23.09.2019
. 22 oC пасмурно

EUR 26.40/26.95 USD 24.15/24.45
ukenru

Новини України

Перше в історії фото чорної діри: Наскільки ця подія важлива та чому нічого б не вдалося без 29-річної студентки

Отримане фото – результат декількох років роботи вчених у всьому світі, передає  ТСН.

У середу, 10 квітня, міжнародна група астрофізиків представила першу в історії фотографію чорної діри, а точніше – її горизонту подій. Зображення діри в центрі галактики M87 у сузір'ї Діви – результат декількох років обробки даних, отриманих радіотелескопами із усієї планети. Розповідаємо детально, що зображено на знімку і чому він такий важливий для наукового світу.

Перше фото чорної діри

Сенсаційну заяву зробили європейські вчені: їм вдалося вперше зробити фотографію чорної діри – надмасивного колапсару в далекій галактиці Messier 87, що розташована в скупченні Діви. Знімок був отриманий за допомогою проекту Event Horizon Telescope [Телескоп горизонту подій – ред.], який запустився 2012 року.

Зазначимо, кольори на зображенні – умовні. Їх можна було зробити зеленими, жовтими або рожевими, оскільки початкове зображення з телескопів виходить монохромним. Але кольори тут не головне, найважливіше – внутрішня чорна частина діри.

Відстань до неї – 53 млн світлових років, або понад 500 квінтильйонів [500 мільйонів трильйонів – ред.] кілометрів. Щоб її сфотографувати, знадобилася мережа з восьми телескопів, розташованих на різних континентах.

"Те, що ми бачимо – більше за розміром, ніж вся наша Сонячна система. Маса цієї чорної діри перевищує сонячну в 6,5 млрд разів. Це одна з найбільш масивних чорних дір, які в принципі можуть існувати. Абсолютний монстр, чемпіон Всесвіту в надважкій вазі", – пояснює в коментарі ВВС Гейно Фальке, професор Університету Неймгена в Нідерландах.

Це настільки важлива подія для всього наукового світу, що журналістам оголосили про це на прес-конференції, яку одночасно провели одразу в шести містах: у Брюсселі, Вашингтоні, Сантьяго-де-Чилі, Тайбеї, Токіо та Шанхаї.

Як пояснює Фальке, на фото ми бачимо ідеально круглу чорну діру, оточену "вогненним кільцем" – це гарячий газ, розігрітий до неймовірних температур, що спрямовується в діру.

Газ світиться так сильно, що затьмарює яскравістю кілька мільярдів зірок, розташованих у тій же галактиці. Сама чорна окружність – це область всередині горизонту подій, звідки світло вирватися вже не може. Там припиняють діяти всі звичні нам закони фізики.

Що ми знаємо про чорні діри

Ласкаво просимо, земляни, в місце, звідки немає виходу: область в космосі, де гравітація настільки сильна, що навіть світло не може пройти крізь неї. Це і є чорна діра.

Навіть Альберт Ейнштейн, чия загальна теорія відносності дозволила представити таке місце, подумав, що така концепція надто пересічна, щоб існувати. Але, як пише The New York Times, Ейнштейн помилявся. Тепер у нас є докази існування чорних дір.

Чорні діри, якщо говорити простою мовою – це області простору, що мають сильне тяжіння, через яке їх не може покинути світло. Вчені вважають, що вони існують, ґрунтуючись на загальній теорії відносності.

Ці невидимі об'єкти і поглинають електромагнітне випромінювання, тому їх не можна виявити неозброєним оком. Дослідники можуть лише спостерігати за радіацією, електромагнітними хвилями і спотвореннями простору навколо чорної діри.

Досі всі наші уявлення про чорні діри були винятково теоретичними. Саме їхнє реальне існування було лише науковою гіпотезою, але астрономи практично не сумнівалися в реальності, оскільки було отримано величезну кількість непрямих свідчень їх існування.

Перше науково обґрунтоване зображення чорної діри отримав французький вчений Жан-П'єр Люміне [Jean-Pierre Luminet] в 1979 році. Оскільки сама чорна діра за визначенням не може бути джерелом світла, на зображенні показано світіння газу, що обертається навколо чорної діри і поступово падає в неї – акреційний диск. Картинка була зроблена за допомогою математичних викладок на комп'ютері IBM 7040.

Але найбільш поширеним у масовій культурі зображенням чорної діри до появи реального фото був образ Гаргантюа у фільмі "Інтерстеллар", за наукову достовірність якого відповідав відомий американський астрофізик Кіп Торн.

Ще ми знаємо, що чорні діри можуть "співати". Коли матерія перетинає горизонт подій, лунає булькотючий звук – перетворення енергії руху на звукові хвилі. Так, 2003 року в космічній рентгенівській обсерваторії Chandra астрономи зловили звукові хвилі від надмасивної чорної діри на відстані 250 мільйонів світлових років.

 

Як отримали фото

Зазначимо, що на фото не сама чорна діра, а її "зовнішня оболонка" – точка неповернення, також відома як горизонт подій. Так називається область простору-часу, всередині якої гравітація чорної діри вже не дає вирватися назовні жодній інформації, але зовні у променів ще є можливість уникнути тяжіння.

Вловити і сфотографувати ці промені – пройти по самісінькому краю горизонту подій, але не поглинутися чорною дірою – протягом багатьох років намагався проект Event Horizon Telescope [EHT]. Це складна мережа радіотелескопів, що працюють в міліметровому діапазоні, розкиданих у всьому світі.

Ключовим моментом була поява 2013 року системи телескопів ALMA в Чилі – це ядро "Телескопа горизонту подій". Об'єднання великої кількості телескопів від Антарктиди до Гренландії і можливість спільної обробки даних і дозволили отримати фото.

Так, ЕНТ зміг розгледіти тінь надмасивної чорної діри в центрі галактики Мессьє 87, яку також називають Діва A. Дані з телескопів обробляли майже два роки. Спостереження на EHT ґрунтувалися на застосуванні методики інтерферометрії із наддовгою базою [VLBI], яка передбачає синхронізацію всіх телескопів всесвітньої мережі.

"Коли ми переконалися, що дійсно отримали зображення тіні, ми порівняли наші результати з великою колекцією комп'ютерних моделей, що відображають фізичні особливості викривленого простору, нагрітого до надвисоких температур речовини і сильних магнітних полів. Багато властивостей отриманого зображення несподівано відповідають нашим теоретичним уявленням", – зазначає Пол Хо [Paul T. P. Ho], член Наукового Комітету EHT.

Алгоритм Кеті Боумен 

Загалом, над отриманням фото чорної діри працювала міжнародна група з понад 200 вчених. І одним із найважливіших учасників команди стала Кеті Боумен [Katie Bouman] – 29-річна дівчина, яка розробила алгоритм для візуалізації даних з телескопів, що входять в мережу ЕНТ.

Як пише The Time, за кілька годин Боумен стала героїнею користувачів соцмереж і "обличчям" історичної події. А вчені визнають, що без неї перше фото чорної діри могло б і не вийти.

2016 року Кеті навчалася в аспірантурі Массачусетського технологічного інституту [MIT] – вона вивчала комп'ютерні науки та штучний інтелект. Того ж року Боумен розробила першу версію алгоритму, який би перетворив дані з різних телескопів на один знімок.

Рік потому телескопи зібрали мільйони гігабайт даних про чорну діру. Інформації було так багато, що її відправили в MIT на кількох сотнях жорстких дисків і наступні два роки Боумен очолювала команду, яка обробляла всю інформацію.

Так, після презентації історичного знімка, фото задоволеної Боумен, що побачила результат своєї роботи, стало вірусним. Її порівняли з американською вченою Маргарет Гамільтон, яка керувала розробкою програмного забезпечення для космічної програми "Аполлон".

Але Кеті Боумен – лише частина величезної групи людей, які працювали над першим фото чорної діри. І вона не виділяє себе на тлі решти команди вчених та астрофізиків.

"Для отримання зображення потрібен був дивовижний талант команди вчених з усього світу і роки напруженої роботи [...] Це величезна честь і мені дуже пощастило працювати з усіма вами", – написала Боумен на своїй сторінці в Facebook.

Восени 2019 року починається наступний етап її життя – дівчину запросили викладати в Каліфорнійському технологічному інституті.

Що далі?

В межах досяжності "Телескопа горизонту подій" є ще одна чорна діра – Стрілець A* – вона розташована в центрі нашої галактики Чумацький Шлях. Відстань до неї становить приблизно 26 тисяч світлових років, а до M87, фото, якої було отримано, 53 мільйони.

Як не дивно, зробити цей знімок набагато складніше, ніж сфотографувати чорну діру в далекій галактиці, оскільки "вогняне кільце" в центрі Чумацького Шляху меншого розміру і не таке яскраве. Але можна припускати, що, швидше за все, фото чорної діри в нашій галактиці, теж скоро покажуть.

 

При використанні матеріалів інтернет-газети " Кам'янець LIVE" обов'язковим є посилання із зазначенням джерела "Кам'янець LIVE" та із використанням гіперлінка на "live-kp.com"

Розсилка

Підпишіться на розсилку. Не пропустіть жодної новини.

Це не спам!

© "Сайтостроитель - створення сайту інтернет-газети "

Создание сайта интернет газеты "Сайтостроитель" создание сайта | интернет-магазина