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

Металлические стекла оказались частично жидкими Металлические стекла оказались частично жидкими

Доказано, что часть атомов в металлических стеклах движется подобно жидкости

N+1
Как защитить кровь от заболеваний: рекомендации гематолога-онколога Как защитить кровь от заболеваний: рекомендации гематолога-онколога

Как мы можем попытаться предотвратить развитие заболеваний крови?

Psychologies
Тревожные сигналы: состав слюны человека может быть связан с суицидальными мыслями Тревожные сигналы: состав слюны человека может быть связан с суицидальными мыслями

Бактериальный состав слюны у людей, думающих о суициде, значительно отличается

Вокруг света
Убить невинного Убить невинного

Тексты Франца Кафки как игровая вселенная катастроф

Weekend
4 самых серьезных последствия распада СССР 4 самых серьезных последствия распада СССР

Обратимся к истории и вспомним, к чему в итоге привел распад СССР

TechInsider
Древних китайцев заподозрили в крупномасштабном производстве киновари Древних китайцев заподозрили в крупномасштабном производстве киновари

Ученые исследовали материалы из гробниц времен династии Шан

N+1
Криштиану Роналду сделал нос, зубы и, возможно, пересадил волосы. Сколько он потратил на внешность? Криштиану Роналду сделал нос, зубы и, возможно, пересадил волосы. Сколько он потратил на внешность?

Криштиану Роналду потратил на внешность десятки тысяч фунтов

Maxim
Нюансы вкуса: почему важно пищевое разнообразие и как распространяется единообразие Нюансы вкуса: почему важно пищевое разнообразие и как распространяется единообразие

Мы теряем разнообразие всех сельскохозяйственных культур, которые кормят мир

Forbes
В чем сила: как поколению-«сэндвич» научиться распоряжаться своими ресурсами В чем сила: как поколению-«сэндвич» научиться распоряжаться своими ресурсами

Как не опустошить себя до конца заботами и остаться разносторонней личностью?

Psychologies
Монеты с места кораблекрушения XV века рассказали о денежных проблемах датского короля Монеты с места кораблекрушения XV века рассказали о денежных проблемах датского короля

Деньги были найдены среди обломков корабля «Грипсхунден»

N+1
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
Заповедник войны: путешествие на остров Тютерс Заповедник войны: путешествие на остров Тютерс

Экспедиция на Большой Тютерс — это путешествие во времени

Вокруг света
«Русский шейх» Мухаммад ибн Заид: между Москвой и Вашингтоном «Русский шейх» Мухаммад ибн Заид: между Москвой и Вашингтоном

Как изменится политика ОАЭ при новом президенте, называющем Россию вторым домом

Эксперт
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
«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
От Айседоры Дункан до «холостячки» и «женщины-вамп»: как менялась мода в начале XX века От Айседоры Дункан до «холостячки» и «женщины-вамп»: как менялась мода в начале XX века

Взгляд на историю глазами гримера

Вокруг света
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
Кукушка и компания: 5 птиц, практикующих гнездовой паразитизм Кукушка и компания: 5 птиц, практикующих гнездовой паразитизм

Гнездовой паразитизм в природе практикуют несколько десятков видов птиц

Вокруг света
Почему 4 мая — всемирный День «Звездных войн» Почему 4 мая — всемирный День «Звездных войн»

«May the Fourth be with you» — что это значит и причем здесь Маргарет Тэтчер?

РБК
Хэви-метал и мода: рассказываем как менялся стиль, прикид и гламур тяжелой музыки на антигламурных примерах Хэви-метал и мода: рассказываем как менялся стиль, прикид и гламур тяжелой музыки на антигламурных примерах

Вряд ли металлистов можно назвать самыми стильными и модными

Maxim
Не Чингисханом единым: самые важные великие ханы Монгольской империи Не Чингисханом единым: самые важные великие ханы Монгольской империи

Кто правил Монголией?

TechInsider
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
Этот год в истории: что происходило в России и в мире в 1994 году? Этот год в истории: что происходило в России и в мире в 1994 году?

Что происходило в 1994 году и каким был мир за пределами студии «Час пик»?

Правила жизни
Поколение-«сэндвич» в эпоху турбулентности: уроки выживания от Скарлетт О’Хара Поколение-«сэндвич» в эпоху турбулентности: уроки выживания от Скарлетт О’Хара

Чему нам стоит поучиться у героини «Унесенных ветром»?

Psychologies
Какие инфекции передаются людям от животных и почему их так сложно победить? Какие инфекции передаются людям от животных и почему их так сложно победить?

Зооноз — слово будущего, которое будет часто звучать в XXI веке

Вокруг света
«Ты большой молодец, но я ничего не понял»: как на язык влияют технологии «Ты большой молодец, но я ничего не понял»: как на язык влияют технологии

Рассказываем о «новой письменной речи» и том, как «технологизируется» язык.

Maxim
Теоретики уточнили частоты переходов в пионном гелии Теоретики уточнили частоты переходов в пионном гелии

Детальное вычисление энергий и ширин нескольких уровней пионного гелия

N+1
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

TechInsider
10 нерешенных математических задач, с которыми академики не могут справиться по сей день 10 нерешенных математических задач, с которыми академики не могут справиться по сей день

Нерешенные задачи, которые до сих пор остаются неподвластными даже лучшим умам

TechInsider
Три очень красивые актрисы 90-х, карьеру которых испортил строптивый нрав Три очень красивые актрисы 90-х, карьеру которых испортил строптивый нрав

Из-за сложного характера об этих актрисах все забыли

VOICE
Открыть в приложении