Почему на построение изображений из космоса уходит так много времени?

N+1Наука

Там дыра. Что астрономы увидели в центре Млечного Пути

Михаил Лисаков

Название

Телескоп горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) — это более 300 ученых и десяток радиообсерваторий, объединенных в одну глобальную сеть, которая работает как один огромный радиотелескоп. Его задача, как видно из названия, — как можно более детально исследовать сверхмассивные черные дыры, с таким угловым разрешением, при котором можно увидеть их горизонт событий.

Свой первый результат EHT представил в 2019 году — тогда коллаборация получила снимок тени черной дыры в центре галактики M87 (мы рассказывали об этом в материале «Заглянуть за горизонт»). Однако данные, необходимые, чтобы построить это изображения, астрономы получили еще весной 2017 года. Два года ушло на калибровку данных, разработку моделей и новых методов построения изображений.

Данные для получения изображения тени Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, коллаборация собрала тогда же, в апреле 2017-го. Почему на то, чтобы показать его, ученым понадобилось еще три года?

Чем отличаются сверхмассивные черные дыры в M87 и Млечном Пути?

Сверхмассивная черная дыра, которую EHT продемонстрировал в 2019 году, — гигант, одна из самых массивных известных нам черных дыр. Ее масса в 6,5 миллиарда больше массы Солнца. Ее дом — гигантская эллиптическая галактика Дева А (Мессье 87) в центре сверхскопления Девы, это в 55 миллионах световых лет от Земли. Черная дыра в М87 окружена аккреционным диском и испускает релятивистские джеты — струи заряженных частиц, двигающихся со скоростью, близкой к скорости света. Джеты в M87 хорошо видны во всем диапазоне электромагнитного спектра.

Джет черной дыры в центре галактики М87 на снимке космического рентгеновского телескопа «Чандра». NASA

Наша черная дыра Стрелец А* (Sagittarius A*) — гораздо более обыкновенная, во Вселенной таких большинство. Она намного ближе, на расстоянии 27 тысяч световых лет от нас, а ее масса на три порядка меньше, чем у черной дыры в М87 — около 4 миллионов масс Солнца. Темп аккреции вещества на SgrA* также существенно меньше, и ничто не свидетельствует о том, что она испускает джеты.

Но она к нам ближе всего. И мы еще в 1990-х годах смогли точно определить ее массу: астрономы изучили орбиты звезд, двигающихся вокруг SgrA*, и по параметрам этих орбит подсчитали массу. При этом результаты двух групп, полученные независимо на двух различных телескопах, сошлись с хорошей точностью. В 2020 году за эту работу была присуждена Нобелевская премия по физике (подробнее читайте в нашем материале «И все-таки они существуют»).

Черная дыра в центре M87 примерно в тысячу раз тяжелее, чем SgrA*, но и в тысячу раз дальше. Поскольку размер горизонта событий черной дыры прямо пропорционален ее массе, а угловой размер на небе обратно пропорционален расстоянию, изображения теней обеих черных дыр должны быть примерно одного размера. Но получить картинку с SgrA* оказалось гораздо сложнее.

  • Во-первых, мы находимся в плоскости диска Млечного Пути и нам приходится смотреть в его центр через плотные облака газа и пыли, которые находятся на пути излучения.

Проходя через эти облака, излучение ослабляется и изображение становится более размытым, возникают субструктуры пятна рассеяния, обнаруженные российским телескопом «Радиоастрон» (читайте об этом в материале «„Радиоастрону“ пять лет»). И поглощение, и искажение излучения приходится учитывать при построении финального изображения. Эти эффекты были теоретически предсказаны ранее, но для большинства других активных ядер галактик они малы, и на практике их почти никогда не учитывают. Поэтому в коллаборации EHT пришлось разрабатывать методы учета таких искажений, чтобы в итоге получить четкие изображения.

  • Во-вторых, поскольку SgrA* меньше, чем M87*, все процессы в ней происходят быстрее.

«Для М87 размер горизонта событий — примерно полтора световых дня, и поэтому на этом масштабе картинка этого бублика меняется очень медленно. Если представить, что вы снимаете черную дыру в М87 обычным фотоаппаратом, то это означало бы, что вы можете держать затвор открытым восемь-девять часов. За это время картинка почти не изменится, и вы сможете спокойно все данные, собранные за этот период использовать для синтеза единого изображения, — объясняет в беседе с

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Динамически меняющая внешность маска поможет обмануть систему распознавания лиц Динамически меняющая внешность маска поможет обмануть систему распознавания лиц

Инженеры создали маску, способную изменять форму лица и цвет кожи

N+1
8 вещей, которые не так важны для отношений, как принято думать 8 вещей, которые не так важны для отношений, как принято думать

Восемь популярных мифов о гармоничных отношениях

Psychologies
Палеонтологи восстановили перья археоптерикса, и объяснили как он летал Палеонтологи восстановили перья археоптерикса, и объяснили как он летал

Как ученые по оставшимся костям могут реконструировать облик археоптерикса?

ТехИнсайдер
Клуб по интересам Клуб по интересам

Какие виды спорта сейчас в фаворе у российской бизнес-элиты?

Forbes Life
Вот почему люди стали использовать огонь — и приготовление пищи тут не при чем Вот почему люди стали использовать огонь — и приготовление пищи тут не при чем

Исследование, перечеркнувшее привычную картину: зачем люди приручили огонь

Inc.
Как превратить обычный M.2 SSD во внешний накопитель: наш опыт Как превратить обычный M.2 SSD во внешний накопитель: наш опыт

Как с минимальными затратами превратить обычный M.2 SSD во внешний накопитель?

CHIP
Супчик с сюрпризом Супчик с сюрпризом

Как похудеть на борще и снять похмелье буйабесом

Лиза
10 стран, в которых воздух настолько грязный, что им очень трудно дышать 10 стран, в которых воздух настолько грязный, что им очень трудно дышать

Топ-10 стран, лидирующих по выбросу углекислого газа

ТехИнсайдер
Личинки одиночных ос съели собственных братьев и сестер Личинки одиночных ос съели собственных братьев и сестер

Как личинки одиночных ос решили проблему нехватки пищи в гнезде

N+1
«Живое и неживое: В поисках определения жизни»: Почему сложно найти границу между двумя царствами «Живое и неживое: В поисках определения жизни»: Почему сложно найти границу между двумя царствами

Почему непросто провести четкую границу между живым и неживым

N+1
Девочка, которая должна была стать сверхчеловеком: страшная история Мод Жюльен Девочка, которая должна была стать сверхчеловеком: страшная история Мод Жюльен

Мод Жульен в фантазиях Луи Дидье должна была стать полубогиней

VOICE
«А взрослые дома есть?»: как понять свое психологическое состояние «А взрослые дома есть?»: как понять свое психологическое состояние

Как научиться понимать себя, стать более гибким и спокойным?

Psychologies
5 самых глубоких озер мира: невиданные красоты природы 5 самых глубоких озер мира: невиданные красоты природы

Глубочайшие озера, которые будоражат воображение

ТехИнсайдер
Самые странные шестиколесные машины, о которых вы точно ничего не знали Самые странные шестиколесные машины, о которых вы точно ничего не знали

Самые интересные машины, которым двух осей оказалось мало

РБК
Одиночество в кризис: как превратить изоляцию в преимущество для бизнеса Одиночество в кризис: как превратить изоляцию в преимущество для бизнеса

Одиночество может стать ресурсом для развития как личности, так и бизнеса

Forbes
Археологи обнаружили на Юкатане затерянный город майя с архитектурой в стиле пуук Археологи обнаружили на Юкатане затерянный город майя с архитектурой в стиле пуук

Археологи сообщили об обнаружении на Юкатане ранее неизвестного города Майя

N+1
Внутри вас — множество субличностей. Кто они и чего хотят? Внутри вас — множество субличностей. Кто они и чего хотят?

Отрывок из книги Ричарда Шварца «Мои разные "я"» — о разных частях личности

Популярная механика
Режиссер Кирилл Плетнев о сериале «Оффлайн» Режиссер Кирилл Плетнев о сериале «Оффлайн»

Кирилл Плетнев о съемках сериала и новом запросе зрителей

СНОБ
Солнечный овощ: ученые заставили томат вырабатывать витамин D Солнечный овощ: ученые заставили томат вырабатывать витамин D

Ученые добились того, чтобы провитамин D3 накапливался в созревших помидорах

Вокруг света
Истории трудностей и инноваций: что бизнесу стоит рассказать о себе Истории трудностей и инноваций: что бизнесу стоит рассказать о себе

Почему клиентов отталкивают цифры и привлекают истории

VC.RU
«Все врут»: кому выгодны фейковые новости? «Все врут»: кому выгодны фейковые новости?

Кому нужны фейковые новости?

Psychologies
Проще, чем кажется. Очистка стиральной машины от грязи и запаха Проще, чем кажется. Очистка стиральной машины от грязи и запаха

Белье после стирки уже не становится таким чистым и пахнет не так, как раньше?

Лиза
Почему искусственный интеллект обыгрывает всех в Dota, но пока не выживет в реальном мире Почему искусственный интеллект обыгрывает всех в Dota, но пока не выживет в реальном мире

Почему машины быстро эволюционируют в виртуальном, а не в реальном мире?

ТехИнсайдер
Конаковская ГРЭС: титан советской энергетики Конаковская ГРЭС: титан советской энергетики

Конаковская ГРЭС издали выглядит как большой трехмачтовый корабль

Популярная механика
Всемирный фарватер Всемирный фарватер

Как люди путешествовали, когда не было авиасообщения

Вокруг света
Страх в ожидании медового месяца: что такое абьюз и как его распознать Страх в ожидании медового месяца: что такое абьюз и как его распознать

Что такое абьюз, как защититься от него и распознать абьюзера в других и себе

Forbes
Мы думали, их не существует: 5 вымышленных животных, которые оказались настоящими Мы думали, их не существует: 5 вымышленных животных, которые оказались настоящими

Xасто животные, ведущие скрытный образ жизни, считаются вымышленными

ТехИнсайдер
Джессика Честейн Джессика Честейн

В чем секрет привлекательности Джессики Честейн?

Здоровье
Легенды кухонь народов мира: 5 классических греческих блюд Легенды кухонь народов мира: 5 классических греческих блюд

Пусть Греция материализуется на вашей кухне!

Вокруг света
«Разочарованы в отношениях? Не спешите винить партнера»: мнение мужчин «Разочарованы в отношениях? Не спешите винить партнера»: мнение мужчин

Наши герои, прошедшие через опыт расставания, делятся своими размышлениями

Psychologies
Открыть в приложении