Фото черной дыры: топ удивительных фактов Фото черной дыры: топ удивительных фактов

Фото черной дыры: топ удивительных фактов

Дмитрий Иванов
black hole 4118711 640
black hole 4118711 640

Астрофизики смогли впервые сфотографировать черную дыру в галактике M87. Рассказываем о тех аспектах проекта, которые не обязательно попадают в заголовки.

Как астрофизикам удалось сделать фотографию? Изображение черной дыры появилось благодаря студентке Кэти Боуман, полтоннам жестких дисков и большому совпадению. Шанс сделать фото был невелик. Коллективное представление о вселенной изменилось. Команда ученых из 200 человек обнародовала первое настоящее фото черной дыры.

Как сделать фото черной дыры?

Исследователи, работающие с телескопом Event Horizon Telescope (EHT), должны были выбрать длину волны света, которая ярко сияет. Свет, проходя через Млечный Путь, должен был пройти через собственную сырую атмосферу Земли.

Существует не так много цветов света, которые соответствуют строгим требованиям. После буквально миллионов компьютерных симуляций команда EHT сделала выбор в пользу длины волны.

«Световые лучи миллиметровой длины волны, радиоволны, могут совершить это путешествие», — сказал директор EHT Шеп Доулман.

Шаг в синхронизации

Алгоритм кандидата наук Кэти Боуман сделала возможным это историческое событие. Боуман была аспирантом в Массачусетском технологическом институте, когда создавала то, что она называла CHIRP (Непрерывная реконструкция изображения с высоким разрешением).

Этот код был ключевым шагом в синхронизации сигналов от восьми рассеянных радиотелескопов, которые из-за расстояний между ними и помех нашей атмосферы фактически получали критические сигналы в несколько разное время.

«Это только начало. Но мы уже многому научились. Мы не знали, что получим это кольцо света. Мы могли бы получить только каплю» , — сказала она изданию Nature.

Петабайты данных

Восемь телескопов повернулись к M87 в апреле 2017 года и начали накапливать данные размером в петабайты. Петабайт составляет 1000 терабайт или 1 миллион гигабайт. Файлы были слишком большими для Интернета. Члены команды буквально должны были нести свои результаты по всему миру на высокопроизводительных жестких дисках.

По словам ученого из университета Аризоны Даниэля Маррона, всего было записано пять петабайт данных, и это полтонны жестких дисков. Никакое интернет-соединение не может сравниться со скоростью передачи данных о размещении петабайта данных на плоскости.

Так, из телескопов, расположенных на вулканах на Гавайях и в Мексике, в горах в Аризоне и в испанской Сьерра-Неваде, в чилийской пустыне Атакама и даже в Антарктиде, ценные данные были вручную доставлены в Институт радиоастрономии имени Макса Планка в Германии и обсерваторию Хейстек в Массачусетском технологическом институте в США.

Суперкомпьютеры, называемые корреляторами, объединяли и сокращали данные, чтобы облачные технологии могли использоваться на последующих этапах. Когда дело дошло до последнего этапа создания картины были созданы четыре отдельные команды для независимого анализа данных с M87.

«Мы сказали им, не говорите друг с другом или с кем-то еще. Выбирайте те алгоритмы визуализации, которые вы считаете наиболее подходящими, и создавайте изображения из этих данных», — пояснил доктор Марроне.

Когда четыре команды встретились, были обнаружены четыре отличных, но очень похожих изображения.

«Это был замечательный день науки», — сказал доктор Марроне.

На фото кольцо или все-таки нет?

Может показаться, что вы можете видеть ярко сияющую материю, кружащуюся по кругу вокруг самой черной дыры — как будто это кольцо сидело, перпендикулярно нашему лучу зрения. На самом деле, уже культовая круглая форма является продуктом гораздо более странной физики.

Альберу Эйнштейну никогда не нравилась идея черных дыр, но они были предсказанием его теории общей теории относительности. И эта теория гласит, что черная дыра, особенно такая огромная, колышется и деформируется в пространстве-времени, как ткань свободного батута. Именно эти изгибы, а не вращающееся огненное кольцо, создают форму, которую мы видим.

«Этот круг исходит от света, согнутого под действием силы тяжести черной дыры. Путь света искривлен, идет вокруг, а затем идет к нам, образуя кольцо вокруг этого темного диска», — говорит профессор Тамара Дэвис из Университета Квинсленда.

Масса. Черная дыра огромна

Черная дыра колоссальная. Ее масса — действительно, реально, по-настоящему, очень тяжелая. Масса несет 6,5 миллиардов солнечных масс, и все это, согласно теории Эйнштейна, сосредоточено в бесконечно малой точке, называемой сингулярностью. Неудивительно, что вокруг него вращается вся галактика M87.

У нас также есть зверь в Млечном Пути. Он примерно в 17 раз больше Солнца и только в 4 миллиона раз больше его массы.

Сверхмассивный, и у него все еще есть целая галактика, включая нашу маленькую солнечную систему, вращающуюся вокруг нее каждые 230 миллионов лет. Эта черная дыра известна как Стрелец A, и это следующая цель для EHT. В скором времени, ученые получат и его фото.