентств. Основное финансирование было предоставлено Национальным научным фондом США (NSF), Европейским исследовательским советом (ERC) ЕС и финансирующими агентствами в Восточной Азии.

«Мы достигли того, что считалось невозможным всего поколение назад», - заключил Доулман.
«Прорыв в технологии, связи между лучшими в мире радиообсерваториями и инновационные алгоритмы собрались вместе, чтобы открыть совершенно новое окно в черные дыры и горизонт событий».

Заметки
[1] Тень черной дыры ближе всего подходит к изображению самой черной дыры, абсолютно темного объекта, из которого свет не может вырваться. Граница черной дыры - горизонт событий, от которого EHT берет свое имя, - примерно в 2,5 раза меньше тени, которую она отбрасывает, и имеет ширину чуть менее 40 млрд. Км.

[2] Сверхмассивные черные дыры являются относительно крошечными астрономическими объектами, что сделало невозможным их непосредственное наблюдение до сих пор.
Поскольку размер черной дыры пропорционален ее массе, чем массивнее черная дыра, тем больше тень. Благодаря своей огромной массе и относительной близости, черная дыра M87 была предсказана как одна из самых больших, видимых с Земли, что делает ее идеальной целью для EHT.

[3] Хотя телескопы не связаны физически, они могут синхронизировать свои записанные данные с атомными часами - мазерами водорода, которые точно измеряют время своих наблюдений. Эти наблюдения были собраны на длине волны 1,3 мм во время глобальной кампании 2017 года. Каждый телескоп EHT производил огромные объемы данных - около 350 терабайт в день - которые хранились на высокопроизводительных жестких дисках с гелиевым наполнением. Эти данные были переданы на узкоспециализированные суперкомпьютеры - известные как корреляторы - в Институте радиоастрономии им. Макса Планка и Обсерватории Хейстек МИТ для объединения. Затем они были кропотливо преобразованы в изображение с использованием новых вычислительных инструментов, разработанных в сотрудничестве.

[4] 100 лет назад, две экспедиции отправились на остров Принсипи у побережья Африки и в Собрал в Бразилии, чтобы наблюдать солнечное затмение 1919 года , с целью проверки общей теории относительности путем определения того, будет ли звездный свет согнут вокруг конечности Солнца, как и предсказывал Эйнштейн.
В ответ на эти наблюдения EHT отправил членов команды в некоторые из самых высоких и изолированных радиоустройств в мире, чтобы еще раз проверить наше понимание гравитации.

[5] Партнер Восточноазиатской обсерватории (ЕАО) по проекту EHT представляет участие многих регионов в Азии, включая Китай, Японию, Корею, Тайвань, Вьетнам, Таиланд, Малайзию, Индию и Индонезию.

[6] В будущих наблюдениях EHT будет значительно повышена чувствительность с участием обсерватории IRAM NOEMA , Гренландского телескопа и телескопа Китт-Пик .

[7] ALMA является партнерством Европейской южной обсерватории (ESO; Европа, представляющей ее государства-члены), Национального научного фонда США (NSF) и Национального института естественных наук Японии (NINS) вместе с Национальными исследованиями. Совет (Канада), Министерство науки и технологий (МОСТ; Тайвань), Институт астрономии и астрофизики Academia Sinica (ASIAA; Тайвань) и Корейский институт астрономии и космических наук (KASI; Республика Корея) в сотрудничестве с Республикой Чили APEX управляется ESO , 30-метровый телескоп - IRAM (партнерские организации IRAM - MPG (Германия), CNRS (Франция) и IGN (Испания)), телескоп Джеймса Клерка Максвелла - EAO , Большой Миллиметровый телескоп Alfonso Serrano эксплуатируется INAOE и UMass , субмиллиметровый массив - SAO и ASIAA, а субмиллиметровый телескоп - Аризонской радиообсерваторией (ARO).
Телескоп Южного полюса эксплуатируется Чикагским университетом со специальными приборами EHT, предоставленными Университетом Аризоны . Дополнительная информация Это исследование было представлено в серии из шести статей, опубликованных сегодня в специальном выпуске The Astrophysical Journal Letters, а также в выпуске Focus, который обобщает опубликованные исследования.

Изображения пресс-релизов в более высоком разрешении (4000x2330 пикселей) можно найти здесь в формате PNG (16-бит) и JPG (8-бит). Изображение самого высокого качества (7416x4320 пикселей, TIF, 16-бит, 180 Мб) можно получить из репозиториев наших партнеров, NSF и ESO.
Резюме последних прессы и медиа-ресурсов можно найти на этой странице.

В сотрудничестве EHT участвуют более 200 исследователей из Африки, Азии, Европы, Северной и Южной Америки. Международное сотрудничество работает над созданием виртуального телескопа размером с Землю для захвата самых детальных изображений черной дыры за всю историю человечества. Благодаря значительным международным инвестициям EHT связывает существующие телескопы с использованием новых систем - создавая принципиально новый инструмент с самой высокой угловой разрешающей способностью, которая еще не достигнута.

Индивидуальные телескопы участвуют; ALMA, APEX, 30-метровый телескоп IRAM, обсерватория IRAM NOEMA, телескоп Джеймса Клерка Максвелла (JCMT), Большой миллиметровый телескоп Alfonso Serrano (LMT), Субмиллиметровый массив (SMA), Субмиллиметровый телескоп (SMT), Телескоп Южного полюса (SPT), телескоп Китт-Пик и Гренландский телескоп (GLT).

Сотрудничество ЕНТ состоит из 13 заинтересованных сторон; Институт астрономии и астрофизики Academia Sinica, Университет Аризоны, Чикагский университет, Восточноазиатская обсерватория, Гете-Университет Франкфурта, Институт радиоастрономии, Миллиметрия, Большой миллиметровый телескоп, Институт радиоастрономии им. Макса Планка, Обсерватория Хейстака, MIT Астрономическая обсерватория Японии, Институт теоретической физики по периметру, Университет Радбо и Смитсоновская астрофизическая обсерватория.