в каком году была сделана первая фотография черной дыры
Получена первая в истории фотография черной дыры
Новости партнеров
В рамках международного проекта «Event Horizon Telescope» астрономам впервые за всю историю наблюдений удалось получить снимок черной дыры, а точнее ее тени, «отбрасываемой» на светящийся диск из перегретого газа и пыли. Неуловимый гравитационный монстр, красующийся на «фотографии века», проживает в сверхгигансткой эллиптической галактике Messier 87 в 54 миллионах световых лет от Земли в направлении созвездия Девы.
«Чтобы получить фотографию черной дыры максимально высокого разрешения мы объединили в одну глобальную сеть восемь мощнейших радиотелескопов, расположенных по всей планете, и направили их в центр галактики Messier 87. Это стало возможным только благодаря международному сотрудничеству и технологическому прогрессу, достигнутому в последние несколько лет», – рассказывает Лучано Реззола, профессор теоретической релятивисткой астрофизики из Франкфуртского университета им. Гете (Германия), один из участников проекта «Event Horizon Telescope».
Существование черных дыр следует из Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, считающейся сегодня стандартной теорией гравитации, неоднократно подтвержденной экспериментально. Они представляют собой области пространства-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что покинуть их не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Другими словами, все, что подойдет слишком близко черной дыре и будет затянуто за горизонт событий, уже не сможет вырваться обратно.
Однако это теория, и никогда ранее черные дыры, а точнее их тени, не наблюдались напрямую. Проблема в том, что, даже обладая огромными массами, размеры этих объектов не столь велики, чтобы современные телескопы в одиночку могли их рассмотреть с разрешением, позволяющим разделить аккреционный диск, окружающий черную дыру, и горизонт событий.
Чтобы обойти эти технические ограничения несколько лет назад был дан старт проекту «Event Horizon Telescope», целью которого является получения снимков сверхмассивных черных дыр в сердце Млечного Пути и галактики Messier 87. Почему были выбраны именно эти объекты? Все просто. Черная дыра Стрелец А* в нашей Галактике находится ближе всего к Земле, а гигантский монстр в Messier 87 удобен для наблюдений, так как, во-первых, он невероятно массивен, а, во-вторых, сама галактика удачно расположена на небе для отслеживания глобальной сетью.
«В обычной среде мы ожидаем, что свет будет двигаться по прямой. Однако с черной дырой ситуация совсем другая: обладая крайне сильной гравитацией, она отклоняет и изгибает траекторию движения света настолько, что мы фактически можем видеть то, что находится за ней. И, учитывая, что сама по себе черная дыра не излучает свет, ожидаемое изображение представляет собой яркое кольцо, состоящее из всех отклоненных ею лучей. И то, что мы увидели, отлично согласуется с моделями», – добавил Роман Голд из Франкфуртского университета им. Гете, также участник проекта «Event Horizon Telescope».
Всего за 2017 и 2018 года «массив размером с Землю» выполнил около 60 часов наблюдений, собрав в общей сложности примерно 10 петабайт данных. Ученые потратили полтора года, чтобы откалибровать и перепроверить гигантский объем информации и, в итоге, преобразовать его в изображение источника – сверхмассивной черной дыры в галактике Messier 87.
«Такой подвиг когда-то считался невозможным, так как черные дыры отбрасывают небольшие, трудно наблюдаемые тени. Но, разместив телескопы по всему миру для создания телескопа размером с Землю, был достигнут этот беспрецедентный результат, предвещающий новую эпоху в исследовании черных дыр и прокладывающий путь для дальнейших научных прорывов», – прокомментировали событие в Европейской южной обсерватории (ESO), чьи телескопы добавляют ощутимую мощь глобальной сети «Event Horizon Telescope».
Исследователи отмечают, что теперь у них впервые появилась возможность проверить, насколько хорошо наша физика работает в экстремальных средах, понять движение газа и радиационную среду в окрестностях черных дыр, выяснить, какие теории об этих экзотических объектах верны, а какие будут разрушены, а также получить фотографии и внимательно рассмотреть других кандидатов в черные дыры, чтобы определить, все ли они являются таковыми, или же это другие явления, «маскирующиеся» под этих гравитационных монстров.
Историческое событие! Сегодня земляне впервые увидели фотографию черной дыры
Сегодня в 16:00 по минскому времени в разных частях мира начались пресс-конференции, на которых показали первое изображение черной дыры. Точнее, не самой черной дыры, а ее аккреционного диска и «тени». Прямая трансляция пресс-конференции велась на YouTube-канале Европейской комиссии.
Содержание
Перед релизом первого в истории прямого изображения черной дыры (или ее «тени») стоит помнить, что все изображения, которые вы видели раньше, — фантазия художника. Реальное фото вряд ли будет похоже хоть на что-то в красочной выдаче Google. Скорее всего, нас ожидает что-то похожее на одну из компьютерных симуляций команды EHT. Также не забывайте, что данные радиотелескопов позволяют составить только монохромное изображение. Если на финальном снимке будет присутствовать цвет — это искусственное тонирование, примененное к фотографии исключительно из эстетических соображений.
Что показали на презентации?
В начале конференции выступающий напомнил нам, что один человек 100 лет назад хотел увидеть это изображение. Это был Альберт Эйнштейн. И сегодня состоялся великий прорыв в истории человечества. Мы получили фотографию черной дыры.
— Я очень горд как ученый. Так как наука дает урок политикам, — подчеркнул он, имея в виду, что нужна кооперация людей со всего мира, чтобы достичь столь высокого достижения.
На пресс-конференции представили часть ученых, причастных к получению изображения. После чего на экране наконец показали изображение из центра галактики M 87. Конечно, оно оказалось не столь четким, как ожидали зрители.
— Мы перепрофилировали всю Землю в радиотелескоп. И снимок лучше, чем есть, сделать не могли. Только если установить что-нибудь на Луне. Мы ограничены нашим оборудованием, — подчеркнули исследователи.
На фотографии зафиксирована «тень» и аккреционный диск в центре удаленной галактики Messier 87. Она удалена от нас на расстояние 55 млн световых лет.
— Когда мы уверены, что разглядели тень, мы могли бы сравнить наши наблюдения с большими компьютерными моделями, которые включают физику искривленного пространства, перегретой материи и сильных электромагнитных полей. Многие особенности наблюдаемого изображения удивительно хорошо совпадают с нашим теоретическим пониманием, — заявил Пол Хо, член правления и директор Восточно-азиатской обсерватории. — Это дает нам уверенность в интерпретации наших наблюдений, включая оценку массы черной дыры.
Что такое черная дыра?
Черные дыры чаще всего возникают в результате гибели звезд. Когда запасы топлива в крупных звездах истощаются, угасающая термоядерная реакция не может больше противостоять гравитационному сжатию звезды. И она начинает схлопываться до критически малых размеров. При этом масса таких объектов оказывается чертовски большой. Из-за этого сила гравитации такого объекта не позволяет даже свету вырваться из гравитационного радиуса, и он падает в черную дыру.
Обычно художники изображают черные дыры в виде черного круга, опоясанного светящейся сферой. Граница между тенью и светом называется горизонтом событий. Это черта, из-за пределов которой не может вырваться ни один объект, какой бы высокой ни была его скорость. А светящаяся сфера является аккреционным диском — сжимающимся веществом, падающим на черную дыру, разогретым в результате трения.
Существование черных дыр предсказано общей теорией относительности и косвенно доказано гравитационной волной, зарегистрированной в сентябре 2015 года двумя детекторами LIGO. Форма полученного сигнала гравитационной волны совпадала с предсказанной общей теорией относительности формой сигнала от слияния двух черных дыр.
На сегодня ученые обнаружили около тысячи объектов, по свойствам которых можно предположить, что они являются черными дырами. Но прямых наблюдений пока не поступало, так как радиус этих объектов настолько мал, что их крайне сложно уловить современными телескопами.
Как снимали черную дыру?
За нынешние съемки ответственен проект Event Horizon Telescope (EHT) — это коллаборация ученых и нескольких радиотелескопов, расположенных в различных уголках Земли. В частности, во Франции, США, Мексике, Чили, Испании, Антарктиде и на Гавайях. Эти радиотелескопы на протяжении определенного периода времени следили за излучением, приходящим от двух сверхмассивных черных дыр. Одна размещена в центре нашей галактики Млечный Путь и носит название Стрелец A*, а другая находится в сверхмассивной галактике Messier 87.
Благодаря огромному количеству радиотелескопов в разных частях света EHT удалось создать интерферометр — виртуальный телескоп с эффективным диаметром как у Земли, с высокой чувствительностью и высоким угловым разрешением. Основной проблемой была синхронизация данных со всех радиотелескопов по времени. А потому каждый из них опирается на отсчет времени по атомным часам.
Одно дело собрать данные — и совсем другая задача обработать их. В ходе наблюдения за черными дырами было собрано огромное количество данных с каждого телескопа. Настолько большое, что их нереально было передавать через интернет. А потому жесткие диски с этими данными транспортировались самолетами в обсерваторию Хейстек (США), принадлежащую Массачусетскому технологическому институту, и Радиоастрономический институт Макса Планка (Германия). Там данные были перекрестно коррелированы и проанализированы на суперкомпьютере.
В какие черные дыры мы заглянем?
Стрелец A* находится в центре Млечного Пути на расстоянии около 26 000 световых лет от Земли. Предположительная масса этого источника радиоизлучения больше 4 млн солнечных масс.
Раньше мы наблюдали т.н. радиоисточник Стрелец А*, ассоциируемый с черной дырой, только косвенно. Например, на этом известном таймлапсе плотная группа звезд вращается вокруг невидимого и очень массивного объекта в центре галактики. pic.twitter.com/FXDw9mWRNn
Сильнейшая гравитация вокруг черной дыры искажает область пространства-времени, а также разогревает газы, падающие в черную дыру, до экстремальных температур. Благодаря излучению этих разогретых газов.
Иногда мы можем наблюдать свечение газа, разогнавшегося до околосветовой скорости, и падающего в черную дыру. Как, например, на этой серии наблюдений в ИК-диапазоне комплекса телескопов обсерватории Кека. pic.twitter.com/brA1vzhX6d
Сверхгигантская эллиптическая галактика Messier 87 (M 87) находится на расстоянии 53,5 млн световых лет от Земли. Находящаяся в центре этой галактики сверхмассивная черная дыра порождает выброс энергетической плазмы на расстояние в 4900 световых лет. По последним данным, масса этой черной дыры может составлять от 3,5 до 6,6 млрд солнечных масс. Эту черную дыру, предположительно, окружает диск ионизированного газа, который вращается со скоростью 1000 км/с.
Фото чёрной дыры. Кто сделал первую в мире фотографию черной дыры?
Впервые в истории астрономам удалось получить четкое изображение черной дыры. Эту впечатляющую фотографию ученые обнародовали в среду, 10 апреля.
Первое фото черной дыры
После двух лет кропотливого труда, ученым удалось получить первое фото черной дыры, которая называется Sagittarius A*. Она расположена в центре нашей галактики и весит в четыре миллиона раз больше солнца.
Также известно, что Sagittarius A* расположена на расстоянии более 500 миллионов триллионов километров, а это 50 миллионов световых лет от Земли.
Эта черная дыра одна из самых тяжелых черных дыр, которые существуют. Это абсолютный монстр, тяжелоатлет, чемпион черных дыр во Вселенной,
– отметил профессор Хейно Фальке из Университета Радбуда в Нидерландах.
Впервые в истории показали изображение черной дыры: видео на 40:37
Как ученые получили изображение
Изображение было сделано благодаря глобальной сети обсерваторий Event Horizon Telescope и представлено одновременно с астрономами ряда стран, а именно США, Бельгии, Японии, Дании, Китая, Чили и Тайваня.
Ученые использовали восемь мощнейших телескопов планеты, каждый из которых наблюдал за черной дырой из разных точек мира. Впоследствии данные объединили и получили изображение черной дыры.
К тому же, им удалось проследить и зафиксировать горизонт событий, т. е. границу черной дыры, которая является точкой невозврата. Объекты, попадая в эту область, уже не способны выйти за ее пределы.
Кто работал над этим проектом
В исследовании участвовали более 200 ученых, но настоящей звездой соцсетей стала 29-летняя Кэти Боумен. Именно ее фото, сделанное в момент, когда специалистам наконец удалось получить финальное изображение черной дыры, собрало более 30 тысяч лайков.
Она занималась созданием алгоритма, который должен был преобразовать данные с нескольких телескопов в единое изображение. Над ним она работала еще с 2016 года во время аспирантуры в Массачусетском технологическом институте.
Несмотря на растущую популярность сама Боумен настаивает, что такого большого внимания заслуживает не только она, но и все ее коллеги, которые работали над проектом.
Ни один из нас никогда бы не сделал все это сам. Все сошлось вместе благодаря многим разным людям, имеющим очень разный бэкграунд. Мы – сплав астрономов, физиков, математиков, инженеров – это именно то, что нужно для того, чтобы достичь того, что прежде казалось невозможным, – сказала Боумэн в ]]> интервью ]]> CNN.
А вот ещё:
Власти Эквадора лишили Джулиана Ассанжа убежища в лондонском посольстве. Основатель WikiLeaks задержан британской полицией, и это уже назвали самым большим предательством в истории Эквадора. За что мстят Ассанжу и что его ждет?
Программист и журналист из Австралии Джулиан Ассанж приобрел широкую известность после того, как в 2010 году основанный им сайт WikiLeaks опубликовал секретные документы Госдепартамента США, а также материалы, касающиеся военных действий в Ираке и Афганистане.
Но узнать того, кого полицейские, поддерживая под руки, выводили из здания, было довольно сложно. Ассанж отпустил бороду и совсем не был похож на энергичного мужчину, каким до сих пор представал на фотографиях.
По словам эквадорского президента Ленина Морено, в убежище Ассанжу было отказано из-за неоднократного нарушения им международных конвенций.
Ожидается, что в полицейском участке в центре Лондона он пробудет до тех пор, пока не предстанет в Вестминстерском магистратском суде.
Почему президента Эквадора обвиняют в предательстве
Бывший президент Эквадора Рафаэль Корреа назвал решение нынешнего правительства самым большим предательством в истории страны. «То, что он (Морено. — Прим. ред.) сделал, — это преступление, которое человечество никогда не забудет», — заявил Корреа.
Лондон, напротив, поблагодарил Морено. В британском МИД считают, что справедливость восторжествовала. У представителя российского дипломатического ведомства Марии Захаровой другое мнение. «Рука «демократии» сжимает горло свободе», — отметила она. В Кремле выразили надежду, что права арестованного будут соблюдены.
Эквадор укрывал Ассанжа, потому что бывший президент придерживался левоцентристских взглядов, критиковал политику США и приветствовал публикацию WikiLeaks секретных документов о войнах в Ираке и в Афганистане. Еще до того как интернет-активисту понадобилось убежище, он успел лично познакомиться с Корреа: брал у него интервью для канала Russia Today.
Однако в 2017 году власть в Эквадоре сменилась, страна взяла курс на сближение с США. Новый президент назвал Ассанжа «камнем в ботинке» и сразу дал понять, что его пребывание на территории посольства не затянется.
По мнению Корреа, момент истины наступил в конце июня прошлого года, когда в Эквадор с визитом прибыл вице-президент США Майкл Пенс. Тогда все и решили. «Можете не сомневаться: Ленин — просто лицемер. Он уже договорился с американцами о судьбе Ассанжа. А теперь пробует сделать так, чтобы мы проглотили пилюлю, говоря, что Эквадор якобы продолжает диалог», — заявил Корреа в интервью каналу Russia Today.
Как Ассанж наживал новых врагов
За день до ареста главный редактор WikiLeaks Кристин Храфнссон рассказал, что за Ассанжем велась тотальная слежка. «WikiLeaks раскрыл масштабную шпионскую операцию в отношении Джулиана Ассанжа в посольстве Эквадора», — отметил он. По его данным, вокруг Ассанжа понаставили камер и диктофонов, а полученные сведения передавались администрации Дональда Трампа.
Храфнссон уточнил, что Ассанжа собирались выдворить из посольства неделей раньше. Этого не произошло только потому, что WikiLeaks обнародовал данную информацию. О планах властей Эквадора порталу сообщил высокопоставленный источник, однако глава эквадорского МИД Хосе Валенсия опроверг слухи.
Выдворению Ассанжа предшествовал коррупционный скандал вокруг Морено. В феврале WikiLeaks опубликовал пакет бумаг INA Papers, где прослеживались операции офшорной компании INA Investment, основанной братом эквадорского лидера. В Кито заявили, что это заговор Ассанжа с венесуэльским президентом Николасом Мадуро и бывшим главой Эквадора Рафаэлем Корреа с целью свергнуть Морено.
В начале апреля Морено пожаловался на поведение Ассанжа в лондонской миссии Эквадора. «Мы должны защитить жизнь господина Ассанжа, но он уже перешел все границы в смысле нарушения соглашения, к которому мы с ним пришли, — заявил президент. — Это не значит, что он не может свободно говорить, но он не может лгать и заниматься хакерством». При этом еще в феврале прошлого года стало известно, что Ассанжа в посольстве лишили возможности взаимодействовать с внешним миром, в частности ему отключили доступ в интернет.
Почему Швеция прекратила преследование Ассанжа
В конце прошлого года западные СМИ со ссылкой на источники сообщили, что Ассанжу предъявят обвинения в США. Официально это так и не подтвердили, однако именно из-за позиции Вашингтона Ассанжу пришлось укрыться в эквадорском посольстве шесть лет назад.
Швеция же в мае 2017-го прекратила расследование двух дел об изнасиловании, в которых обвиняли основателя портала. Ассанж потребовал от правительства страны компенсацию судебных издержек в размере 900 тысяч евро.
Ранее, в 2015 году, шведская прокуратура также сняла с него три обвинения за истечением срока давности.
Куда привело расследование дела об изнасиловании
Ассанж прибыл в Швецию летом 2010 года, надеясь получить защиту от американских властей. Но попал под следствие по делу об изнасиловании. В ноябре 2010-го в Стокгольме выдали ордер на его арест, Ассанжа объявили в международный розыск. Его задержали в Лондоне, однако вскоре выпустили под залог в 240 тысяч фунтов.
Британские власти поместили его домашний арест перед тем, как принять решение об экстрадиции в Швецию. Нарушив данное властям обещание, Ассанж попросил убежища в посольстве Эквадора, которое и было ему предоставлено. С тех пор Великобритания имеет собственные претензии к основателю WikiLeaks.
Что теперь ждет Ассанжа
Как сообщили в полиции, мужчину повторно арестовали по запросу США об экстрадиции за публикацию засекреченных документов. В то же время заместитель главы британского МИД Алан Дункан заявил, что Ассанжа не вышлют в Соединенные Штаты, в случае если ему там будет грозить смертная казнь.
В Великобритании Ассанж, скорее всего, предстанет перед судом во второй половине дня 11 апреля. Об этом говорится на странице WikiLeaks в Twitter. Вероятно, британские власти будут добиваться максимального срока заключения в 12 месяцев, сообщила мать мужчины со ссылкой на его адвоката.
В то же время прокуратура Швеции рассматривает возможность возобновления расследования по обвинению в изнасиловании. Адвокат Элизабет Масси Фритц, представлявшая интересы пострадавшей, будет этого добиваться.
Опубликованы первые фотографии черной дыры — как их получили?
В серии статей, опубликованных 10 апреля в специальном выпуске Astrophysical Journal Letters ( https://iopscience.iop.org/issue/2041-8205/875/1 ), команда астрофизиков опубликовала четыре изображения сверхмассивной черной дыры, находящейся в центре галактики Мессье 87, или M87, которая расположена в скоплении галактик Дева в 55 миллионов световых лет от Земли. Все четыре изображения показывают центральную темную область, окруженную кольцом света, которое кажется однобоким — с одной стороны ярче, чем с другой.
Альберт Эйнштейн в своей общей теории относительности предсказал существование черных дыр в виде бесконечно плотных компактных областей в пространстве, где гравитация настолько велика, что ничто, даже свет, не может вырваться наружу. Так что по определению черные дыры невидимы. Но если черная дыра окружена светоизлучающим материалом, таким как плазма, уравнения Эйнштейна предсказывают, что часть этого материала должна создавать «тень» или контур черной дыры и ее границы, также известной как горизонт событий — уровень, попав за который уже ничто не может вернуться назад. Основываясь на новых изображениях M87, ученые считают, что они впервые видят тень черной дыры в виде темной области в центре каждого изображения.
Теория относительности предсказывает, что мощное гравитационное поле заставляет свет огибать черную дыру, образуя яркое кольцо вокруг ее силуэта, а также заставляет окружающий материал вращаться вокруг нее со скоростью, близкой к скорости света. Яркое кривое кольцо на полученных фотографиях предлагает визуальное подтверждение этих эффектов: материал, движущийся в кольце в нашу сторону, оказывается более ярким, чем тот, который движется от нас.
Из этих изображений астрофизики вычислили, что черная дыра примерно в 6.5 миллиардов раз массивнее нашего Солнца. Небольшие различия между каждым из четырех полученных изображений также подтверждают, что материал рядом с черной дырой перемещается почти со скоростью света.
«Эта черная дыра намного больше, чем орбита Нептуна, а ведь ему требуется 200 лет, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца», — говорит Джеффри Крю, исследователь из обсерватории Хейстек. «Учитывая, что черная дыра M87 крайне велика, ее облет на скорости света займет неделю».
На фото, полученных в течение недели, хорошо видно, как меняется внешний вид черной дыры.
«Люди склонны рассматривать небо как нечто статичное, где вещи не меняются, или, если они это делают, то это происходит в сроки, превышающие продолжительность жизни человека», — говорит Винсент Фиш, ученый-исследователь из обсерватории Хейстек. «Но M87 меняется в масштабах нескольких дней. В будущем мы, возможно, сможем создать целый фильм о жизни черной деры. Сегодня же мы видим первые кадры».
«Эти замечательные фотографии черной дыры M87 доказывают, что Эйнштейн снова был прав», — говорит Мария Цубер, вице-президент MIT по исследованиям. «Открытие стало возможным благодаря достижениям в цифровых системах, в которых инженеры Хейстек уже давно преуспели».
Природа была добра к нам
Изображения были получены с помощью массива телескопов планетарного масштаба, называемого Event Horizon или EHT. Он состоит из восьми радиотелескопов, каждый из которых находится в отдаленной от городов высокогорной среде, включая горные вершины Гавайев, испанскую Сьерра-Невады, чилийскую пустыню и льды Антарктики.
Схематичное расположение телескопов, создавших изображение черной дыры.
В любой день каждый телескоп работает независимо, наблюдая астрофизические объекты, которые излучают слабые радиоволны. Тем не менее, черная дыра бесконечно меньше и темнее, чем любой другой радиоисточник в небе. Чтобы ее четко видеть, астрономам необходимо использовать очень короткие волны — в данном случае 1.3 миллиметра — которые могут свободно проходить через газопылевые облака между черной дырой и Землей.
Создание фото черной дыры также требует серьезного увеличения углового разрешения, что в данном случае эквивалентно чтению текста на телефоне в Нью-Йорке из кафе в Париже. Угловое разрешение телескопа увеличивается пропорционально размеру приемной тарелки. Тем не менее, даже самые большие радиотелескопы на Земле недостаточно велики, чтобы увидеть черную дыру.
Но когда несколько радиотелескопов, разделенные очень большими расстояниями, синхронизируются и фокусируются на одном источнике в небе, они могут работать как одна очень большая радиотарелка, используя метод, известный как очень длинная базовая интерферометрия или VLBI. В результате их совокупное угловое разрешение может быть значительно увеличено.
Что касается EHT, восемь участвующих телескопов суммировались в виртуальную радиотарелку размером с Землю, с максимальным угловым разрешением до 20 микросекунд — примерно в 3 миллиона раз лучше, чем идеальное человеческое зрение. По счастливой случайности, этого хватает для наблюдения черной дыры согласно уравнениям Эйнштейна.
«Природа была добра к нам и дала нам что-то достаточно большое, чтобы увидеть черную дыру, используя современное оборудование и методы», — говорит Крю, один из руководителей рабочей группы по объединению телескопов в массив EHT.
Огромные объемы данных
5 апреля 2017 года EHT начал наблюдать за M87. Изучив многочисленные прогнозы погоды, астрономы определили четыре ночи, которые дадут идеальные условия для всех восьми обсерваторий — редкая возможность, когда они могут работать как одна радиотарелка для наблюдений за черной дырой.
В радиоастрономии телескопы регистрируют прилетающие фотоны как волны, амплитуда и фаза которых измеряется как напряжение. Когда они наблюдали за М87, каждый телескоп записывал получаемые напряжения в виде массивов чисел. «Мы записали кучу данных — петабайты для каждой станции», — говорит Крю.
Всего каждый телескоп получил около одного петабайта данных, что равно 1 миллиону гигабайт. Каждая станция регистрировала этот огромный поток информации на несколько Mark6 — сверхбыстрых регистраторов данных, которые были первоначально разработаны в обсерватории Хейстек.
Такие сервера, оснащенные регистраторами Mark6, стоят в каждой обсерватории и позволяют записывать петабайты данных.
После окончания наблюдений исследователи на каждой станции собрали стопку жестких дисков и отправили их почтой в обсерваторию Хейстек в Массачусетсе и в Радиоастрономический институт Планка в Германии — да, воздушный транспорт в данном случае был намного быстрее, чем электронная передача данных. В обоих местах данные воспроизводились на высокоспециализированных суперкомпьютерах, называемых корреляторами, которые обрабатывали данные двумя потоками одновременно.
Поскольку все телескопы в массиве EHT находились в разных местах, они имели немного разные представления об интересующем объекте — в данном случае, M87. Данные, полученные двумя отдельными телескопами, включают в себя сигнал от черной дыры, но также содержат и шум, характерный для соответствующих телескопов.
Суперкомпьютер-коррелятор попарно сравнивает данные со всех 8 телескопов EHT. По этим сравнениям он математически отсеивает шум и выбирает только сигнал от черной дыры. Этому способствуют и высокоточные атомные часы, установленные на каждом телескопе — они позволяют максимально точно сопоставить получаемые потоки данных.
«Точное выравнивание потоков данных и учет всех видов тонких возмущений во времени — это одна из вещей, на которых специализируется Хейстек», — говорит Колин Лонсдейл, директор Хейстек и вице-председатель совета директоров EHT.
Затем команды как в Хейстек, так и в Радиоастрономическом институте Планка начали кропотливый процесс «совмещения» данных, выявления ряда проблем на различных телескопах, их исправления и повторного совмещения до тех пор, пока данные не стали идеально подходить друг к другу. Только после этого они были переданы четырем отдельным командам по всему миру, каждая из которых получила задание создать изображение из них с использованием независимых методов.
«Это была вторая неделя июня, и я помню, что не спал всю ночь перед получением данных, убеждая себя, что я смогу все сделать правильно», — говорит Казунори Акияма, руководитель одной из групп по обработке изображений с EHT.
Все четыре команды по обработке изображений ранее проверили свои алгоритмы на других астрофизических объектах, убедившись, что их методы позволят получить точную визуализацию радиоданных. Когда данные были получены, Акияма и его коллеги сразу же проверили их с помощью своих алгоритмов. Важно отметить, что каждая команда делала это независимо от других, чтобы избежать какого-либо группового отклонения в результатах.
«Первое изображение, которое получила наша группа, было немного грязным, но мы увидели это кольцевое излучение, и я был так взволнован в тот момент», — вспоминает Акияма. «Возможно, я был единственным человеком, который получил изображение черной дыры».
Изображения, полученные разными командами.
Его беспокойство было недолгим. Вскоре после этого все четыре команды встретились в рамках инициативы «Черная дыра» в Гарвардском университете, чтобы сравнить полученные изображения, и обнаружили, с некоторым облегчением, что все они создали одну и ту же кривую структуру, похожую на кольцо — первые прямые изображения черной дыры.
«Существовали способы найти сигнатуры черных дыр в астрономии, но это первый раз, когда кто-либо их сфотографировал», — говорит Крю. «Это переломный момент».
Идея создания EHT была задумана в начале 2000-х годов Шепердом Доулеманом, который тогда руководил новаторской программой VLBI в обсерватории Хейстек, а теперь возглавляет проект EHT. В то время инженеры Хейстек разрабатывали цифровые рекордеры и корреляторы, которые могли бы обрабатывать огромные потоки данных, которые получал бы целый ряд разрозненных телескопов.
«Концепция получения изображения черной дыры существует уже десятилетия», — говорит Лонсдейл. «Но на самом деле именно развитие современных цифровых систем заставило людей задуматься о радиоастрономии как о способе сделать это. Строилось больше телескопов на вершинах гор, и постепенно пришло осознание того, что эй — [получение изображения черной дыры] не совсем сумасшедшая идея».
В 2007 году команда Доулмана проверила концепцию EHT, установив свои рекордеры на трех разнесенных по Земле радиотелескопах и нацелив их вместе на Стрелец A*, черную дыру в центре нашей собственной галактики.
«У нас не было нужного количества радиотелескопов, чтобы сделать изображение», — вспоминает Фиш, один из руководителей рабочей группы EHT по научным операциям. «Но мы могли видеть, что там было что-то подходящего размера».
Сегодня EHT выросла до 11 обсерваторий: ALMA, APEX, Гренландский телескоп, 30-метровый телескоп IRAM, Обсерватория IRAM NOEMA, телескоп Kitt Peak, телескоп Джеймса Клерка Максвелла, Большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано, Субмиллиметровый массив, Субмиллиметровый телескоп и Южный полюсный телескоп.
Все телескопы массива EHT на данный момент.
Планируется присоединение большего числа обсерваторий к массиву EHT, чтобы сделать изображение М87 более четким, а также попытаться увидеть сквозь плотный материал, который лежит между Землей и центром нашей галактики, черную дыру Стрельца А* в нем.
В координации наблюдений и анализе полученных данных приняли участие более 200 ученых со всего мира из 13 научных учреждений, включая обсерваторию Хейстек. «Мы продемонстрировали, что EHT — это обсерватория, которая видит черную дыру в масштабе горизонта событий», — говорит Акияма. «Это начало новой эры астрофизики по изучению черных дыр».
Исследователи космоса
10K пост 38.9K подписчик
Правила сообщества
Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу 🙂
Настоящий триумф технического прогресса в рамках всей планеты.
Ух ты. к вам интернет провели?
Фантазии не хватает предположить, какие ещё открытия могут быть сделаны, если вывести телескоп в третью точку Лагранжа!
Блять уже глаза рябит от этой дырки в постах на Пикабу
Эти ребята, астрономы, неплохо устроились. Примерно, как попы. Они могут втирать любую дичь и их хер проверишь))) не давать им денег и они узбагоятся.
«Люси Насовна Троянская»: всё, что вы хотели узнать о миссии NASA Lucy
КА и состав научной аппаратуры
Общий вид космического аппарата миссии NASA Lucy. На рендеринге показано, что левая солнечная батарея раскрылась полностью, но пока до конца не зафиксировалась. Источник: Scitechdaily.com
16 октября 12:34 (мск) с космодрома на мысе Канаверал КА миссии NASA Lucy был выведен ракетой ULA Atlas V 401 на российских двигателях РД-180. Все подсистемы КА работают нормально, но одна из панелей солнечных батарей после раскрытия не зафиксировалась. Угрозу миссии это пока не представляет, — сами солнечные батареи работают штатно.
Специалисты NASA надеются решить проблему с солнечной батареей до конца следующей недели, но раскрытие платформы модуля научной аппаратурой пока отложили. Желательно это сделать сейчас, пока аппарат близко к Земле, потом при ускорениях панель может сложиться и ухудшится снабжение энергией, которой и так будет немного на орбите Юпитера.
Космический аппарат миссии Lucy — сравнительно большой, но только за счёт раскрытых круговых панелей солнечных батарей диаметром по 7,3 м. Последние (при полном раскрытии) обеспечивают мощность в 18 кВт у Земли и 0,5 кВт на орбите Юпитера. Масса КА составляет полторы тонны, примерно половина из которых приходится на топливо — всё-таки летать ему предстоит 12 лет. За это время коммуникацию с Землёй из дальнего космоса будет обеспечивать большая антенна диаметром под 2 м.
Поскольку Lucy предстоит пролететь мимо 8 астероидов, состав её научной аппаратуры максимально «заточен» под их дистанционное зондирование. Аппарат получил камеру высокого разрешения L’LORRI, мультиспектральную камеру L’Ralph с инфракрасным спектрометром LEISA, а также отдельный термоэмиссионный спектрометр L’TES. Ещё одна широкоугольная камера T2CAM будет использоваться для определения формы астероидов. Предполагается её совместная работа с большой двухметровой антенной, имеющей высокий коэффициент усиления. Используя доплеровский сдвиг радиосигнала и данные T2CAM планируется определять массу пролетаемых астероидов. В целом комплекс научной аппаратуры позволит получить детальные снимки как поверхности астероидов (поверхностная геология), так и определить свойства и состав их подповерхностного слоя, включая наличие водяного льда и органических веществ.
Платформа модуля научной аппаратуры Lucy в раскрытом виде. Источник: NASA
Что за троянцы и почему Lucy
Это первая научная миссия к «троянцам» — двум крупным группам астероидов, движущимся вокруг Солнца в окрестностях точек Лагранжа L4 и L5 Юпитера. В этих точках центробежная сила и притяжение Солнца и Юпитера уравновешивают друг друга и астроиды в них могут находиться очень и очень долго. Поэтому ученые предполагают, что троянцы по составу максимально близки к первичному веществу, из которого формировалась Солнечная система более 4 млрд лет назад. Троянские астероиды имеют низкое альбедо (отражающая способность), считается, что они могут содержать больше водяного льда и сложных органических молекул, чем астероиды Главного пояса (между Марсом и Юпитером). Поэтому возможно, изучение троянцев даст ответ на вопрос и о происхождении жизни на Земле.
Траектория миссии была спланирована таким образом, чтобы посетить за миссию максимально возможное число астероидов разных типов (C-, P- и D-типа, их различают по альбедо). Тёмные астероиды P- и D-типов напоминают ледяные транснептунианские астероиды пояса Кеплера на границах Солнечной системы. В то время как C-тип в основном встречаются в Главном поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Считается, что все троянцы содержат большое количество соединений из так называемого «тёмного углерода». Под изолирующим слоем пыли они, вероятно, богаты водой и другими летучими веществами.
Миссия названа в честь окаменелых останков женской особи австралопитека афарского, первого известного науке представителя своего вида, получившего имя «Люси». Они были обнаружены при раскопках в Эфиопии в 1972—1974 гг. экспедицией палеоантрополога Дональда Джохансона. И являются самым ранним, известным на сегодня предком человека. По аналогии с Люси троянские астроиды также представляют собой «окаменелости», оставшиеся со времён образования Солнечной системы. Их изучение может раскрыть ранее неизвестные подробности её формирования и эволюции так же, как окаменевший скелет Люси произвёл революцию в нашем понимании эволюции человека.
Сравнительные размеры астероидов, которые планирует пролететь КА миссии NASA Lucy.
Для Lucy на суперкомпьютерах была рассчитана траектория с использованием трёх гравитационных манёвров вокруг Земли для посещения максимального числа «троянцев» разных типов. Таких астероидов более 7640. За 12 лет космический аппарат пролетит 7 из них, а также один астероид Главного пояса.
Первое возвращение КА к Земле для гравитационного манёвра должно произойти в октябре 2022 г., это достаточно ускорит КА для заброса за орбиту Марса. Но он вернётся обратно для ускорения и нового гравитационного манёвра вокруг Земли (пролёт 2024). После чего КА уже сможет набрать необходимую скорость для полёта к Юпитеру. Но перед этим в апреле 2025 г. Lucy пролит мимо ещё одного небольшого астероида DonaldJohanson (52246) главного пояса — таким образом будет отдана дань памяти знаменитому палеоантропологу, в честь которого и назван астероид.
После этого зонд полетит дальше — к пяти астероидам первого «роя» троянцев в районе точки Лагранжа L4 Юпитера: Eurybates и его спутнику Queta/3548 (27 августа 2027), Polymele/15094 (15 сентября 2027), Leucus/11351 (18 апреля 2028) и Orus/21900 (11 ноября 2028). Затем КА направится обратно к Земле для третьего и последнего гравитационного манёвра (2031), после которого полетит уже к точке L5 в системе «Солнце — Юпитер». Там 2 марта 2033 Lucy пролетит мимо финальной цели миссии — двойного астероида Patroclus/Menoetius (617). Далее он выйдет на устойчивую траекторию полёта свозь рой. И если состояние научной аппаратура и запасы топлива позволят, — миссия продолжится. Но учёные в NASA пока не хотят заглядывать так далеко, — выполнить бы сначала задуманное.
Траектория 12-летней миссии Lucy. Источник: NASA
Таким образом, в случае успеха за 12 лет работы межпланетная станция посетит 8 астероидов разных типов, — это абсолютный рекорд. По сложности с задачей может сравниться разве что миссия ОАЭ к главному поясу астероидов, старт которой запланирован на 2028 г. (Pro космос писал о ней).
Последняя научная миссия ULA Atlas V с РД-180
NASA Lucy стала последней научной миссией, которая запущена с помощью российских двигателей РД-180. Напомним, из-за запрета Конгресса США ULA прекратила их закупки, а имеющиеся двигатели использует для оставшихся 16 пусков ракеты Atlas V до 2024 г. Все старты несут коммерческую нагрузку или сделаны в интересах правительства/военных. Отметим, что пять пусков зарезервированы для вывода на орбиту космического корабля Boeing Starliner, старт которого всё время откладывается «вправо» (тут подробнее). О потенциальном уходе с рынка РД-180, заслуженного и надёжного двигателя для носителя Atlas V, можно почитать тут.