Как выглядят черные дыры: Черные дыры в космосе их фотографии

Исследователям пришлось разработать новые сложные инструменты, которые учитывали бы движение газа вокруг Sgr A*. В то время как M87* была более легкой и устойчивой целью, и почти все изображения выглядели одинаково, это не относится к Sgr A*. Изображение черной дыры Sgr A* представляет собой среднее значение различных изображений, извлеченных командой, и, наконец, впервые показывает гиганта, скрывающегося в центре нашей галактики.

Это стало возможным благодаря изобретательности более 300 исследователей из 80 институтов по всему миру, которые вместе составляют коллаборацию EHT. В дополнение к разработке сложных инструментов для решения проблем с визуализацией Sgr A*, команда усердно работала в течение пяти лет, используя суперкомпьютеры для объединения и анализа своих данных, одновременно собирая беспрецедентную библиотеку смоделированных черных дыр для сравнения с наблюдениями.

Ученые особенно взволнованы тем, что наконец-то получили изображения двух черных дыр очень разных размеров, что дает возможность понять, как они сравниваются и контрастируют. Они также начали использовать новые данные для проверки теорий и моделей поведения газа вокруг сверхмассивных черных дыр. Этот процесс еще не до конца изучен, но считается, что он играет ключевую роль в формировании и эволюции галактик.

«Теперь мы можем изучить различия между этими двумя сверхмассивными черными дырами, чтобы получить новые ценные сведения о том, как работает этот важный процесс», сказал ученый EHT Кейичи Асада из Института астрономии и астрофизики, Academia Sinica, Тайбэй. «У нас есть изображения двух черных дыр — одного на большом конце и одного на маленьком конце сверхмассивных черных дыр во Вселенной — так что мы можем пойти гораздо дальше в тестировании того, как гравитация ведет себя в этих экстремальных условиях, чем когда-либо прежде».

Прогресс в области EHT продолжается: в марте 2022 года в рамках крупной наблюдательной кампании было задействовано больше телескопов, чем когда-либо прежде. Продолжающееся расширение сети EHT и значительные технологические обновления позволят ученым в ближайшем будущем делиться еще более впечатляющими изображениями и видеороликами черных дыр.

Примечания

[1] Отдельными телескопами, участвовавшими в EHT в апреле 2017 года, когда проводились наблюдения, были: Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка (ALMA), Atacama Pathfinder Experiment (APEX), 30-метровый телескоп IRAM, Джеймс Телескоп Клерка Максвелла (JCMT), Большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано (LMT), Субмиллиметровая решетка (SMA), Субмиллиметровый телескоп UArizona (SMT), Телескоп Южного полюса (SPT). С тех пор EHT добавила к своей сети Гренландский телескоп (GLT), Северную расширенную миллиметровую решетку (NOEMA) и 12-метровый телескоп UArizona на Китт-Пик.

ALMA является партнерством Европейской южной обсерватории (ESO; Европа, представляющая свои государства-члены), Национального научного фонда США (NSF) и Национальных институтов естественных наук (NINS) Японии вместе с Национальным исследовательским советом (Канада). ), Министерством науки и технологий (МОСТ; Тайвань), Институтом астрономии и астрофизики Academia Sinica (ASIAA; Тайвань) и Корейским институтом астрономии и космических наук (KASI; Республика Корея) в сотрудничестве с Республикой Чили. Объединенная обсерватория ALMA управляется ESO, Associated Universities, Inc./Национальной радиоастрономической обсерваторией (AUI/NRAO) и Национальной астрономической обсерваторией Японии (NAOJ). APEX, результат сотрудничества между Институтом радиоастрономии им. Макса Планка (Германия), Космической обсерваторией Онсала (Швеция) и ESO, управляется ESO. 30-метровый телескоп находится в ведении IRAM (организациями-партнерами IRAM являются MPG (Германия), CNRS (Франция) и IGN (Испания)). JCMT управляется Восточноазиатской обсерваторией от имени Центра астрономической меганауки Китайской академии наук, NAOJ, ASIAA, KASI, Национального института астрономических исследований Таиланда и организаций в Соединенном Королевстве и Канаде. LMT эксплуатируется INAOE и UMass, SMA эксплуатируется Центром астрофизики | Harvard & Smithsonian и ASIAA, а также UArizona SMT находятся в ведении Университета Аризоны. SPT управляется Чикагским университетом со специализированным оборудованием EHT, предоставленным Аризонским университетом.

Гренландский телескоп (GLT) управляется ASIAA и Смитсоновской астрофизической обсерваторией (SAO). GLT является частью проекта ALMA-Taiwan и частично поддерживается Academia Sinica (AS) и MOST. NOEMA находится в ведении IRAM, а 12-метровый телескоп UArizona в Китт-Пик находится в ведении Университета Аризоны.

[2] Черные дыры — единственные известные нам объекты, масса которых зависит от размера. Черная дыра в тысячу раз меньше другой и в тысячу раз менее массивна.

Дополнительная информация

Консорциум EHT состоит из 13 заинтересованных институтов; Институт астрономии и астрофизики Academia Sinica, Аризонский университет, Центр астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институт, Чикагский университет, Восточноазиатская обсерватория, Франкфуртский университет им. Гёте, Миллиметрический институт радиоастрономии, Большой миллиметровый телескоп, Радиоастрономический институт Макса Планка, Массачусетский технологический институт, Обсерватория Хейстек, Национальная астрономическая обсерватория Японии, Институт теоретической физики периметра и Университет Рэдбауд.

Контакт

Джеффри Бауэр
Научный сотрудник проекта EHT
Институт астрономии и астрофизики, академический Синика, Тайбэй
Электронная почта: [email protected]

Huib Jan van Langevelde
Директор проекта EHT,
JIVE и Университет Лейдена, Нидерланды
Электронная почта: langevelde@jive. eu

Первое изображение черной дыры в центре Млечного Пути

Это первое изображение Стрельца A* (или сокращенно Sgr A*), сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики. Это первое прямое визуальное свидетельство присутствия этой черной дыры. Он был захвачен Телескопом горизонта событий (EHT), массивом, который соединил восемь существующих радиообсерваторий по всей планете, чтобы сформировать единый виртуальный телескоп «размером с Землю». Телескоп назван в честь «горизонта событий», границы черной дыры, за которую не может выйти свет.

Хотя мы не можем видеть сам горизонт событий, потому что он не может излучать свет, светящийся газ, вращающийся вокруг черной дыры, обнаруживает контрольную сигнатуру: темную центральную область (называемую «тенью»), окруженную яркой кольцеобразной структурой. Новый вид фиксирует свет, искривленный мощной гравитацией черной дыры, которая в четыре миллиона раз массивнее нашего Солнца. Изображение черной дыры Sgr A* представляет собой среднее значение различных изображений, полученных коллаборацией EHT из наблюдений 2017 года.

Кредит: Сотрудничество EHT

Изображение в полном разрешении: Квадрат: [ TIFF | JPEG ] Широкий фон: [ TIFF | JPEG]

Создание изображения черной дыры в центре Млечного Пути

Коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) создала единое изображение (верхний кадр) сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики, названной Стрелец A* (или Sgr A* для краткости), путем объединения изображений, извлеченных из наблюдений EHT. .

Основное изображение было получено путем усреднения тысяч изображений, созданных с использованием различных вычислительных методов, и все они точно соответствуют данным EHT. Это усредненное изображение сохраняет особенности, которые чаще всего наблюдаются на различных изображениях, и подавляет особенности, которые проявляются нечасто.

Изображения также могут быть сгруппированы в четыре группы на основе схожих признаков. Усредненное репрезентативное изображение для каждого из четырех кластеров показано в нижнем ряду. Три скопления имеют кольцевую структуру, но с разным распределением яркости вокруг кольца. Четвертый кластер содержит изображения, которые также соответствуют данным, но не выглядят кольцевыми.

Гистограммы показывают относительное количество изображений, принадлежащих каждому кластеру. В каждый из первых трех кластеров попали тысячи изображений, а четвертый, самый маленький кластер, содержит всего сотни изображений. Высота столбцов указывает относительный «вес» или вклад каждого кластера в усредненное изображение вверху.

Изображение предоставлено: сотрудничество EHT

Изображение в полном разрешении: [TIFF | JPEG]

Примечание. Если не указано иное, изображения и видео из EHT, а также тексты пресс-релизов, объявлений, изображений недели, сообщений в блогах и подписей доступны под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License и могут -исключительная основа может быть воспроизведена без платы при условии, что кредит четкий и видимый. Лицензия разрешает адаптацию материала, но любая адаптация не влияет на использование оригинального материала EHT другими лицами по лицензии Creative Commons и не препятствует этому.

Институциональные пресс-релизы (в алфавитном порядке):

• Academia Sinica Институт астрономии и астрофизики
• Большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Atacama
• Проект камеры черной дыры
• Калифорнийский технологический институт
• центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт
• Европейская южная обсерватория
• Миллиметрический институт радиоастрономии
• Институт перспективных исследований
• Instituto Nacional de Astronomía, Optica y Electrónica
• Объединенный институт РСДБ-ERIC
• Массачусетский Институт Технологий
• Национальная астрономическая обсерватория Японии
• Национальная радиоастрономическая обсерватория
• Национальный научный фонд
• Университет Радбауд Неймеген
• Шанхайская астрономическая обсерватория
• Университет Аризоны
• Чикагский университет
• Массачусетский университет в Амхерсте
• Техасский университет в Сан-Антонио

Пресс-конференции по всему миру (видеозапись):

• Гархинг, Германия – Европейская южная обсерватория
• Мадрид, Испания — Высший совет научных исследований
• México DF, Мексика — Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología
• Рим, Италия — Национальный институт астрофизики
• Сантьяго-де-Чили — Обсерватория ALMA
• Вашингтон, округ Колумбия, США — Национальный научный фонд
• Тайбэй — Институт астрономии и астрофизики Academia Sinica
• Токио, Япония — Национальная астрономическая обсерватория Японии

Дополнительный материал:

• Карта сотрудничества EHT, включая все телескопы и учреждения, участвующие в наблюдательной кампании (кредит: Ян Родер, MPIfR)
• Видео:
  • Знакомьтесь, Sgr A*: приближение к черной дыре в центре нашей галактики (Европейская южная обсерватория)
  • Как сфотографировать черную дыру Млечного Пути: Стрелец A* (Калифорнийский технологический институт)
  • Главное: первое в истории изображение черной дыры Млечного Пути (Национальный научный фонд)
  • Представляем Стрельца A * (Национальный научный фонд)
  • EHT-изображение черной дыры в SgrA * — ученые MPIfR рассказывают историю (Max-Planck-Institut für Radioastronomie)
  • Создание изображения черной дыры в центре Млечного Пути (Гете-Университет Франкфурта)
  • Моделирование: как газ вращается вокруг черной дыры в центре нашего Млечного Пути (Гете-Университет Франкфурта)
  • Захватывающее путешествие в нашу черную дыру (Black Hole PIRE, Аризонский университет) — переводы на испанский, кантонский, немецкий, японский и китайский языки.
  • Физика в масштабе горизонта вокруг Стрельца A * (Black Hole PIRE, Аризонский университет)
• Дополнительные визуальные эффекты можно найти здесь.

Что такое черная дыра?

Серия объяснений

Узнайте больше о прорывах, впервые реализованных в Чикагском университете

К Луиза Лернер

13 октября 2022 г.

Примечание редактора: это часть серии под названием «Начался завтрашний день», в которой рассказывается об истории прорывов в Университете Чикаго. Узнайте больше здесь.

Черные дыры — это области в космосе, где огромное количество массы упаковано в крошечный объем. Это создает настолько сильное гравитационное притяжение, что даже свет не может ускользнуть. Они создаются при коллапсе гигантских звезд и, возможно, другими способами, которые до сих пор неизвестны.

Черные дыры восхищают как публику, так и ученых — они раздвигают границы нашего понимания материи, пространства и времени.

Ученые из Чикагского университета и всего мира сделали много открытий о нашей Вселенной с помощью черных дыр, но мы еще многого не знаем об этих необычных космических явлениях.

Перейти к разделу:

• Что такое черная дыра?
• Как выглядят черные дыры?
• Что внутри черной дыры?
• Как образуются черные дыры?
• Что такое сверхмассивная черная дыра?
• Чем питаются черные дыры?
• Как были открыты черные дыры?
• Что черные дыры говорят нам о Вселенной?
• Как была сделана первая фотография черной дыры?
• Чего ученые до сих пор не знают о черных дырах?
• Бонусные вопросы

Черные дыры состоят из материи, упакованной так плотно, что гравитация подавляет все другие силы.

Когда вы берете шар для боулинга, он тяжелый, потому что материя плотно упакована. Если бы вы помещали все больше и больше массы в одно и то же крошечное пространство, в конечном итоге это создало бы настолько сильную гравитацию, что она оказывала бы значительное притяжение на проходящие лучи света.

Черные дыры образуются, когда массивные звезды коллапсируют в конце своей жизни (и, возможно, при других обстоятельствах, о которых мы пока не знаем). Один из первых шагов к открытию черных дыр был сделан профессором Чикагского университета и Нобелевский лауреат Субрахманьян Чандрасекар, когда понял, что массивным звездам придется коллапсировать после того, как у них закончится топливо для термоядерных реакций, благодаря которым они остаются горячими и яркими.

Вселенная полна черных дыр. За последнее десятилетие ученые обнаружили сигналы их столкновений и сделали снимки света от газа, вращающегося вокруг них, — и это помогло нам многое узнать о Вселенной. Например, черные дыры помогли нам проверить общую теорию относительности Эйнштейна, которая описывает, как масса, пространство и время связаны друг с другом. Ученые думают, что могут рассказать нам гораздо больше об этих и других основных законах Вселенной.

И на более личном уровне сверхмассивная черная дыра в центре нашей собственной галактики Млечный Путь, возможно, сыграла роль в том, как появилась Земля!

Сами по себе черные дыры невидимы — они практически не излучают света, поэтому их нельзя увидеть напрямую. Но мы все равно разработали несколько способов их найти.

Путем поиска вещества, которое падает внутрь.   Если вещество падает в черную дыру, оно движется с такой высокой скоростью, что нагревается и очень ярко светится, и мы может обнаружить это. (Именно так телескоп «Горизонт событий» сделал свои знаменитые первые изображения черных дыр.) Ученые надеются использовать этот метод, чтобы узнать намного больше о том, как и чем «питаются» черные дыры.

Видя, как их гравитация притягивает другие вещи.   Мы можем найти черные дыры, наблюдая за движением видимых объектов вокруг них. Например, гравитация черной дыры настолько сильна, что ближайшие звезды будут вращаться вокруг них, поэтому мы можем искать звезды, ведущие себя странно вокруг участка «пустого» пространства. Исходя из этого, мы можем точно рассчитать, насколько тяжелой должна быть эта черная дыра. Именно так лауреат Нобелевской премии Андреа Гез и ее команда обнаружили сверхмассивную черную дыру в центре нашей галактики.

Путем обнаружения гравитационной ряби, когда они сталкиваются.  Мы также можем обнаруживать черные дыры, обнаруживая рябь в пространстве-времени, возникающую, когда две из них сталкиваются друг с другом. По этому сигналу мы можем сказать, насколько массивны были черные дыры, как далеко они находились и с какой скоростью двигались, когда столкнулись.

Короткий ответ: никто не знает!

«В некотором смысле это один из самых глубоких вопросов в физике», — сказал профессор Чикагского университета Дэниел Хольц. «В физике не так много случаев, когда мы просто не можем предсказать, что произойдет, но это один из них».

Черные дыры состоят из двух частей. Существует горизонт событий , который вы можете представить себе как поверхность, хотя это просто точка, где гравитация становится слишком сильной, чтобы что-либо могло ускользнуть. И затем, в центре, это сингулярность . Это слово мы используем для описания точки, которая бесконечно мала и бесконечно плотна.

Благодаря законам общей теории относительности мы хорошо понимаем, как выглядит горизонт событий. Но по мере приближения к самой сингулярности мы теряем способность даже предсказывать, как она выглядит.

«Очень близко к сингулярности можно ожидать, что квантовые эффекты станут важными. Однако у нас пока нет квантовой теории гравитации (или, по крайней мере, теории, способной достоверно делать такие предсказания), поэтому мы просто не знаем правильного описания сингулярности или даже того, является ли она действительно сингулярностью. », — сказал профессор Чикагского университета Роберт Уолд.

Ученые считают, что черные дыры в конечном итоге взорвутся, но для этого потребуется во много-много раз больше времени, чем нынешний возраст Вселенной. Как это будет выглядеть, когда это произойдет? Это еще одна большая загадка.

«Может быть, там остался маленький самородок, содержащий всю информацию, упавшую в черную дыру, может быть, там есть портал в новую вселенную, может быть, информация просто исчезла навсегда; мы просто не знаем, — сказал Хольц.

(Если все это неудовлетворительно, знайте, что ученые тоже не спят по ночам.)

Ученые знают об одном способе образования черных дыр, но могут быть и другие.

Один из способов создать черную дыру — это коллапс массивной звезды в конце ее жизни. Профессор Субрахманьян Чандрасекар был первым, кто подсчитал, что когда массивная звезда сжигает все свое топливо, она коллапсирует. Сначала эта идея была высмеяна, но другие ученые подсчитали, что звезда будет вечно продолжать падать внутрь к своему центру, создавая тем самым то, что мы назвали черной дырой.

Черные дыры со временем могут стать более массивными, поскольку они «съедают» газ, звезды, планеты и даже другие черные дыры!

Существует еще один тип черных дыр, называемый сверхмассивной черной дырой. Они слишком массивны, чтобы образоваться в результате коллапса одной звезды; до сих пор остается загадкой, как они формируются. Черные дыры могут поедать другие черные дыры, поэтому вполне возможно, что сверхмассивные состоят из множества слившихся вместе маленьких черных дыр. «Или, возможно, эти большие черные дыры были особенно голодны и съели так много всего, что их окружало, что выросли до огромных размеров», — сказал профессор Хольц. Но мы можем видеть, как эти сверхмассивные черные дыры сформировались во Вселенной очень рано — может быть, слишком рано, чтобы они были созданы звездами, ставшими достаточно старыми, чтобы коллапсировать, — так что, возможно, есть какой-то другой способ создать черную дыру, о котором мы не знаем. еще.

Существует два вида черных дыр: черные дыры размером со звезду и сверхмассивные черные дыры.

Сверхмассивные черные дыры названы так потому, что их масса в миллионы или миллиарды раз превышает массу нашего Солнца.

Насколько мы можем судить, почти в каждой галактике во Вселенной есть одна из этих сверхмассивных черных дыр, сидящая прямо в ее центре, как семя. И они коррелированы: большая галактика имеет большую черную дыру, а меньшая галактика имеет меньшую черную дыру. Все это заставляет ученых думать, что эти сверхмассивные черные дыры как-то связаны с формированием галактик. Но эта взаимосвязь до сих пор остается загадкой, как и то, как образовались сверхмассивные черные дыры.

Наша «соседская» сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре нашей собственной галактики Млечный Путь, называется Стрелец А* (произносится как А-звезда). Его диаметр составляет около 15 миллионов миль, а его масса эквивалентна 4 миллионам солнц. Не волнуйся; это слишком далеко, чтобы представлять какую-либо опасность для Земли.

Вопреки тому, что вы, возможно, видели в фильмах, черные дыры на самом деле не «всасывают» предметы. Например, на самом деле есть звезды, вращающиеся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики, и они будут продолжать вращаться, не падая. в, если что-то еще беспокоит их. Объект действительно должен упасть прямо в жерло черной дыры, чтобы его съели. (И рот, который мы называем 9горизонт событий 0230 черной дыры крошечный; если бы вся Земля разрушилась и образовала черную дыру, ее устье было бы меньше дюйма в поперечнике!)

Но движения звезд и галактик иногда означают, что что-то падает в пасть черной дыры. Стрелец A*, черная дыра в центре нашей галактики, питается в основном межзвездным газом и пылью, дрейфующими вокруг. В телескопы мы видели другие черные дыры, пожирающие звезды и даже газ из соседних галактик.

Черные дыры могут быть «грязными едоками». Когда объекты разрываются на части, часть газа и материи может отбрасываться с высокой скоростью. Иногда он настолько мощный, что образует струи и ветры, летящие наружу почти со скоростью света, и это может повлиять на галактику, в которой он находится. Эти джеты могут разнести близлежащие звезды и планеты; или они могут обеспечить именно то количество текучести, которое создаст идеальные условия для создания новых звезд в течение миллионов лет.

Первое подозрение о черных дырах появилось, когда 19-летний астрофизик Субрахманьян Чандрасекар размышлял над последствиями нескольких недавних открытий, включая специальную теорию относительности Эйнштейна.

Он подсчитал, что все звезды, масса которых превышает массу нашего Солнца более чем в 1,4 раза, в конечном итоге исчерпают запас топлива и разрушатся.

Ученые в то время были шокированы и настроены скептически. Самый известный астрофизик того времени, Артур Эддингтон, публично раскритиковал эту идею на собрании, сказав: «Я думаю, что должен существовать закон природы, чтобы предотвратить такое абсурдное поведение звезды!»

Тем не менее, ущерб был нанесен. «После того, как астрофизическое сообщество принялось за расчет, выполненный 19-летним студентом, уплывающим в аспирантуру, небеса уже никогда больше нельзя было рассматривать как идеальное и безмятежное царство», — писал позже физик Фримен Дайсон.

Вскоре ученые выяснили, что другие законы, включая общую теорию относительности Эйнштейна, требуют существования черных дыр.

Идея получила все большее признание. Во второй половине 20-го века выдающиеся ученые-теоретики, включая Стивена Хокинга в Кембридже, Джона Уилера и Джейкоба Бекенштейна в Принстоне, Чандрасекара и Роберта Уолда в Чикагском университете и многих других, исследовали детали математики и физики, лежащие в основе черные дыры.

Тем временем начали накапливаться данные телескопов о том, что во Вселенной есть черные дыры.

В 1960-х годах были обнаружены квазары — далекие объекты, испускающие такое сильное излучение, что не было никакого объяснения, кроме как гигантскими черными дырами, пережевывающими и выплевывающими материю.

На протяжении 1990-х годов ученые, включая Андреа Гез и Райнхарда Гензеля, точно отслеживали движение звезд вокруг центра нашей галактики, доказывая, что они вращаются вокруг чего-то невидимого, но настолько массивного, что это должна быть черная дыра. (За эту работу они получат Нобелевскую премию в 2020 году.)

Затем, в 2015 году, два специальных детектора, известных как Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO), уловили рябь от пары столкнувшихся черных дыр. (Это также получило Нобелевскую премию в 2018 году). С тех пор они обнаружили около 100 таких столкновений.

В 2019 году Телескоп Горизонта Событий, совокупность телескопов по всему миру, работающих согласованно, смог сделать снимок газа, вращающегося вокруг гигантской черной дыры в другой галактике. Вслед за этим в 2022 году они сделали снимок нашей «собственной» черной дыры — той, что находится в центре Млечного Пути. Мы постоянно делаем новые открытия!

Черные дыры — это своего рода игровая площадка для физиков. «Они буквально сделаны из пространства и времени», — сказал профессор Хольц. Поскольку они настолько экстремальны, они являются идеальным местом для проверки пределов правил вселенной.

Наблюдение за ними и размышления об их свойствах привели к огромному пониманию природы Вселенной. Например, обнаружение их столкновений позволило нам проверить теории Эйнштейна о том, как связаны масса, пространство и время (а также множество других теорий о Вселенной). Черные дыры, кажется, также играют роль в формировании галактик; вполне вероятно, что наша сверхмассивная черная дыра как-то связана с тем, как мы оказались здесь сегодня.

Некоторые другие вещи, которые мы можем узнать о Вселенной, включают:

Понимание экстремальной физики и того, как растут звезды и планеты . Некоторые сверхмассивные черные дыры чрезвычайно активны, они поглощают звезды среди вращающихся магнитных полей и выбрасывают струи перегретого газа и материала; эти системы известны как квазары. Наблюдение за этим процессом может рассказать нам о физике этих экстремальных условий. Он также может рассказать нам об условиях, при которых звезды, планеты и галактики рождаются, растут и умирают.

Понимание того, как быстро расширяется Вселенная и, следовательно, как она развивалась. По мере того, как мы получаем все больше и больше данных о столкновении пар черных дыр, Хольц и другие разработали методы, позволяющие использовать их для расчета скорости расширения Вселенной. Это число, называемое постоянной Хаббла, является ключом к пониманию прошлого, настоящего и будущего поведения Вселенной, а также природы темной материи и темной энергии.

Согласование наших основных теорий Вселенной. Один из самых фундаментальных вопросов современной физики заключается в том, как согласовать квантовую механику, которая является законом для самых маленьких частиц во Вселенной, с общей теорией относительности, которая является законом для самых больших объектов во Вселенной. Эти два набора законов не совсем совпадают. Но черные дыры — идеальное место для изучения связей между ними.

Например, Стивен Хокинг предположил, что законы квантовой механики предполагают, что черные дыры имеют очень маленькую температуру, что удивило ученых, поскольку это подразумевает, что некоторое излучение равно покидает черную дыру. Это имеет всевозможные последствия для нашего понимания физики. (Один из таких выводов: со временем черные дыры должны терять массу все быстрее и быстрее, пока не взорвутся. Однако на это уйдут триллионы и триллионы лет, так что никого из нас не будет рядом, когда это произойдет.)

В 2019 году люди во всем мире были взволнованы, увидев первое в истории изображение черной дыры, а затем, в 2022 году, изображение нашей «личной» сверхмассивной черной дыры в Млечном Пути. Яркое кольцо вокруг каждой из них создано очень горячим материалом, который вращается вокруг черной дыры.

Это было первое прямое изображение черной дыры, когда-либо сделанное — все остальные изображения, которые вы видели, являются симуляциями или художественными иллюстрациями.

Эти черные дыры находятся так далеко, что ни один обычный телескоп не сможет их увидеть. Вам понадобится телескоп размером с Землю, но ученые выяснили, что вместо этого они могут собрать воедино изображения, сделанные одновременно с телескопов, расположенных по всей Земле. (Одним из них был Телескоп Южного полюса, которым руководила команда, возглавляемая Чикагским университетом, который обеспечил вид со дна Земли.)

Все вместе эта сеть объединенных телескопов называется Телескоп Горизонта Событий. Затем они надеются создать «кино» светящегося газа, движущегося вокруг черной дыры по мере ее втягивания. Узнайте больше о квесте по получению изображений здесь.

Несмотря на то, что в последние десятилетия новые детекторы и телескопы сообщают нам все больше и больше о черных дырах, у ученых по-прежнему остаются сотни вопросов о черных дырах. Что они едят и как часто? Что происходит, когда вещи падают? Когда он падает, сколько возвращается обратно? Это вещество в конечном итоге заставляет черную дыру вращаться? Как вообще создаются эти черные дыры?

Есть и более фундаментальные вопросы, от «Что находится внутри черной дыры?» до «Как сверхмассивные черные дыры связаны со своими галактиками?»

«В черных дырах все абсурдно. Очень привлекательно сказать, что они не могут существовать, за исключением того, что и наши теории, и наши наблюдения показывают, что они должны существовать и действительно существуют», — сказал профессор Хольц.

Одна вещь, которая не дает спать ученым по ночам, заключается в том, действительно ли информация, попадающая в черную дыру, исчезает навсегда. Есть и другие законы физики, гласящие, что вся информация во Вселенной сохраняется; даже если вы сожжете блокнот, его информацию теоретически можно восстановить по оставленным следам и газам, а также излучаемому свету. Но, насколько мы можем судить, вполне возможно, что информация из записной книжки, упавшей в черную дыру, действительно может быть стерта из Вселенной.

На самом деле мы не знаем! Маленькие черные дыры, масса нашего Солнца и всего несколько миль в диаметре, трудно обнаружить, поэтому некоторые из них могут спокойно жить в галактическом районе без нашего ведома. Ближайшая сверхмассивная черная дыра находится в центре нашей галактики и называется Стрелец А*. Тем не менее, не волнуйтесь: Земле не грозит падение в черную дыру.

Нет! Даже если бы само Солнце превратилось в черную дыру, оно было бы слишком далеко от нас, чтобы засосать нас. Помните, что для того, чтобы быть съеденным, вам нужно войти в пасть черной дыры.

Вместо этого Земля, вероятно, испарится вместе с другими близлежащими планетами после того, как Солнце начнет выгорать еще через миллиард лет или около того.

Нет, наше солнце слишком маленькое, чтобы стать черной дырой.