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

Ответственность за три четверти ожидаемых случаев рака желудка возложили на хеликобактер Ответственность за три четверти ожидаемых случаев рака желудка возложили на хеликобактер

Хроническая инфекция хеликобактер служит основной причиной рака желудка

N+1
Куда пропали воробьи? Куда пропали воробьи?

Что и кто угрожает воробьям?

Наука и жизнь
На египетской картине нашли библейский синий На египетской картине нашли библейский синий

Из чего древние египтяне делали редкую краску — библейский синий

N+1
Лягушки получили змеиную ДНК благодаря паразитам Лягушки получили змеиную ДНК благодаря паразитам

Горизонтальный перенос ДНК произошел между змеями и лягушками не менее 54

N+1
Почему мы тянем время, даже когда знаем, что надо уйти? О токсичных отношениях и ловушках сознания Почему мы тянем время, даже когда знаем, что надо уйти? О токсичных отношениях и ловушках сознания

Почему же так сложно выйти из замкнутого круга токсичных отношений?

VOICE
Главные провалы: российские народные машины, которые не увидели свет Главные провалы: российские народные машины, которые не увидели свет

На какие машины планировалось пересадить россиян, и почему план не удался

РБК
Сушите весла: 5 корабельных бунтов, которые вошли в историю Сушите весла: 5 корабельных бунтов, которые вошли в историю

К восстанию корабельных команд в разные века приводили разные причины

Вокруг света
Не только ценный мех: в России впервые в мире создали трехпородного кролика Не только ценный мех: в России впервые в мире создали трехпородного кролика

Первый в мире трехпородный кролик по имени Родник

Вокруг света
Как убрать щеки: 7 способов и советы экспертов Как убрать щеки: 7 способов и советы экспертов

Скорректировать пухлые щеки можно самостоятельно либо с помощью специалистов

РБК
Как хитроумные инженеры несколько раз изобретали швейную машинку Как хитроумные инженеры несколько раз изобретали швейную машинку

В 1755 году немецкий инженер Карл Визенталь изобрел швейную иглу

ТехИнсайдер
«Любым способом вывести из строя противника»: 5 фактов о боях роботов «Любым способом вывести из строя противника»: 5 фактов о боях роботов

Бои роботов привлекли внимание большого количества зрителей по всему миру

Вокруг света
7 крутых маринадов для шашлыка, которые вам точно пригодятся на майских праздниках 7 крутых маринадов для шашлыка, которые вам точно пригодятся на майских праздниках

Мясо само себя не приготовит: собрали для вас семь вкусных шашлычных маринадов

Популярная механика
«Концепция боулинга с пивом и дешёвыми снеками больше не работает»: как устроен боулинг-ресторан Brooklyn Bowl «Концепция боулинга с пивом и дешёвыми снеками больше не работает»: как устроен боулинг-ресторан Brooklyn Bowl

Предприниматель Артём Рахмеев о боулинг-ресторане с выручкой 80 млн рублей в год

VC.RU
«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
Вместе навсегда: сиамские близнецы, у которых хорошо сложилась жизнь Вместе навсегда: сиамские близнецы, у которых хорошо сложилась жизнь

Истории сиамских близнецов, которым повезло прожить счастливую жизнь

VOICE
Числа не от мира сего: о чем до сих пор спорят математики? Числа не от мира сего: о чем до сих пор спорят математики?

Споры о культурном значении математики переживают острую фазу

Вокруг света
Вода Сасси: все о легендарном напитке для похудения Вода Сасси: все о легендарном напитке для похудения

Может ли вода Сасси помочь избавиться от лишних килограммов?

РБК
Последняя минута войны Последняя минута войны

Советский генерал подписал Акт о капитуляции Германии без разрешения Сталина

Вокруг света
Древних римлян обвинили в падении численности тюленей-монахов Древних римлян обвинили в падении численности тюленей-монахов

Численность тюленей-монахов сократилась в античности из-за активного промысла

N+1
«Пытается теперь делать ходы в грязной политической игре» «Пытается теперь делать ходы в грязной политической игре»

Как советская пропаганда поминала звездных невозвращенцев

Weekend
«Добрый дядя»: история «вампира» Фрица Хаармана, делавшего пирожки из детей «Добрый дядя»: история «вампира» Фрица Хаармана, делавшего пирожки из детей

«Ганноверский вампир», «немецкий Дракула» — так называли этого человека

VOICE
Золотые бьюти-правила Джеки Кеннеди: выбирай и заимствуй Золотые бьюти-правила Джеки Кеннеди: выбирай и заимствуй

Бьюти-ритуалы и привычки бывшей первой леди США миссис Ли Бувье Кеннеди Онассис

VOICE
Экологичный выход: эффективные способы распознать агрессию и справиться с ней Экологичный выход: эффективные способы распознать агрессию и справиться с ней

Как справиться с гневом, злостью и раздражительностью без вреда для себя?

Forbes
«Не возвращайте прошлогодний снег»: как справиться с разрушением смыслов на работе «Не возвращайте прошлогодний снег»: как справиться с разрушением смыслов на работе

Какие существуют стратегии поиска и обретения новых смыслов в кризис

Forbes
Все умрут, а я останусь: найдены следы планктона, выжившего в глобальном вымирании Все умрут, а я останусь: найдены следы планктона, выжившего в глобальном вымирании

Планктон оказался более устойчивым к потеплению и закислению океана

Вокруг света
Необычная техника для кухни, которая нужна не всем Необычная техника для кухни, которая нужна не всем

Не знаете, как разнообразить свое питание? Загляните в нашу статью

CHIP
Перманентный макияж бровей: как его делают и сколько он будет держаться? Перманентный макияж бровей: как его делают и сколько он будет держаться?

Если природа не наделила вас густыми бровями — есть решение

VOICE
Я не трус, но я боюсь: как отстаивать себя, не боясь конфликтов? Я не трус, но я боюсь: как отстаивать себя, не боясь конфликтов?

В каких случаях отстаивание себя и своих интересов перерастает в ссору?

Psychologies
Сохатый хозяин леса: что мы знаем о лосях Сохатый хозяин леса: что мы знаем о лосях

Этот могучий зверь стал героем многих легенд

Вокруг света
Твоя мать! 5 ужасных поступков Иоланды Хадид, в которые сложно поверить Твоя мать! 5 ужасных поступков Иоланды Хадид, в которые сложно поверить

Почему Иоланда Хадид — настоящий антигерой?

VOICE
Открыть в приложении