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

Электростимуляция заставила жука-киборга лезть на стену Электростимуляция заставила жука-киборга лезть на стену

Как электрическая стимуляция заставляет двигаться жука-киборга

N+1
Арабская ночь Арабская ночь

Как устроена финансовая система ОАЭ

Forbes
Каннибалы 5600 лет назад съели в Атапуэрке 11 человек Каннибалы 5600 лет назад съели в Атапуэрке 11 человек

Ученые проанализировали многочисленные человеческие кости из пещеры Эль-Мирадор

N+1
10 красивых имен со всего света, которые приносят успех 10 красивых имен со всего света, которые приносят успех

Не самые редкие имена, о значениях которых вы, скорее всего, не подозревали

Вокруг света
Как повысить самооценку и обрести уверенность? 11 советов психолога Как повысить самооценку и обрести уверенность? 11 советов психолога

Заниженная самооценка мешает нам строить здоровые отношения и карьеру

Psychologies
Наталья Аринбасарова. Чистый лист Наталья Аринбасарова. Чистый лист

Наталья Аринбасарова рассказывает о своем первом муже Андрее Кончаловском

Караван историй
Старение замедлилось: английские ученые протестировали на мышах «средство для вечной молодости» Старение замедлилось: английские ученые протестировали на мышах «средство для вечной молодости»

Трансплантация кишечных микробов замедлила старение у пожилых грызунов

Вокруг света
Остановить мгновенье Остановить мгновенье

Самые эффективные ингредиенты на страже красоты

Robb Report
Что такое интервальное голодание и почему оно вредно Что такое интервальное голодание и почему оно вредно

Как на самом деле работает голод

РБК
За что любят Тимоти Шаламе: эволюция от соседского парня до иконы стиля За что любят Тимоти Шаламе: эволюция от соседского парня до иконы стиля

с чего начиналась головокружительная карьера Тимоти Шаламе

VOICE
Беспилотники в тяжелой промышленности: цифровые решения по видеоаналитике «Норникеля» Беспилотники в тяжелой промышленности: цифровые решения по видеоаналитике «Норникеля»

Как летающий аппарат с датчиками и камерами используется в строительстве

ТехИнсайдер
Что нужно делать, а что категорически нельзя, чтобы отучить ребенка от чипсов, сладкой газировки и другой вредной еды Что нужно делать, а что категорически нельзя, чтобы отучить ребенка от чипсов, сладкой газировки и другой вредной еды

Как быть, если твоего ребенка дразнят жирдяем? И не без основания

Maxim
Критика патриархата по-модному. О российском сериале «Домашнее поле» Критика патриархата по-модному. О российском сериале «Домашнее поле»

«Домашнее поле» — понимания темы и профессионализма может быть недостаточно

СНОБ
Тайные знаки: как угадать чей угодно знак зодиака — даже если он это скрывает Тайные знаки: как угадать чей угодно знак зодиака — даже если он это скрывает

Как в одно мгновение понять, какой знак зодиака перед тобой?

VOICE
Химики получили графин с помощью обратимой реакции метатезиса Химики получили графин с помощью обратимой реакции метатезиса

Химики получили кристаллический графин по реакции метатезиса алкинов

N+1
Как продвигать бизнес в соцсетях и не терять в охватах Как продвигать бизнес в соцсетях и не терять в охватах

Исход мастеров из запрещённого в России Instagram — примета нашего времени

Inc.
Ирина Шейк 25 лет спустя: как выглядит мама русской модели, покорившей мир Ирина Шейк 25 лет спустя: как выглядит мама русской модели, покорившей мир

Ольга Шайхлисламова со знаменитой дочерью Ириной Шейк невероятно похожи

VOICE
Идем сажать картошку Идем сажать картошку

8 самых урожайных сортов катошки, а также благоприятное время для посадки

Лиза
Идеальный овал: 5 лучших способов убрать щеки Идеальный овал: 5 лучших способов убрать щеки

Не хочешь быть «луноликой»?

VOICE
Приговор советской власти: краткая история моды в СССР Приговор советской власти: краткая история моды в СССР

Что одежда советских граждан может рассказать об истории страны?

Вокруг света
Образцовые фасады: маршруты для прогулок по отреставрированной Москве Образцовые фасады: маршруты для прогулок по отреставрированной Москве

Куда стоит заглянуть во время прогулок по старой Москве

Forbes
Секс и вырождение Секс и вырождение

Способно ли размножение замедлить накопление зловредных мутаций?

СНОБ
Виды приложений: какими бывают мобильные сервисы и как их использовать в бизнесе Виды приложений: какими бывают мобильные сервисы и как их использовать в бизнесе

Почему заказывают разработку приложений и какие виды используют в бизнесе

ТехИнсайдер
Рисунок трехметровой змеи оказался крупнейшим наскальным изображением Северной Америки Рисунок трехметровой змеи оказался крупнейшим наскальным изображением Северной Америки

Американские ученые обнаружили в пещере многочисленные древние изображения

N+1
Даже на 80 кг! Реальные истории людей, похудевших на фастфуде Даже на 80 кг! Реальные истории людей, похудевших на фастфуде

Для похудения вовсе не обязательно следовать принципам здорового питания

VOICE
Паровые автомобили, которые обгоняли самолеты: на всех парах Паровые автомобили, которые обгоняли самолеты: на всех парах

В 1769 году на улицах Парижа появилась причудливая самодвижущаяся повозка

ТехИнсайдер
10 неожиданных фактов о современной космонавтике 10 неожиданных фактов о современной космонавтике

Интересные и неожиданные факты о современной космонавтике

ТехИнсайдер
«Будь сильным как лев». Как научить детей противостоять буллингу «Будь сильным как лев». Как научить детей противостоять буллингу

Как учить детей вести себя в конфликтных ситуациях — отрывок из книги

СНОБ
Самые сексуальные звездные братья: выбирай, кто из них успешнее и горячее Самые сексуальные звездные братья: выбирай, кто из них успешнее и горячее

"Дайте два" - это про наших парней

VOICE
В чем сила? В чем сила?

Куда отправиться прямо сейчас, чтобы вернуться домой по-настоящему отдохнувшими?

Psychologies
Открыть в приложении