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

«Розовый. История цвета» «Розовый. История цвета»

Как розовый цвет получали в Средневековье

N+1
Метаболизм холестерина обрек самок осьминогов на саморазрушение после спаривания Метаболизм холестерина обрек самок осьминогов на саморазрушение после спаривания

Почему самки осьминогов стремительно умирают после кладки яиц?

N+1
5 причин образования жира на животе 5 причин образования жира на животе

Привычки, которые способствуют образованию жира на животе и висцерального жира

ТехИнсайдер
Будь как дома Будь как дома

Комфортные и безмятежные трёхуровневые апартаменты в Барвихе

SALON-Interior
Завтрак с Сократом Завтрак с Сократом

Философия повседневной жизни

kiozk originals
Что делать, если у кошки или собаки блохи: вот как от них избавиться Что делать, если у кошки или собаки блохи: вот как от них избавиться

Как заметить блох на питомце и что с ними делать?

Популярная механика
Как сделать ссылку на телеграм — делимся каналом и личным аккаунтом Как сделать ссылку на телеграм — делимся каналом и личным аккаунтом

Где найти ссылки на пользователя, канал или отдельное сообщение внутри телеграм

CHIP
Опра Уинфри: трагическая и невероятная история главной женщины Америки Опра Уинфри: трагическая и невероятная история главной женщины Америки

Если вы заглянете в прошлое Опры, у вас перехватит дыхание

VOICE
Кто помог маме неизлечимо больного ребенка отстоять интересы сына и человеческое достоинство Кто помог маме неизлечимо больного ребенка отстоять интересы сына и человеческое достоинство

Как живут дети с миодистрофией Дюшенна

СНОБ
«Комемадре» Роке Ларраки: сюрреалистичный роман о жестоком научном эксперименте, который на деле оказывается высказыванием о гуманизме «Комемадре» Роке Ларраки: сюрреалистичный роман о жестоком научном эксперименте, который на деле оказывается высказыванием о гуманизме

Отрывок из жутковатого философского романа «Комемадре» Роке Ларраки

Правила жизни
Лунная ванна: магический СПА-ритуал для каждого знака зодиака Лунная ванна: магический СПА-ритуал для каждого знака зодиака

Тебе не хватает энергии, или ты слишком раздражена? Прими лунную ванну!

VOICE
Брачная окраска завезенных на Гавайи хамелеонов стала ярче в отсутствие хищников Брачная окраска завезенных на Гавайи хамелеонов стала ярче в отсутствие хищников

Самцы хамелеонов Джексона окрашиваются в более яркие цвета, чем их сородичи

N+1
Найдена очень странная звезда с рекордным количеством химических элементов в составе Найдена очень странная звезда с рекордным количеством химических элементов в составе

Ученые провели анализ тусклой звезды HD 222925 и выделили 65 отдельных элементов

ТехИнсайдер
Нейтронная томография и масс-спектрометрия «творят» историю Нейтронная томография и масс-спектрометрия «творят» историю

Ученые исследовали подвеску, найденную на раскопках в Великом Новгороде

Наука и жизнь
Как борются с наводнениями? Как борются с наводнениями?

Можно ли снизить урон от наводнений?

ТехИнсайдер
Выхода нет? Эта 17-летняя девушка решила уйти из жизни с помощью эвтаназии Выхода нет? Эта 17-летняя девушка решила уйти из жизни с помощью эвтаназии

Ноа Потховен пережила изнасилование, но вернуться к нормальной жизни не смогла

VOICE
Снимай стресс Снимай стресс

5 видов спорта, которые помогут достичь душевного равновесия

Лиза
Отец узнал, что я курю, и дал мне ремня! Отец узнал, что я курю, и дал мне ремня!

Истории про взрослых, которые при родителях ведут себя как дети

Лиза
Сыпь, пятна, зуд: лишай у человека и способы его лечения Сыпь, пятна, зуд: лишай у человека и способы его лечения

Какие виды лишая бывают, чем они отличаются, как передаются и лечатся

VOICE
Захватывающий дух тур по России, возрождение нанайского языка и заполярная живопись: 3 путешествия, на которые собирали всем миром Захватывающий дух тур по России, возрождение нанайского языка и заполярная живопись: 3 путешествия, на которые собирали всем миром

Необычных путешествиях, которые состоялись с помощью «народного финансирования»

Вокруг света
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
Как быстро запоминать нужную информацию: 7 приемов от инструктора по развитию памяти Как быстро запоминать нужную информацию: 7 приемов от инструктора по развитию памяти

Как же быстро запоминать и эффективно обрабатывать нужную нам информацию

Psychologies
Режим многозадачности: как выполнять несколько задач одновременно и не сойти с ума Режим многозадачности: как выполнять несколько задач одновременно и не сойти с ума

Может ли человек быть многозадачным?

Популярная механика
Подножный корм: как найти воду и пропитание в походе Подножный корм: как найти воду и пропитание в походе

Что делать, если вы потеряли в походе свой рюкзак с припасами?

Вокруг света
Полная гармония Полная гармония

Знать гормональный профиль так же важно, как и следить за весом и давлением

Лиза
Сюрреалистичный роман Роке Ларраки «Комемадре» о смертельных экспериментах Сюрреалистичный роман Роке Ларраки «Комемадре» о смертельных экспериментах

Отрывок из романа «Комемадре» — о невозможных научных экспериментах

СНОБ
Почему в СССР тапочки прижились только после смерти Сталина Почему в СССР тапочки прижились только после смерти Сталина

Почему тапки прижились в СССР лишь в 60-х годах

Cosmopolitan
«Она как миф»: чем живет последние годы Алина Кабаева «Она как миф»: чем живет последние годы Алина Кабаева

Что известно про нынешнюю жизнь спортсменки Алины Кабаевой

Maxim
Made in Italy Made in Italy

Чем живёт тосканский городок Виареджо, родина суперъяхт

Robb Report
Пришельцы в Балтике: кто они, откуда и почему прижились? Пришельцы в Балтике: кто они, откуда и почему прижились?

Биологические инвазии — это глобальное экологическое явление

Наука и жизнь
Открыть в приложении