Одни из самых загадочных объектов во Вселенной, черные дыры, регулярно привлекают к себе внимание. Мы знаем, что они сталкиваются, сливаются, меняют яркость, и даже испаряются.
А еще, в теории, черные дыры могут связывать между собой Вселенные с помощью червоточин. Однако, все наши знания и предположения об этих массивных объектах могут оказаться неточными.
Недавно в научном сообществе появились слухи о том, что ученые получили сигнал, исходящий от черной дыры, размер и масса которой настолько огромны, что ее существование физически невозможно.
Такой сверхмассивную черную дыру изобразили в фильме “Интерстеллар”
Сверхмассивные черные дыры
Черная дыра — это место в пространстве-времени, попав в которое на свободу ни один объект выбраться уже не сможет. Более того, даже фотоны света останутся там навсегда. Каждая черная дыра обладает большой массой и невероятным гравитационным притяжением. Настолько сильным, что то, что находится за горизонтом событий, навсегда останется для нас загадкой. Разрастаясь, черные дыры образуют ядра большинства галактик.
Сверхмассивными черными дырами принято считать объекты массой около 105 и выше масс Солнца. В галактике NGC 4889 в созвездии Волосы Вероники расположилась самая тяжёлая сверхмассивная чёрная дыра из известных сегодня. Ее масса составляет около 21 млрд солнечных масс. Это самый настоящий космический монстр.
В центре изображения эллиптическая галактика NGC 4889 в созвездии Волосы Вероники
Отметим, что сверхмассивные черные дыры, превышающие массу нашего Солнца в миллионы и миллиарды раз, вращающиеся в центрах галактик, образовались в ранней Вселенной самыми разными и таинственными способами. Общепринятой теории образования чёрных дыр такой массы пока нет. Обсудить самые разные варианты возникновения этих космических монстров можно в нашем Telegram-чате.
Невероятный космический монстр
Ввиду отсутствия единой теории формирования сверхмассивных черных дыр, эти объекты остаются одной из главных загадок современности. Недавно физики, изучающие черные дыры, взволнованно обсуждали сообщения о том, что детекторы LIGO и Virgo, которые в 2017 году обнаружили гравитационные волны, недавно уловили сигнал, исходящий от неожиданно огромной черной дыры, масса которой считалась физически невозможной.
На фото лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория Ligo
Дело в том, что черные дыры образуются в результате взрыва сверхновых звезд. Однако, когда ядро умирающей звезды очень тяжелое, оно гравитационно не разрушается в черную дыру. Вместо этого звезда подвергнется взрыву, который полностью уничтожает ее за считанные секунды, ничего не оставив позади. Таким образом, наличие сверхмассивных черных дыр, вращающихся не в центрах галактик, масса которых превышает 130 солнечных масс считается невозможным.
Ученые основываются на исследовании 2002 года о взрывах сверхновых звезд с парной нестабильностью. Полученные в ходе исследования данные считаются окончательными.
Однако, чтобы образовалась черная дыра превышающая 130 солнечных масс, должна была родиться и погибнуть звезда, массой более 300 солнц. Такие гиганты встречаются на просторах Вселенной крайне редко. По этой причине большинство экспертов предполагали, что черные дыры, обнаруженные LIGO и Virgo, должны достигать максимума примерно при 50 солнечных массах.
Но Карл Родригес из Массачусетского технологического института и Сурав Чаттерджи из Института фундаментальных исследований Тата в Мумбаи, делают ставку на то, что есть обходной путь для формирования черных дыр настолько больших размеров. В то время, как большинство сталкивающихся черных дыр, вероятно, возникли как пары изолированных звезд (двойные звездные системы широко распространены в космосе), Родригес и его коллеги утверждают, что часть обнаруженных столкновений происходит в плотных звездных системах, например, в шаровых скоплениях.
Черные дыры, вращающиеся неподалеку друг от друга, иногда сливаются в одну большую. Внутри шарового скопления черная дыра с массой 50 солнц может слиться, например, с дырой, чья масса составляет 30 солнц, и тогда получившийся гигант может снова слиться с ближайшей к нему черной дырой. Исследователи называют это «слиянием второго поколения». Сигнал исходящей именно от такого гиганта, считают исследователи, и зафиксировали LIGO и Virgo.
Правы ли ученые
Команда ученых LIGO и Virgo, как правило, быстро объявляет о каждом потенциальном событии, например, об обнаружении гравитационных волн. Ученые поступают так для того, чтобы их коллеги тоже начали работать в этом направлении.
Однако, на сегодняшний день никаких официальных заявлений от команды LIGO не поступало. При этом, представители LIGO планируют рассказать миру о предполагаемых размерах сталкивающихся объектов не позднее весны 2020 года. Если чёрная дыра слишком большого размера входит в число полученных командой данных, анализ также выявит, как быстро вращалась дыра и её спутник при столкновении. По мнению ученых, эта информация поможет понять историю происхождения хотя бы одного из столкнувшихся объектов.
Ученые собираются снять первое в истории видео черной дыры
В апреле 2019 года мир впервые увидел фотографию черной дыры. Невероятных размеров космический монстр — сверхмассивная черная дыра в центре галактики Messier 87 (M87) — ознаменовала собой новую эру наблюдений за космическими объектами. Вскоре мы будем знать о них больше, чем когда-либо. А между тем международная команда ученых не собирается останавливаться на достигнутом. На прошлой неделе стало известно, что в следующем году исследователи намерены предъявить миру видео черной дыры. Но как они собираются это сделать, и что мы с вами увидим?
На изображении центр эллиптической галактики М87
Как фотографировали черную дыру?
Начнем с того, что черные дыры невидимы — эти космические объекты поглощают электромагнитное излучение. А это значит, что каким бы телескопом мы с вами не воспользовались, ни один из существующих сегодня инструментов не сможет обнаружить черную дыру. Единственный шанс астрономов — разглядеть «горизонт событий» — место за пределами черной дыры, откуда не может выбраться ни один объект, даже фотон света. И ученым это удалось.
Находясь на разных континентах, восемь телескопов Event Horizon Telescope измеряли исходящую от черной дыры радиацию. Получив все необходимые данные, ученые обрабатывали информацию на суперкомпьютере целых два года, после чего явили миру первую в истории фотографию этого ранее гипотетического объекта. А что вы подумали, впервые увидев снимок черной дыры? Давайте обсудим это в нашем Telegram-чате.
Знаменитый снимок черной дыры в центре галактики М87
Эллиптическая галактика М87 находится от нас с вами на расстоянии 53,5 миллионов световых лет. Это невероятно далеко, если говорить на чистоту. Так что исследователи переключили свое внимание на черную дыру в самом сердце Млечного Пути. К тому же она недавно вела себя странно. Но как ученые собираются снять этот практически невидимый объект на видео, а главное, зачем?
Поиски черной дыры
Черная дыра, подобно планетам, вращается. И из-за своей невероятно сильной гравитации она искажает пространство вокруг себя. Наблюдение этого по-настоящему странного эффекта вращения самого пространства — один из священных граалей астрофизики.
Для того, чтобы сделать видео, международная команда из 347 ученых планирует разместить наземные телескопы в Гренландии, Франции и некоторых частях Африки. Помимо прочего, в дополнение к наземным съемкам, исследователи собираются отправить три малых спутника на орбиту Земли. Все вместе создаст самый настоящий супер телескоп, способный делать четкие изображения черной дыры в центре нашей галактики.
Карта расположения телескопов Event Horizon
Отметим, что изначально ученые собирались сфотографировать черную дыру в центре Млечного Пути, однако, из-за того, что поле зрение телескопов ограничено, а объект в центре нашей галактики движется очень быстро, выбор ученых пал на эллиптическую галактику М87.
На прошлой неделе фонд Breakthrough Prize выплатил команде ученых денежную премию в размере 3 млн долларов. Полученные средства позволят ученым создать огромные виртуальные телескопы и построить по всему миру новые средства радиосвязи.
Что будет на видео с черной дырой
Не будем вас томить: ученые хотят получить четкую картинку того, как из-за силы гравитации черная дыра поглощает все вокруг себя. Астрономы сообщили, что все необходимые данные уже получены и снова благодаря сети телескопов Event Horizon. Сделать видео и показать его всего миру исследователи намерены не раньше 2020 года.
Таким образом к концу следующего десятилетия ученые смогут снимать высококачественные фильмы о чёрных дырах в реальном времени. А мы с вами своими глазами увидим, как именно не только выглядят черные дыры, но и как они ведут себя на космической сцене. Полагаем, нам понравится.
