Недавно было сделано первое в истории настоящее фото черной дыры, что открыло новую страницу в астрономии. Такое открытие порождает множество вопросов. Например, почему мы не могли сфотографировать черную дыру ранее?
Что же такое черная дыра? Этот вопрос считается одним из самых интригующих в науке. Черная дыра, несмотря на свое название, на самом деле вовсе не является "дырой". Это уникальный астрономический объект, сущность, которая первоначально существовала только в теориях ученых. Она была лишь предположением, фантастической идеей. Однако с течением времени это предположение обрело реальные очертания благодаря научным открытиям и исследованиям.
Ученые получили первое изображение черной дыры, используя наблюдения телескопа Event Horizon Telescope в центре галактики M87. На изображении виден яркий кольцевой свет, образующийся в результате искривления света в интенсивном гравитационном поле черной дыры, масса которой в 6.5 миллиарда раз превышает массу Солнца. Автор изображения: Коллаборация Event Horizon Telescope.
Гравитация – это невидимая сила, которая удерживает всё на поверхности Земли. Когда мы прыгаем, мы на мгновение отрываемся от земли, но затем гравитация снова притягивает нас обратно. Но гравитация Земли – это не что-то, от чего невозможно избавиться. Мы можем отправлять объекты в космос, однако для этого требуется значительная скорость. Чтобы покинуть земную атмосферу, ракета должна разгоняться до скорости примерно 40,000 километров в час. Эту скорость называют космической скоростью.
Земля не единственное небесное тело, обладающее гравитацией. У Марса и Луны тоже есть своя гравитация. Поскольку Луна меньше Земли по размеру и массе, её гравитация слабее. На Луне, прыгая, можно подняться выше, прежде чем лунная гравитация снова притянет вас к поверхности. Это также означает, что для преодоления лунной гравитации необходима меньшая скорость – около 8,000 километров в час.
Интересно что будет, если взять объект более массивный, чем Земля. Как изменится гравитация в этом случае? Это вопрос, который открывает дверь к глубокому пониманию гравитационных сил в космосе.
Если бы мы могли стоять на планете, которая больше Земли, мы бы ощутили сильную гравитацию. Это сделало бы прыжки намного ниже, чем на Земле, и скорость, необходимая для покидания такой планеты, была бы выше земной космической скорости. Именно здесь на сцену выходит идея черной дыры. Ученые задались вопросом: что если существует объект настолько массивный, что его гравитация так велика, что даже самое быстрое явление во Вселенной не сможет покинуть его притяжение?
Давайте рассмотрим, что может быть самым быстрым явлением во Вселенной. Прежде чем мы продолжим, попробуйте угадать. Готовы? Самое быстрое, что известно во Вселенной, - это свет. Неудивительно, правда? Когда мы включаем свет, он практически мгновенно достигает наших глаз. Представьте объект с такой мощной гравитацией, что даже скорости света недостаточно для того, чтобы вырваться из его гравитационного притяжения. Это означает, что для покидания гравитационного поля такого объекта потребуется скорость, превышающая скорость света, что согласно современным научным знаниям невозможно. Это основная концепция черной дыры: объект, настолько массивный и плотный, что даже свет не может покинуть его гравитационное поле.
Название "черная дыра" отлично передает суть этого астрономического явления. Это нечто вроде "дыры" в космическом пространстве, потому что ее огромная гравитационная сила притягивает к себе все, что находится поблизости, будь то космические корабли, соседние планеты, целые звезды и даже сам свет.
Представьте себе, как странно было бы, если бы свет не мог покинуть такой объект. Если бы вы стояли на таком объекте с фонариком и попытались направить его вверх, в космос, сильная гравитация заставила бы свет изгибаться и падать обратно на поверхность под вами. В итоге объект должен был бы выглядеть черным, так как поглощал бы любой свет, попадающий в его окрестности.
Изначально это была всего лишь теория, предположение. Если такой объект действительно существовал, мог бы ли он действительно воздействовать на свет таким образом? Может ли свет действительно изгибаться?
В середине XX века ученые обнаружили ряд причин полагать, что черные дыры могут существовать в реальности. Они начали поиски, используя телескопы. Однако, как можно было ожидать, наблюдать черную дыру сложно, ведь она черная, как и космическое пространство. Но теоретически это возможно, особенно если черная дыра поглощает материал из близлежащего объекта, например, звезды. Возможно, ученые могли бы наблюдать, как свет поглощается каким-то черным пятном и исчезает.
Используя телескопы, ученые начали находить места во Вселенной, где, как они полагают, могут находиться черные дыры. Ни одно из этих мест не находится рядом с нами, что, безусловно, хорошо. Никто не хотел бы быть поглощенным черной дырой. Но это также главная причина, почему было так сложно получить фотографию черной дыры. Несмотря на их массивность, все черные дыры находятся так далеко от нас, что ученые поняли: для наблюдения за черной дырой потребуется телескоп размером с Землю. Именно это делает первое реальное изображение черной дыры таким удивительным.
Коллектив из 200 астрономов со всего мира объединил усилия, используя восемь различных телескопов, которые совместно действовали как один огромный, размером с Землю, телескоп. Это была нелегкая задача. Телескопы должны были быть направлены точно на одно и то же место в космосе, а объединение полученных изображений требовало продвинутых компьютерных навыков от ученых, таких как Кэти Боуман. Теперь у нас есть фотографические доказательства: черные дыры - это не просто теория, они реально существуют.
Кэти Боуман - американский инженер и ученый в области компьютерных изображений. Она внесла значительный вклад в разработку алгоритма для визуализации черных дыр, известного как Continuous High-resolution Image Reconstruction using Patch priors (CHIRP), и была частью команды проекта Event Horizon Telescope (EHT). Боуман играла ключевую роль в проекте, проверяя изображения, выбирая параметры для фильтрации изображений, полученных телескопом Event Horizon, и участвуя в разработке надежного рамочного алгоритма обработки изображений, который сравнивал результаты различных методов реконструкции изображений. Ее группа анализирует изображения, полученные Event Horizon Telescope, для изучения общей теории относительности в сильных гравитационных полях.
Это открытие заставляет задуматься, какие еще удивительные явления мы сможем обнаружить, объединяя телескопы подобным образом? Сможем ли мы увидеть планеты, похожие на Землю, вращающиеся вокруг далеких звезд? Найдем ли мы другие объекты, которые ранее существовали только в научно-фантастических фильмах и рассказах, такие как кротовые норы - проходы, ведущие в другие части галактики? Одно можно сказать наверняка: жить в это время невероятно захватывающе.
Мы приглашаем вас подписаться на наш канал для получения еще большего количества интересных и познавательных материалов. Вместе мы продолжим путешествие по миру науки и технологий, открывая новые горизонты и разгадывая тайны Вселенной. Не пропустите наши следующие публикации, где мы будем делиться самыми свежими и увлекательными новостями. Следите за обновлениями!
