Астрономы успешно получили первое в истории изображение черной дыры

Самое первое изображение черной дыры было получено телескопом Горизонта событий (EHT), сетью из восьми радиотелескопов на четырех разных континентах, предназначенных для этой цели.

Черные дыры - чрезвычайно плотные космические объекты. Их гравитационное притяжение настолько сильно, что ничто, ни материя, ни свет, не может вырваться из них. Несмотря на их огромную массу и огромное влияние на окружающую среду, черные дыры являются очень маленькими телами, что делает их особенно трудными для обнаружения. Однако из-за своей исключительной массы и относительной близости к Земле ("всего" в 55 миллионах световых лет от нас) черная дыра в центре галактики M87 была идеальной мишенью для EHT.

В 2017 году сеть впервые соединила восемь обсерваторий на четырех континентах. Используя метод интерферометрии, который использует вращение нашей планеты, он формирует огромный виртуальный телескоп с теоретической апертурой размером с диаметр Земли. Для этого потребовалась чрезвычайно точная синхронизация восьми радиотелескопов с использованием высокоточных атомных часов. Этот метод позволил EHT достичь чувствительности и пространственного разрешения (20 микросекунд), которые ранее никогда не достигались: это позволило бы кому-то в Париже читать газету, находящуюся в Нью-Йорке! Черная дыра наблюдалась EHT 5, 6, 10 и 11 апреля 2017 года. Было записано около четырех петабайт данных, которые затем были обработаны специализированными суперкомпьютерами в Бонне (Германия) и Хейстаке (США).

Институт миллиметровки радиоастрономии (IRAM), основанный в 1979 году CNRS и Обществом Макса Планка (MPG, Германия)1, сыграл ключевую роль в этом результате с помощью своего 30-метрового телескопа, расположенного недалеко от Гранады (Испания). Это самая чувствительная одиночная антенна в сети EHT и единственная обсерватория в Европе, которая участвовала в кампании наблюдений 2017 года: без нее было бы невозможно получить это первое изображение черной дыры.

На опубликованном сегодня изображении отчетливо видна кольцевидная структура с темной круглой центральной областью: это тень черной дыры, выделяющаяся на ярком фоне, в точности как и предсказывала общая теория относительности Эйнштейна. Тень, вызванная гравитационным изгибом света, предоставляет огромное количество информации о природе этих удивительных объектов и позволила исследователям измерить огромную массу черной дыры: в 6,5 миллиардов раз больше массы нашего Солнца, расположенной в области 20 миллиардов километров в поперечнике, что примерно в два раза больше массы Солнца.наша Солнечная система.

Оранжевое гало состоит из перегретого вещества, горячего газа и плазмы, которые окружают черную дыру. Ее свет отклоняется и усиливается черной дырой, которая действует как линза. Асимметрия между яркой областью в нижней части кольца и менее яркой областью в верхней части является четким признаком деформации изображения, вызванной присутствием черной дыры, и точно соответствует предсказаниям численного моделирования ученых.

Исследовательские институты, а также европейское финансирование сыграли решающую роль в этом глобальном проекте, благодаря участию ведущих европейских телескопов и поддержке Европейского исследовательского совета (ERC) для проекта BlackHoleCam, который получил 14 миллионов евро европейского финансирования. В дополнение к IRAM Франция также внесла свой вклад в EHT с обсерваторией ALMA в Чили, в которой она участвует в качестве члена ESO.

В конце 2018 года NOEMA, вторая обсерватория IRAM, расположенная на плато де Буре во Французских Альпах, присоединилась к сети EHT. Его десять чрезвычайно чувствительных антенн делают его самым мощным телескопом сети в северном полушарии. Через два года будут добавлены две новые антенны. Установка IRAM NOEMA еще больше повысит чувствительность сети EHT и качество изображений, которые она будет предоставлять в течение следующих нескольких лет.

Список телескопов в сети EHT: ALMA, APEX, 30-метровый телескоп IRAM, телескоп Джеймса Клерка Максвелла, Большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано, субмиллиметровый массив, субмиллиметровый телескоп и телескоп Южного полюса.

Тринадцать партнерских организаций, входящих в консорциум EHT: Институт астрономии и астрофизики Академии Синика, Университет Аризоны, Чикагский университет, Восточноазиатская обсерватория, Франкфуртский университет имени Гете, Институт радиоастрономии миллиметровки (IRAM), Большой миллиметровый телескоп, Институт радиоастрономии Макса Планка, обсерватория MIT Haystack, Национальная астрономическаяОбсерватория Японии, Периметральный институт теоретической физики, Университет Радбуда и Смитсоновская астрофизическая обсерватория.