Comments 55
телескоп горизонта событий
ЭТО БЫЛ НЕ ТЕЛЕСКОП С ЛИНЗАМИ. Это радиотелескоп. Он не создаёт изображение, а создаёт запись радиоволн.
Чтобы решить эту проблему была создана модель вращения, которая распознавала в какой именно фазе находится изображение с данной фотографии. Фотографии заняли 6000 терабайт и обрабатывались суперкомпьютером в Бостоне.
ПОЛУЧИЛАСЬ НЕ ФОТОГРАФИЯ. Это изображение, построенное в 2022 году при помощи математической модели, опираясь на записи радиоволн, сделанные в 2017 году.
В слове "радиотелескоп" всё же есть "телескоп".
Кроме того, в понедельник я был на серии коротких докладов (5-10 минут) в Гарварде, посвящённой этому открытию, и один из них доказывал, что всё же фотография. Основные аргументы, насколько запомнил: у фото нет чёткого определения, это скорее класс объектов; изображения теней к нему относят; современные цифровые фотографии (например, в смартфонах) тоже достраиваются математическими моделями и тоже не мгновенно. Думаю, аналогично можно заявить, что всё же изображение.
Хотя я не считаю, что эти терминологические вопросы самые важные и споры о них очень полезны.
Оптических линз не было. Центр Млечного пути находится за настолько большой массой пыли, что его невозможно наблюдать в видимом (или ультрафиолетовом) диапазоне.
По этому поводу в том докладе аргумент тоже был: инфракрасные или ультрафиолетовые изображения в псевдоцветах также часто относят к фотографиям, и даже бытовые камеры часто имеют чувствительность за пределами видимого спектра.
Радиотелескопы обычно фокусируют излучение отражающими поверхностями, аналогично зеркалам в телескопах-рефлекторах для более коротких волн, близких к видимому свету. Насколько я помню, среди крупнейших телескопов сейчас уже нет рефракторов (тех, которые используют только линзы). Кроме того, зеркала используются и в некоторых фотокамерах.
ПОЛУЧИЛАСЬ НЕ ФОТОГРАФИЯ. Это изображение, построенное в 2022 году при помощи математической модели, опираясь на записи радиоволн, сделанные в 2017 году
Ну фотография - это тоже в каком-то смысле запись радиоволн в диапазоне 100 ТГц.
Для «фотографии» не обязательно нужны линзы, достаточно, например, отверстия в ширме, а матрица цифрового фотоаппарата снимает и без линзы и без дырок.
Миллиметровые радиоволны, зафиксированные массивом телескопов были видимым светом в момент своего «рождения», но вытянулись до радио-диапазона за счёт эффектов Доплера и Эйнштейна.
Таким образом, к нас тут компиляция множества изображений регистрирующих свет некоторым сложным образом. Авторы назвали это фотографией и никакой критической ошибки тут нет.
Боюсь, что испускаемый видимый свет не мог вытянуться в тысячи раз до миллиметрового диапазона, гравитационное красное смещение не настолько сильное. В Википедии для невращающейся чёрной дыры видим 
, где свет испускается с длиной волны 
на радиусе 
, 
- радиус Шварцшильда, а 
- длина волны, наблюдаемая бесконечно далеко от чёрной дыры. Подставляем ближайшую стабильную орбиту 
и получаем удлинение всего в 1.7 раз.
Да, есть ещё эффект Доплера из-за скорости, но он вроде примерно того же порядка, что и гравитационный.
Оказалось, дыра смотрит на нас осью своего вращения, так же как и газ вокруг нее. Это значит, что джет — поток частиц и излучения по оси вращения дыры летит прямо на нас.Учитывая, что изображение получилось немного «сплюснутым», то, наверное, всё-таки не прямо на нас, а под углом. А учитывая линзирование аккреционного диска, может быть, даже под довольно большим углом. Хотя да, явно не 90 градусов, и это очень странно; я считал, что центральные ЧД галактик всегда вращаются плюс-минус в той же плоскости, что и сама галактика. Интересно, чем вызвано такое отклонение.
Насколько я помню, EHT достаточно уверен, что ориентация аккреционного диска близка к плоскости, перпендикулярной линии зрения. А вот спин/момент импульса чёрной дыры по данным измерить напрямую не получается, но предполагается, что он перпендикулярен плоскости внутренней части диска, потому что в симуляциях по-другому (пока) не получается.
При заявлениях для СМИ специалисты достаточно уверены в выводах об ориентации аккреционного диска, а вот в частных интервью выражают некоторые сомнения: https://www.youtube.com/watch?v=9xEhUSR5hys
Кроме того, я слышал, что Sgr A* аккрецирует (поглощает) необычно мало материи. Вследствие этого мощность джета должна быть низкой.
Точно известно, что и масса чёрной дыры относительно мала. Поэтому, скорее всего, область её влияния не так велика в масштабах Галактики. Недавние исследования показывают, что в формировании Млечного пути были очень важны слияния с меньшими галактиками. Можно предположить, что именно они изменили ориентацию диска, в значительно меньшей степени повлияв на центральную чёрную дыру.
Да уж, для меня это самая большая неожиданность, я подумал, что на снимке выступ влево вверху - восточная часть аккреционной области, а изображение показано в плоскости солнечной системы, будучи уверенным, что стрельца А* вид должен быть с экватора, что он в плоскости галактики.
Это хороший дискуссионный вопрос, на который влияют множество факторов.
Угловое разрешение телескопа горизонта событий все таки не позволяет отчётливо рассмотреть направление аккреционного диска.
Вращение диска прецессирует, т. е. ось вращения сдвигается.
Сам диск не очень тонкий, возможно в нем зарождаются крупные объекты типа звезд.
Все это приводит к затруднениям для точных выводах об ориентации диска.
Есть хорошее интервью со специалистом EHT по поводу сомнений относительно некоторых данных по фото Стрельца А*, в том числе и о ракурсе обзора аккреционного диска: https://www.youtube.com/watch?v=9xEhUSR5hys
Вы путаете планетарную систему и центр сингулярности ЧД. Скорее всего ЧД - это сборка из пары десятков звёзд. И вектор её вращения будет напрямую зависить от векторов "сборки" ЧД. Но это мы уже не узнаем
Думаю, что раз это все-таки визуализация аккреционного диска, то: ЧД может вращатся, а может и не вращаться - закручивается падающая материя. Поясню: почему материя должна падать в (фиг знает что) по угловому вращению объекта, а не со своей траектории? Своя масса (и инерция) у нее (впадающей материи) не обнулилась до попадения за горизонт событий .
Что-бы голова не пухла - по моему, лучше всего эту свистопляску описал Р. Желязны, в "9 принцев Амбера" там и приколы со временем, и червоточины в пространстве - все доступным языком, описание "дворов хаоса"
Поясню: почему материя должна падать в (фиг знает что) по угловому вращению объекта, а не со своей траектории?Потому что расчёты показывают, что это устоявшаяся конфигурация, а остальные варианты нестабильны. Детально всю эту физику я не знаю, но, например, гуглится вот такое.
Поясню: почему материя должна падать в (фиг знает что) по угловому вращению объекта, а не со своей траектории?
Она начинает падать по своей траектории. Но аккреционный диск такой плотный, что он фактически затягивает в себя всю материю на других траекториях.
Должен ли аккреционный диск совпадать по вращению с вращением ЧД? В принципе, не обязательно. Но ЧД влияет на диск за счет явления frame dragging (пространство-время закручивается вокруг ЧД из-за ее вращения). Соответственно, если моменты импульса диска и ЧД не совпадают, будет возникать прецессия и сложная динамика диска. В целом, при больших различиях в моментах, диск может распадаться на несколько дисков, сложно взаимодействующих друг с другом.
Да, но в симуляциях (пока) вроде получается, что самая внутренняя часть диска ориентируется своей плоскостью перпендикулярно направлению вращения чёрной дыры. По этому EHT и делает предварительные выводы о моменте импульса ЧД, напрямую измерить его по текущим данным слишком сложно.
Это в целом логично: изначально ЧД и звезды вокруг образовались из одного газа. Газ вращался в одной плоскости как-то. Потом возникла ЧД и логично, что она продолжила вращаться в той же плоскости. Потом сформировался аккреционный диск, и, опять же, большая часть вещества попадала из плоскости вращения галактики.
Так и предсказывают модели. Но аккреционный диск прецессирует, его ось вращения постоянно смещается. Получается, угол зрения на него в данный момент - дело случая.
Прецессия не обязательно есть. Тут зависит от конкретного случая.
По данным что сейчас есть прецессия ожидается, но вопрос ориентации действительно спорный.
Об этом есть интересное интервью: https://www.youtube.com/watch?v=9xEhUSR5hys
Я интервью не могу посмотреть, а есть ссылки на статьи? В статье про M87 ничего конкретного не сказано: только абстрактное "возможно".
Честно говоря, статей которые хотелось бы посоветовать я не нашел(
Однако, этот вопрос задал Владимиру Сурдину и кратко уже пересказал его ответ тут в комментариях: с текущим угловым разрешением EHT мало что понятно по ракурсу на фото.
Изображение из миллионов снимков в миллиметровом диапазоне волн объекта, который меняет своё положение - это что-то между симуляцией и непосредственной фотографией.
Аккреционный диск отчётливо виден на моделях потому что есть стабильная орбита материи на расстоянии примерно 2,6 радиуса горизонта событий. Материя ближе упадёт по более крутой траектории и мы ее не увидим.
Так и формируется изображение из яркого пятна и чёрной тени.
, где 
- гравитационный радиус/Шварцшильда. но за счёт искривления пространства и соответственно преломления лучей видимый размер тени действительно 
. Для вращающейся чёрной дыры в нём есть небольшие вариации, до 4%.Насколько я слышал, утверждение о том, что чётко видно горизонт - это небольшое преувеличение.
Радиус Шварцшильда для Sgr A* около 12 млн км, а радиус дыры в центре изображения около 50 млн км. Теперь мы знаем, что масса заключена внутри этого. Безусловно, это порядка на 3-4 более сильное ограничение, чем было известно по орбитам звёзд, за которые дали часть Нобелевской премии 2020.
Как докладывал Рамеш Нараян в понедельник, этого всё ещё не совсем достаточно, чтобы утверждать о чёрной дыре безоговорочно. Но известных альтернатив нет - если бы там был объект промежуточного радиуса с отражающей или "чёрной" поверхностью, он был сиял достаточно ярко, чтобы мы это уже заметили. Так что это может быть не совсем чёрная дыра, но что-то ещё более экзотическое.
Тень чёрной дыры - это не горизонт событий, а граница стабильной орбиты материи, начинающаяся примерно с расстояния 2,6 радиуса Шварцшильда.
Вот мы что-то такое и получили.
Главная альтернатива - сверхмассивное скопление темной материи.
Как сделать строгое заключение по фото с весьма скромным угловым разрешением - поле для дискуссий в ближайшее время.
Гипотезу о сверхмассивном скоплении тёмной материи в этом контексте не слышал. У меня она вызывает вопрос: что будет удерживать такую структуру от гравитационного коллапса? Конечно, мы не знаем, из каких частиц состоит тёмная материя, но на больших масштабах (галактики, скопления галактик, сверхскопления) "кучковаться" ей практически ничто не мешает, и предположение о том, что на меньших вдруг что-то будет, кажется слишком уж смелым.
Если нет серьёзной силы, которая бы противостояла гравитации, эта штука сколлапсирует в чёрную дыру за время порядка минуты (свободное падение в ньютоновской теории, оценено с помощью средней плотности, которую я прикинул в другой ветке), и после этого состав уже не должен иметь значения.
"Наблюдаемое событие" произошло 27 тысяч лет назад, время наблюдения как я понял 5 лет, время поглощения ЧД "звезды-жертвы" может занять сотни тысяч, или миллионы лет. Интересно было бы посмотреть "что там сейчас".
А еще, ЧД могла пройти на скорости через скопление межзвездного газа (ну суперскопления) не по своей оси вращения, соотвественно что-то там будет крутится по-другому
Охх - в общем, есть "точечный источник массы" - с какой стороны прилетело, так "по экватору" и будет крутится, прилетит с другой стороны - будет падать по другой орбите, да вместе будет винегрет с устаканиванием в более массивную орбиту - а сама ЧД просто тусит в пространстве, никого не трогает - они сами пришли
комета "Шумейкера — Леви" на Юпитер падала не на "экватор" Юпитера" (и не в одну точку) - хотя масса Юпитера и обломков кометы различаются на порядки
2000 раз более далекая черная дыра
Странно, расстояние на три порядка больше, а качество итогового изображения такое же. Кто-то может по-простому объяснить почему?
В 1500 раз более массивная, означает что линейные размеры в 1500 раз больше. Для черных дыр, радиус зависит от массы в первой степени.
В поделить на 2000 и умножить на 1500, выходит 0.75 углового размера.
В целом принимается, хоть и с поправкой на то, что масса сферы растет быстрее, чем видимый размер
R — радиус ЧД, Шварцильда
G — гравитационная постоянная
m — масса ЧД
с — скорость света
Это формула радиуса черной дыры, из которой следует линейная зависимость радиуса от массы.
Риторический вопрос. Как можно сфотографировать то, что не излучает и не отражает никакой свет?))) Фантазеров не на один млрд световых лет припасено)
Так это снимок радиотелескопа)))
Впрочем, если бы дыра была направлена почти точно на нас, то мы могли бы регистрировать ещё и джет, и в центре было бы «светло». При условии, что джет достаточно мощный (в чём я не уверен, наша ЧД сейчас вроде как «отдыхает»). Ну и совсем-совсем-совсем в теории можно зарегистрировать хокинговское излучение, наиболее близкое понятие к «излучению чёрной дыры». Но учитывая его слабость, в обозримом будущем это нам точно не светит.
Барнард 68, не излучает и не отражает видимый свет. Фото с APOD перевод на astronet.ru.
Вообще рекомендую астрономическую картинку дня, невозможно любить астрономию и не любить астрономическую картинку дня.
"Event Horizon" не обязательно имя собственное, в названиях довольно часто пишут все слова с большой буквы, кроме служебных, вроде предлогов и союзов. Запомнилось, что у меня в библиографии почти все заголовки статей были в этом стиле (например, Cosmic Distances Calibrated to 1% Precision with Gaia EDR3 Parallaxes and Hubble Space Telescope Photometry of 75 Milky Way Cepheids Confirm Tension with ΛCDM) и редакторы журнала переделывали, оставляя капитализацию только при необходимости, при этом местами переборщили и пришлось исправлять.
Есть (не вполне обязательная) практика в английском имена собственные выделять курсивом, когда это не аббревиатура, для New Horizons это делается, а вот для Event Horizon Telescope - нет. Hubble не выделили, но это явно фамилия; тем не менее, сохраняется неоднозначность перевода - "«Хаббл»" или "(имени) Хаббла".
В итоге, пожалуй, чётких правил нет, и пишут так, как сложилось. Русская Википедия переводит "Телескоп горизонта событий", но "Космический телескоп «Хаббл»" и "«Но́вые горизо́нты»". Хотя статья про EHT пока довольно маленькая и её авторитет может быть поставлен под сомнение.
Ещё можно провести аналогию: если принять, что Event Horizon Telescope = телескоп «Горизонт Событий», то, наверное, Large Hadron Collider = коллайдер «Большой Адрон». Но Большой адронный коллайдер вроде вопросов не вызывает.
Если полазить по интервики, то на основных языках EHT оставляют в оригинальном написании (например, fr: L’Event Horizon Telescope, de: Das Event Horizon Telescope), в скобках один раз приводя «дословный перевод», а далее используя абревиатуру EHT.
Телескоп горизонта событий представил первое фото черной дыры в центре нашей галактики