Astronomiya

M87. Qara dəlik əvvəl nə idi?

M87. Qara dəlik əvvəl nə idi?

M87 qara dəliyinin qara dəlik olmasından 10 saniyə əvvəl nə idi? Günəş sistemimizdən 10 qat böyük bir ulduz?


Bilmirik (hələ). Çox böyük bir ulduzun partlaması ilə və ya Böyük Partlayışdan çox keçmədən əmələ gələn ilkin bir qara dəliklə başlaya bilərdi. Vikipediyaya baxın:

Supermassive qara dəliklərin mənşəyi açıq bir araşdırma sahəsi olaraq qalır. Astrofiziklər, bir qalaktikanın mərkəzində qara dəlik meydana gəldikdə, maddənin yığılması və digər qara dəliklərlə birləşərək böyüyə biləcəyini qəbul edirlər. Bununla birlikdə, supermassive qara dəliklərin əmələ gəlməsi mexanizmləri və başlanğıc kütlələri və ya "toxumları" üçün bir neçə fərziyyə var.

Bir fərziyyə budur ki, toxumlar geridə qalan onlarla və ya bəlkə də yüzlərlə günəş kütləsindən ibarət qara dəliklərdir kütləvi ulduz partlayışları və maddənin artması ilə böyüyürlər. Başqa bir model, ilk ulduzlardan əvvəl böyük qaz buludlarının "kvazi ulduz" a çökə biləcəyini, bunun da 20 M☉ ətrafında bir qara çuxura çevriləcəyini fərz edir. Bu ulduzlar, cazibə qüvvəsi ilə böyük miqdarda qaz çəkən qaranlıq maddə halosları ilə meydana gəlmiş ola bilər ki, bu da on minlərlə günəş kütləsi olan supermassive ulduzlar meydana gətirəcəkdir. "Yarımulduz" nüvəsindəki elektron-pozitron cütlüyü səbəbiylə radial narahatlıqlara qarşı qeyri-sabit hala gəlir və supernova partlamadan birbaşa qara dəliyə çökə bilər (kütləsinin böyük hissəsini xaric edər və qara dəliyin böyüməsinin qarşısını alır. ). Yaxınlıqda kifayət qədər kütlə olduğu halda, qara dəlik orta kütləli qara dəliyə çevrilə bilər və yığılma dərəcəsi davam edərsə SMBH ola bilər.

Başqa bir model a sıx ulduz qrupu nüvəsi çökməyə məruz qalır sistemin mənfi istilik tutumu nüvədəki sürət dispersiyasını nisbi sürətlərə aparır. Nəhayət, ilkin qara dəliklər Böyük Partlayışdan sonrakı ilk anlarda birbaşa xarici təzyiqdən yarana bilərdi. Bu ilkin qara dəliklərin yuxarıda göstərilən modellərdən hər hansı birindən daha çox vaxt qazanması və superkütləvi ölçülərə çatması üçün kifayət qədər vaxt verməsi lazımdır. İlk ulduzların ölümlərindən qara dəliklərin əmələ gəlməsi geniş araşdırılmış və müşahidələr ilə təsdiq edilmişdir. Qara dəlik meydana gəlməsi üçün yuxarıda sadalanan digər modellər nəzəri cəhətdir.

(vurğu mənim)


Astronomlar qara dəlik M87-nin yeni görüntülərini yayımladılar

Hadisə üfüqünün ikinci görüntüləri qara dəlik ətrafı çöldə - və onlar heyrətamizdirlər.

2019-cu ildə, atəşli bir maddi halo ilə əhatə olunmuş Messier 87 (M87) qalaktikasının mərkəzindəki boşluqlu mawın qaranlıq siluetini ortaya qoyan, supermassive bir qara dəlik haqqında ilk yaxşı fikirlərimizi aldıq. Lakin Çərşənbə günü The Event Horizon Telescope (EHT) əməkdaşlıq - orijinal görüntünün arxasındakı beynəlxalq komanda - M87-nin qütblü işıqda göstərdiyi iki yeni görüntü yayımladı.

Son görüntülərdə qara dəliyin qütblü işıqla əhatə olunduğunu, maqnit sahəsinin ölçüsünü və qara dəliyin ətrafındakı gücünü göstərən qızdırılmış bir sümüylə ətrafında "sürüşdüyünü" göstərir.

Görüntülərdəki tapıntılar Çərşənbə günü nəşr olunan üç araşdırmada ətraflı şəkildə izah edildi Astrofizik Jurnal Məktubları.

NƏ YENİDİR -Yeni şəkillər 2019-cu ilə aid eyni məlumat dəstlərindən istifadə etməklə hazırlanır. Bununla birlikdə, komanda işığın istiqaməti haqqında polarizasiyanı aşkar edərək məlumat qurmağı bacardı.

Maqnetik sahələrin olduğu yerlərdə yüksək temperaturda yayıldıqda işıq qütbləşir. Bu, M87 supermassive qara dəlik haqqında bir neçə şeyi ortaya qoyur.

  • M87 qara dəlik ətrafındakı işıq, elektronların maqnit sahə xətləri ətrafında fırlandığı bir sinxron prosesi ilə istehsal olunur.
  • Bu, qara dəliyin maqnit sahəsinin formasını və gücünü aşkar etməyə kömək edir. EHT komandası gücün məhdudlaşdırılmasını müəyyənləşdirmək üçün hələ də çalışır.

Princeton Universiteti Nəzəri Elmlər Mərkəzinin əməkdaşı və yeni araşdırmalardan birinin həmmüəllifi Andrew Chael, əvvəlki məlumatların yalnız M87 hekayəsinin bir hissəsini izah etdiyini söyləyir.

"İndi əlavə bir ölçüyə baxırıq" deyir Chael Ters. ”Gördüyümüz işığın istiqamətini ümumi parlaqlığa əlavə edirik. ”

Hollandiyanın Radboud Universitetinin astrofizika üzrə dosenti və EHT Polarimetriya İşçi Qrupunun koordinatoru Monika Mościbrodzka, yeni görüntülərin üzük içində baş verən fizikanı öyrənməyin bir yolu olduğunu söylədi.

"Qütbləşmə nümunəsindən qara dəliyə yaxın maqnit sahə xəttlərinin formasını öyrənə bilərik" deyir Mo ”cibrodzka. Tərs. “And şəkillərdə görünən üzük emissiyasının tam olaraq necə istehsal olunduğunu daha dərindən başa düşə bilərik. ”

BURADA ƏLAQƏ - 10 aprel 2019-cu il tarixində beynəlxalq tədqiqatçılar qrupu ilk dəfə qara dəliyin çəkildiyi birbaşa şəkli təqdim etdi. Bundan əvvəl qara dəlik şəkilləri, qara dəliyin obyektin özündən çox ətrafındakı bölgəyə təsirini çəkdi - məsələn, yalnız atılan təyyarələri gördü.

Event Horizon Teleskopu, 2019 görüntüsünü istehsal etmək üçün dünya radio antenaları vasitəsi ilə M87 haqqında çox sayda məlumat topladı. Qara dəliyin hadisə üfüqündə dövr edən isti qazın və dağıntıların, bir qara dəliyin təkliyini təkrar edən kosmik bölgəni, heç bir şeyin qaça bilməyəcəyi “geri dönmə nöqtəsini” aşkar etdi.

M87 qara dəliyi təqribən 6,5 milyard günəş kütləsi və ya Günəş kütləsindən qat-qat çoxdur. Müqayisə üçün, qalaktikamızın mərkəzindəki qara dəlik - Sagitarrius A * cəmi 2,6 milyon günəş kütləsidir.

NECƏ ETDİ - Qara dəliyin, əksinə qaranlığa bürünmüş bir cisim şəkillərini çəkmək üçün qrup Yerin ölçüsündə bir teleskopu simulyasiya etməli idi.

EHT, beş qitədə yerləşən bir sıra səkkiz teleskopu birləşdirdi. Birlikdə, 2017-ci ilin aprel ayında yeddi gün ərzində Yerdən 55 milyon işıq ili uzaqda yerləşən M87-nin nüvəsini hədəf aldılar.

Xüsusi hazırlanmış atom saatları ilə sinxronlaşdırılan uzaq qara dəlikdən gələn radio siqnallarını topladılar və bu bir tapşırıq üçün qurulmuş super sürətli məlumat qeyd cihazlarında məlumatları qeyd etdilər.

Teleskoplar 5.000 terabayt məlumat topladı, müşahidə müddətinin hər günü təxminən 350 terabayt toplandı.

NİYƏ Vacibdir - 2019-cu ildə buraxıldığı gündən bəri, qara dəliyin ilk görüntüsü, elm adamlarına təbiəti, o cümlədən ölçüsü və ətrafdakı material miqdarı barədə nəzəriyyələri təsdiqləməyə kömək etdi.

Ancaq qara dəlikləri idarə edən mexanizmlər barədə hələ də anlamadığımız çox şey var.

"Gördüyümüz görüntü Günəş sistemindən bir az daha böyükdür, ancaq bu kiçik bölgədən on minlərlə işıq ili boyunca bütün qalaktika xaricində bu nəhəng maddi jeti işə salır" deyir. "Jeti işə salan və bütün enerjini alaraq bu böyük maddə sütununa yerləşdirən mexanizm tamamilə yaxşı anlaşılmamışdır."

Qara dəliyin kənarına yaxınlaşan əksər maddə kütləvi cisim tərəfindən udulur. Ancaq ətrafdakı bəzi hissəciklər ələ keçmədən bir neçə dəqiqə əvvəl qaçır və yüksək sürətli reaktivlər şəklində yayılır.

Ancaq qütblənmiş işığdakı qara dəliyin yeni görüntüləri, bu prosesin baş verdiyi qara dəliyin kənarında yerləşən maqnit sahəsinin quruluşu haqqında qiymətli məlumatlar saxlayır.

Son müşahidələr maqnit sahəsinin bu materialın qara dəliyin cazibə qüvvəsinin dartmasına müqavimət göstərməyə və onu kosmosa çıxarmağa kömək edəcək qədər güclü olduğunu göstərir. Bu, qismən başa düşülən təyyarələrin meydana gəlmə mexanizmini qurmağa kömək edir.

Yale Universitetinin tədqiqata cəlb olunmayan bir astronomiya professoru Priyamvada Natarajan bunun sonrakı qara dəlik müşahidələrində böyük təsir göstərəcəyini söyləyir.

"Çox həyəcanlı bir nəticədir" deyir Natarajan Tərs. “Və yeni istiqamətlərin müjdəçisi. ”

NƏQLƏR NƏDİR -Son görüntülərini izləyən EHT qrupu, M87-ni ilk görüntüsünün çəkildiyi vaxtdan bəri necə keçdiyini, iki həftə ərzində müşahidə etməyə hazırlaşır. Bu müddət ərzində Sagitarrius A * nı müşahidə etməyi də planlaşdırırlar.

Moçibrodzka, "Qara dəliyin ətrafdakı maddələrin zamanla necə dəyişdiyinə baxaraq xüsusiyyətləri haqqında çox şey öyrənə bilərik" deyir. "M87-nin 2017-ci ildən bəri necə inkişaf etdiyini kəşf edəcəyimizi ümid edirik."

EHT, qrupun bu obyektlərə daha yaxın bir şəkildə araşdırmasına imkan verəcək qara dəliklərin daha yüksək qətnamə şəkillərini yaratmaq üçün seriala daha çox teleskop əlavə edir.

"Hal-hazırda, yalnız ən parlaq emissiyaya həssasıq" deyir Chael. “Beləliklə, daha çox həssaslığımız varsa, görəcəyimiz şeyin qara dəlik ilə jet arasındakı əlaqə olduğunu düşünürəm. Bu çox həyəcanlı olardı. ”


M87 * Qara dəliyin dalğalanan kölgəsi

2019-cu ildə, hadisə üfüq teleskopu (EHT) iş birliyi təqdim edildi qara dəliyin ilk şəkli , aşkar M87 * M87 qalaktikasının mərkəzindəki supermassive obyekt. EHT komandası indi keçən il əldə etdiyi dərslərdən 2009-2013-cü illərdəki arxiv məlumatları analiz etmək üçün istifadə etdi, bəziləri əvvəllər yayımlanmadı. Təhlil, qara dəlik şəklinin uzun illər boyu davranışını göstərir, bu da ayparaya bənzər kölgə xüsusiyyətinin davamlılığını, eyni zamanda istiqamətinin dəyişdiyini göstərir. hilalın titrədiyi görünür. Tam nəticələr ortaya çıxdı bu gün Astrofizika jurnalı .

EHT, Çox Uzun Əsas İnterferometriya (VLBI) metodundan istifadə edərək sinxron müşahidələr aparan qlobal bir teleskop dizisidir. Birlikdə, bənzərsiz yüksək bir görüntü qətnaməsi təmin edən, Yer kürəsi ölçülü bir virtual yemək hazırlayırlar. "EHT-nin inanılmaz açısal həlli ilə Ayda oynanan bir bilyard oyununu müşahidə edə bilərik və hesabı itirməyəcəyik!" Asti Fizika Mərkəzinin bir astronomu Maciek Wielgus dedi Harvard & amp Smithsonian, Black Hole Initiative Fellow və məqalənin aparıcı müəllifi. 2009-2013-cü illərdə M87 * teleskopları 2009-2012-ci illərdə üç, 2013-cü ildə isə dörd coğrafi ərazidə yerləşmiş ilk EHT prototip massivləri tərəfindən müşahidə edilmişdir. 2017-ci ildə EHT dünyanın beş fərqli coğrafi məkanında yerləşən teleskoplarla yetkinləşdi. .

"Keçən il, M87 * ətrafında fırlanan isti plazmanın yaratdığı parlaq bir aypara və qara dəliyin hadisə üfüqünün olacağını gözlədiyimiz qaranlıq bir mərkəzi hissədən ibarət bir qara dəliyin kölgəsinin şəklini gördük." dedi Wielgus. “Ancaq bu nəticələr yalnız 2017-ci ilin aprelində bir həftəlik bir pəncərə boyunca aparılan müşahidələrə əsaslanırdı ki, bu da çox dəyişiklik görmək üçün çox qısadır. Ötən ilin nəticələrinə əsasən aşağıdakı sualları verdik: bu aypara bənzər morfologiya arxiv məlumatları ilə uyğundurmu? Arxiv məlumatları hilalın oxşar ölçüsünə və istiqamətinə işarə edə bilərmi? ”

Görüntüləmə / həndəsi modelləşdirmə yolu ilə əldə edilmiş M87 * qara dəliyin anlık görüntüləri və EHM teleskopları 2009-2017-ci illərdə. Bütün üzüklərin diametri oxşardır, lakin parlaq tərəfin yeri dəyişir. Kredit: M. Wielgus, D. Pesce & amp; EHT Əməkdaşlıq

2009-2013-cü il müşahidələri, 2017-ci ildə aparılan məlumatlara nisbətən çox az məlumatdan ibarətdir və bu da görüntü yaratmağı mümkünsüz edir. Bunun əvəzinə, EHT qrupu, M87 * nin zamanla görünüşündəki dəyişikliklərə baxmaq üçün statistik modelləşdirmədən istifadə etdi. Görüntüləmə yanaşmasında mənbə morfologiyası barədə heç bir fərziyyə irəli sürülməsə də, modelləşdirmə yanaşmasında məlumatlar həndəsi şablonlar ailəsi ilə müqayisə olunur, bu halda qeyri-bərabər parlaqlıq üzükləri. Daha sonra məlumatların bu cür modellərlə uyğun olub olmadığını müəyyənləşdirmək və ən uyğun model parametrlərini tapmaq üçün statistik bir çərçivə istifadə olunur.

Analizləri 2009-2017-ci illərdəki müşahidələrə qədər genişləndirərək M87 * nin nəzəri gözləntilərə sadiq qaldığını göstərdi. Qara dəliyin kölgə diametri 6,5 milyard günəş kütləsi olan bir qara dəlik üçün Einşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin proqnozu ilə uyğun olaraq qaldı. MIT Haystack Rəsədxanasındakı Milli Radio Astronomiya Rəsədxanasının (NRAO) Jansky Üzvü Kazu Akiyama, "Bu araşdırmada, ümumi morfologiyanın və ya asimmetrik bir halqanın varlığının, çox güman ki, bir neçə ilin zaman cədvəllərində davam etdiyini göstərdik" dedi. və layihəyə köməkçi. "Çoxsaylı müşahidə epoxalarında tutarlılıq bizə M87 * nin təbiəti və kölgənin mənşəyi barədə hər zamankindən daha çox güvən verir."

Ancaq aypara diametri uyğun qalsa da, EHT qrupu məlumatların sürprizi gizlətdiyini aşkar etdi: üzük yellənir və bu da alimlər üçün böyük xəbər deməkdir. İlk dəfə həddindən artıq cazibə şəraitində qara dəliyin hadisə üfüqünə çox yaxın olan yığılma axınının dinamik quruluşuna nəzər yetirə bilərlər. Bu bölgənin öyrənilməsi nisbi reaktiv təyyarələrin işə salınması kimi hadisələrin anlaşılması üçün açardır və alimlərə Ümumi Nisbilik nəzəriyyəsinin yeni sınaqlarını hazırlamağa imkan verəcəkdir.

M87 * nin EHT müşahidələrində iştirak edən teleskoplar. Kredit: M. Wielgus, D. Pesce & amp; EHT Əməkdaşlıq

Qara bir çuxura düşən qaz milyardlarla dərəcəyə qədər istilənir, ionlaşır və maqnit sahələrinin iştirakı ilə təlatümlü olur. “Maddə axını təlatümlü olduğundan, aypara zamanla tərpənirmiş kimi görünür ” dedi Wielgus. “Əslində, biz orada olduqca çox dəyişikliyi görürük və bütün nəzəri uyğunlaşma modelləri bu qədər çırpınmağa imkan vermir. Bunun mənası budur ki, müşahidə olunan mənbə dinamikasına əsaslanan bəzi modelləri istisna etməyə başlaya bilərik. ”

"Bu erkən EHT təcrübələri, cari EHT, hətta görmə qabiliyyətinə sahib olsa da, uyğunlaşa bilməyəcəyi uzunmüddətli müşahidələrin xəzinəsini təmin edir" EHT qurucu direktoru Shep Doeleman dedi. “M87 * nin ölçüsünü ilk dəfə 2009-cu ildə ölçdüyümüzdə, bunun bizə ilk dəfə qara dəlik dinamikasını verəcəyini düşünə bilməzdik. Bir on il ərzində bir qara dəliyin inkişaf etdiyini görmək istəyirsinizsə, on illik bir məlumatın əvəzi yoxdur. ”

EHT Layihə Alimi Geoffrey Bower, Academia Sinica, Astronomiya və Astrofizika İnstitutu (ASIAA) Araşdırma Elmçisi, “Genişləndirilmiş EHT massivi ilə“ M87 * -nin monitorinqi, turbulent dinamikanı öyrənmək üçün yeni şəkillər və daha zəngin məlumat dəstləri təmin edəcəkdir. Artıq Qrenlandiyada yerləşən əlavə bir teleskopla əldə edilən 2018-ci il müşahidələrindəki məlumatların təhlili üzərində işləyirik. 2021-ci ildə fövqəladə görüntüləmə keyfiyyəti təmin edərək daha iki sahə ilə müşahidələr planlaşdırırıq. Qara dəlikləri öyrənmək üçün həqiqətən həyəcan verici bir zamandır! ”

Event Horizon Teleskopunun beynəlxalq əməkdaşlığı, 10 aprel 2019-cu il tarixində virtual Yer ölçülü teleskop yaratmaqla Messier 87 radio qalaktikasının mərkəzindəki qara dəliyin ilk görüntüsünü elan etdi. Əhəmiyyətli beynəlxalq investisiyalarla dəstəklənən EHT, mövcud teleskopları yeni sistemlərdən istifadə edərək birləşdirir və bu, hələ əldə edilmiş ən yüksək açısal həll gücünə sahib yeni bir alət yaradır.

EHT əməkdaşlığında iştirak edən fərdi teleskoplar bunlardır: Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder EXplorer (APEX), Grönland Teleskopu (2018-ci ildən), IRAM 30 metrlik Teleskop, IRAM NOEMA Rəsədxanası (gözlənilir) Kitt Peak Teleskopu (gözlənilən 2021), James Clerk Maxwell Teleskopu (JCMT), Böyük Millimetr Teleskopu (LMT), Submillimetr Array (SMA), Submillimetr Teleskopu (SMT) və Cənubi Qütb Teleskopu (SPT) ).

EHT konsorsiumu 13 payçı institutdan ibarətdir: Academia Sinica Astronomiya və Astrofizika İnstitutu, Arizona Universiteti, Çikaqo Universiteti, Şərqi Asiya Rəsədxanası, Harvard-Smithsonian Astrofizika Mərkəzi, Goethe-Universität Frankfurt, Radioastronomi İnstitutu Millimétrique, Böyük Millimetr Teleskopu, Max-Planck-Institut für Radioastronomie, MIT Haystack Rəsədxanası, Yaponiyanın Milli Astronomik Rəsədxanası, Nəzəri Fizika İnstitutu və Radboud Universiteti.

Əlavə materiallar və məlumatlar:

Orijinal məqalə: M. Wielgus et al.: "Event Horizon Teleskopu ilə 2009-2017-ci illərdə M87 * nin Morfologiyasının İzlənməsi", Astrophysical Journal-da (2020, 23 sentyabr)

Dizi tarixi + ən uyğun modellər [PNG] [JPG]

Tutarlılıq animasiyasına uyğundur [PNG] [GIF] [AVI] [PNG çərçivələri: # 1, # 2, # 3] [caption.txt]

Maciek Wielgus
Qara Delik Təşəbbüsü, Harvard Universiteti
[email protected]

Amy Oliver, İctimaiyyətlə əlaqələr

Astrofizika Mərkəzi | Harvard & amp Smithsonian
Fred Lawrence Whipple Rəsədxanası
[email protected]
+15208794406

Kazu Akiyama
MIT Haystack Rəsədxanası
[email protected]
+16177155579

Sheperd S. Doeleman
Event Horizon Teleskopunun qurucu direktoru
Qara Delik Təşəbbüsü, Astrofizika Mərkəzi | Harvard & amp Smithsonian
[email protected]
+16174967762

Geoffrey C. Bower
Havay Əməliyyatları üzrə Baş Alim, ASIAA
Layihə Alimi, Event Horizon Teleskopu
Affiliate Lisansüstü Fakültəsi, UH Manoa Fizikası və Astronomiyası
[email protected]
+18089612945

Rəqəmsal simulyasiyalara görə M87 * görüntü təkamülünü təmsil edən bir animasiya. Ayparanın parlaq tərəfinin ölçülmüş mövqe bucağı, 42 mikroseriya saniyəsi ilə birlikdə göstərilir. Animasiyanın bir hissəsi üçün EHT çözünürlüğüne bulanık bir şəkil göstərilir. Kredit: G. Wong, B. Prather, Ch. Gammie, M. Wielgus & amp; EHT Əməkdaşlıq


M87 qara dəlik

Tom Finkenbinder bu təsviri xüsusiyyətə və Skynet və çox mesajlı Astronomiya slayd təqdimatına keçmək üçün bu məlumatları verdi:

AHSP 2018-də son payızda Spruce Knob-da etdiyim təqdimatdan bir müddət əvvəl UNR-dəki Skynet komandasından NRAO Greenbank-da yenilənmiş 20 metrlik radio teleskopla şəbəkəyə əlavə etdikləri radio astronomiya xüsusiyyətləri barədə fikirlər istədim. Məni M87-yə nəzər salmağı təşviq etdilər, məlumat məhsullarına bu keçid vasitəsilə daxil olmaq mümkündür. Görüntülərdən ikisində psixodelini görməməzlikdən gəlin (kameralardan biri oflayndı - səs-küydür). Bunun əvəzinə kompakt, təxminən dairəvi şəkillərə diqqət yetirin. Nə baxdığımı dəqiq bilmirdim. Greenbank-da olan Sue Ann Heatherly, M87-nin mərkəzdə ehtimal olunan supermassive bir qara dəlik olduğunu və alınan məlumatların 1,4 GHz-də görüntülənən qara dəliyi əhatə edən sinxrotron şüalanmasını göstərdiyini bildirdi. M87, radio səmasında ən parlaq və ən çox öyrənilən obyektlərdən biridir.

"Sinxrotron şüalanma" nı başa düşmək İnternetdə bir az googling tələb edir, radioya daxil olan yeni Skynet xüsusiyyətlərini vurğulayırdı. Alqoritmlər skan etməyi bitirməmişdən bir neçə il əvvəl fiziki olaraq Skynet ilə əlaqəli idilər. M87 şəklini çəkmək üçün 12 ləçəkli papatya naxışından istifadə etdim (bu da link vasitəsilə göstərilir). Bu xüsusiyyətlər, son payızdakı Spruce-da təqdimat zamanı bir ildən az müddətdə onlayn idi. Yeni xüsusiyyətlərin müzakirəsi slayd göyərtəsindəki “Radio Astronomiya” slaydı ilə başlayır.


Astronomlar M87 & # 8217s qara dəliyin kənarında maqnit sahələrini təsvir edirlər

2019-cu ildə işıq üzü görən ilk qara dəliyin görüntüsünü istehsal edən Event Horizon Telescope (EHT) işbirliyi, bu gün Messier 87 (M87) qalaktikasının mərkəzindəki nəhəng obyektin yeni bir görünüşünə sahibdir: qütblü işıqda necə göründüyü . Astronomlar ilk dəfə polarizasiyanı, maqnit sahələrinin imzasını, qara dəliyin kənarına yaxın ölçməyi bacardılar. Bu şəkil M87-də qara dəliyin qütbləşmiş görünüşünü göstərir. Xəttlər qara dəliyin kölgəsi ətrafındakı maqnit sahəsi ilə əlaqəli olan qütbləşmə istiqamətini qeyd edir.
Kredit: EHT Əməkdaşlıq

Qara dəliyin ilk görüntüsünü yaradan Event Horizon Telescope (EHT) işbirliyi, bu gün Messier 87 (M87) qalaktikasının mərkəzindəki nəhəng obyektin yeni bir görünüşünü ortaya qoydu: onun qütblü işıqda necə göründüyü. Astronomlar ilk dəfə polarizasiyanı, maqnit sahələrinin imzasını, qara dəliyin kənarına yaxın ölçməyi bacardılar. Müşahidələr 55 milyon işıq ili uzaqlıqda yerləşən M87 qalaktikasının öz nüvəsindən enerjili təyyarələr necə ata biləcəyini izah etmək üçün açardır.

& # 8220 İndi maqnit sahələrinin qara dəliklər ətrafında necə davrandığını və bu çox kompakt kosmik bölgədəki fəaliyyətin qalaktikadan çox uzanan güclü təyyarələri necə idarə edə biləcəyini anlamaq üçün növbəti vacib bir dəlili görürük. & # 8221 cibrodzka, EHT Polarimetriya İşçi Qrupunun Koordinatoru və Hollandiyanın Radboud Universitetində Dosent.

10 Aprel 2019 tarixində, elm adamları qaranlıq bir mərkəzi bölgəyə sahib olan parlaq bir üzük bənzər bir quruluş ortaya qoyaraq ilk dəfə bir qara dəliyin görüntüsünü (https: / / www. Eso. Org / public / news / eso1907 /) yayımladılar. qara dəlik & # 8217s kölgəsi (https: / / www. eso. org / public / images / eso1907a /). O vaxtdan bəri, EHT əməkdaşlığı 2017-ci ildə toplanan M87 qalaktikasının mərkəzindəki superkütləli cisim haqqında məlumatları daha da dərindən araşdırdı. M87 qara dəlik ətrafındakı işığın əhəmiyyətli bir hissəsinin qütbləşdiyini kəşf etdilər.

& # 8220Bu iş böyük bir mərhələdir: işığın qütbləşməsi 2019-cu ilin aprelində gördüyümüz görüntünün arxasındakı fizikanı daha yaxşı anlamağımıza imkan verən məlumat daşıyır və əvvəllər bu mümkün deyildi. & # 8221, eyni zamanda Koordinator İvan Martí-Vidal İspaniyanın Valensiya Universitetində EHT Polarimetri İşçi Qrupu və GenT Hörmətli Tədqiqatçısı. O əlavə edir ki, bu yeni qütbləşmiş işıq görüntüsünü açmaq, məlumatların alınması və təhlili ilə əlaqəli mürəkkəb texnika sayəsində uzun illərin işini tələb edir. & # 8221

İşıq qütbləşdirilmiş günəş eynəyi linzaları kimi müəyyən filtrlərdən keçəndə və ya maqnit sahələrinin mövcud olduğu fəzanın isti bölgələrində yayıldıqda qütbləşir. Qütbləşdirilmiş günəş eynəklərinin parlaq səthlərdən gələn əksləri və parıltıları azaldaraq daha yaxşı görməyimizə kömək etdiyi kimi, astronomlar da buradan yaranan işığın necə qütbləşdiyinə baxaraq qara dəlik ətrafındakı bölgəyə baxışlarını kəskinləşdirə bilərlər. Xüsusilə qütbləşmə astronomlara qara dəliyin daxili kənarında mövcud olan maqnit sahə xəttlərini xəritədə göstərməyə imkan verir.

& # 8220Yeni yayımlanan qütb şəkillər, maqnit sahəsinin qara dəliyin necə maddi güc qazanmasına və güclü reaktiv uçurmasına imkan verdiyini anlamaq üçün açardır. & # 8221, EHT əməkdaşlıq üzvü Princeton Mərkəzində NASA Hubble Üzvü Andrew Chael deyir. Nəzəri Elm və ABŞ-da Princeton Cazibə Təşəbbüsü.

M87 & # 8217s nüvəsindən (https: / / www. Eso. Org / public / images / eso1907c /) çıxan və mərkəzindən ən azı 5000 işıq ili uzanan parlaq enerji və maddə jetleri qalaktikalardan biridir. ən sirli və enerjili xüsusiyyətlər. Qara çuxurun kənarına yaxın yatan əksər maddə düşür. Bununla birlikdə ətrafdakı bəzi hissəciklər tutulmadan anlardan qaçır və təyyarə şəklində kosmosa uçurulur.

Astronomlar, bu prosesi daha yaxşı anlamaq üçün maddənin qara dəlik yaxınlığında necə davrandığına dair fərqli modellərə istinad etdilər. Ancaq yenə də qalaktikadan daha böyük reaktivlərin mərkəzi bölgəsindən Günəş Sistemi ilə müqayisə oluna bilən, nə də maddənin qara dəliyə necə düşdüyünü dəqiq bilmirlər. Qara dəlik və onun qütbləşmiş işıqdakı kölgəsinin yeni EHT görüntüsü ilə astronomlar ilk dəfə maddənin axıb xaricə çıxması arasındakı bu qarşılıqlı əlaqənin baş verdiyi qara dəliyin kənarındakı bölgəyə baxmağı bacardılar.

Müşahidələr qara dəliyin kənarındakı maqnit sahələrinin quruluşu haqqında yeni məlumatlar verir. Ekip, yalnız güclü maqnit qazına sahib olan nəzəri modellərin hadisə üfüqündə gördüklərini izah edə biləcəyini tapdı.

& # 8220Müşahidələr qara dəliyin kənarındakı maqnit sahələrinin isti qazı geri itələyəcək və cazibə qüvvəsinə qarşı müqavimət göstərməyə kömək edəcək qədər güclü olduğunu göstərir. Yalnız tarlada sürüşən qaz hadisələr üfüqünə doğru fırlana bilər və & # 8221, ABŞ-ın Kolorado Universiteti Boulder Universitetinin köməkçisi və EHT Teorisi İşçi Qrupunun Koordinatoru Jason Dexter izah edir.

M87 qalaktikasının ürəyini müşahidə etmək üçün işbirliyi dünyanın dörd bir tərəfindəki səkkiz teleskopu birləşdirdi və Şimali Çili mərkəzli Atacama Böyük Millimetr / submillimetr Array (ALMA & # 8211 https: / / www. Eso. Org / public / teles -instr / alma /) və Atacama Pathfinder Experiment (APEX & # 8211 https: / / www. eso. org / public / teles-instr / apex /), Avropa Cənubi Rəsədxanasının (ESO) ortaq olduğu & # 8212, Yer kürəsindəki virtual bir teleskop olan EHT yaratmaq. EHT ilə əldə edilən təsirli qətnamə, Ayın səthindəki bir kredit kartının uzunluğunu ölçmək üçün lazım olana bərabərdir.

& # 8220Cənub yerləri sayəsində EHT şəbəkəsinə coğrafi yayılma əlavə edərək görüntü keyfiyyətini artıran ALMA və APEX ilə Avropalı alimlər araşdırmada mərkəzi rol oynaya bildilər & # 8221; ESO. 66 antenası ilə, ALMA qütblü işıqda ümumi siqnal kolleksiyasına üstünlük verir, APEX isə görüntünün kalibrlənməsi üçün vacibdir. & # 8221

& # 8220ALMA məlumatları, EHT müşahidələrinin kalibrlənməsi, təsviri və şərh edilməsi üçün də vacib idi və maddənin qara dəlik hadisəsi üfüqünün yanında necə davrandığını izah edən nəzəri modellərdə ciddi məhdudiyyətlər yaratdı və & # 8221, Radboud Universiteti və Leiden bir alimi Ciriaco Goddi əlavə etdi. Yalnız ALMA müşahidələrinə əsaslanan müşayiət edən bir araşdırmaya (https: / / www. Eso. Org / public / Archives / relizlər / sciencepapers / eso2105 / eso2105c. Pdf) rəhbərlik edən Hollandiya Rəsədxanası.

EHT qurulması, komandanın qara dəlik kölgəsini və ətrafındakı işıq halqasını birbaşa müşahidə etməsinə imkan verdi, yeni qütblü işıq şəklinin üzüyün maqnit edildiyini açıq şəkildə göstərdi. Nəticələr bu gün iki ayrı sənəddə yayımlandı Astrofizik Jurnal Məktubları EHT əməkdaşlığı ilə. Tədqiqat işində dünyanın bir çox təşkilatı və universitetindən 300-dən çox tədqiqatçı iştirak etmişdir.

& # 8220The EHT, şəbəkəyə texnoloji yeniləmələr edilərək yeni rəsədxanalar əlavə edilərək sürətli irəliləyişlər edir. Gələcək EHT müşahidələrindən qara dəlik ətrafındakı maqnit sahə quruluşunu daha dəqiq bir şəkildə ortaya qoyacağını və bu bölgədəki isti qazın fizikası haqqında bizə daha çox məlumat verəcəyini gözləyirik & # 8221, EHT əməkdaşlıq üzvü Şərqi Asiya Nüvə Rəsədxanaları Dərnəyi üzvü Jongho Park Taipei'deki Academia Sinica Astronomiya və Astrofizika İnstitutunda.

Daha çox məlumat

Bu tədqiqat bu gün The Astrophysical Journal Letters-də yayımlanan EHT işbirliyi tərəfindən iki sənəddə təqdim edildi: & # 8220First M87 Event Horizon Telescope Results VII: The Polarization of the Ring & # 8221 (doi: 10.3847 / 2041-8213 / abe71d) and & # 8220First M87 Event Horizon Teleskop Nəticələr VIII: Event Horizon & # 8221 yaxınlığında maqnit sahə quruluşu (doi: 10.3847 / 2041-8213 / abe4de). Müşayiət olunan tədqiqat, ALDİ & # 8221 (doi: 10.3847 / 2041-8213 / abee6a) -dən Event Horizon Teleskop hədəflərinin polarimetrik xüsusiyyətləri və qəbul edilmiş olan Goddi, Martí-Vidal, Messias və EHT işbirliyində təqdim olunur. nəşr Astrofizik Jurnal Məktubları.

EHT əməkdaşlığı Afrika, Asiya, Avropa, Şimali və Cənubi Amerikadan olan 300-dən çox tədqiqatçısı əhatə edir. Beynəlxalq əməkdaşlıq, virtual bir Yer ölçülü teleskop yaratmaqla indiyə qədər əldə edilən ən təfərrüatlı qara dəlik şəkillərini çəkmək üçün çalışır. Əhəmiyyətli beynəlxalq investisiyalar tərəfindən dəstəklənən EHT, yeni sistemlərdən istifadə edərək mövcud teleskopları bir-birinə bağlayır və hələ əldə edilməmiş ən yüksək açısal həll gücünə sahib yeni bir alət yaradır.

Fərdi teleskoplar bunlardır: ALMA, APEX, Institut de Radioastronomie Millimetrique (IRAM) 30 metrlik Teleskop, IRAM NOEMA Rəsədxanası, James Clerk Maxwell Teleskopu (JCMT), Böyük Millimetr Teleskopu (LMT), Submillimetr Array (SMA) ), Submillimetr Teleskopu (SMT), Cənubi Qütb Teleskopu (SPT), Kitt Peak Teleskopu və Qrenland Teleskopu (GLT).

EHT konsorsiumu 13 maraqlı tərəf institutundan ibarətdir: Academia Sinica Astronomiya və Astrofizika İnstitutu, Arizona Universiteti, Chicago Universiteti, Şərqi Asiya Rəsədxanası, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max Planck Institute Radio Astronomiya, MIT Haystack Rəsədxanası, Yaponiyanın Milli Astronomik Rəsədxanası, Perimetr Nəzəri Fizika İnstitutu, Radboud Universiteti və Smithsonian Astrofizika Rəsədxanası üçün.

ESO, Avropadakı və dünyanın ən məhsuldar yerüstü astronomik rəsədxanasıdır. 16 Üzv Dövlət var: Avstriya, Belçika, Çex Respublikası, Danimarka, Fransa, Finlandiya, Almaniya, İrlandiya, İtaliya, Hollandiya, Polşa, Portuqaliya, İspaniya, İsveç, İsveçrə və İngiltərə, ev sahibi Çili dövləti ilə birlikdə və Strateji Tərəfdaş olaraq Avstraliya ilə. ESO, astronomların mühüm elmi kəşflər etməsinə imkan verən güclü yerüstü müşahidə obyektlərinin dizaynına, qurulmasına və istismarına yönəlmiş iddialı bir proqram həyata keçirir. ESO astronomik tədqiqatlarda əməkdaşlığın təşviqində və təşkilində də aparıcı rol oynayır. ESO, Çilidə üç misilsiz dünya səviyyəli müşahidə sahəsi fəaliyyət göstərir: La Silla, Paranal və Chajnantor. Paranalda ESO, Çox Böyük Teleskopu və dünyadakı Çox Böyük Teleskop İnterferometrini, həm də infraqırmızı və görünən işığı olan VLT Survey Teleskopunda işləyən VISTA iki araşdırma teleskopunu idarə edir. Paranal ESO da dünyanın ən böyük və ən həssas qamma şüaları rəsədxanası olan Cherenkov Teleskop Array South-ı qəbul edəcək və idarə edəcəkdir. ESO eyni zamanda mövcud olan ən böyük astronomik layihə olan Chajnantor, APEX və ALMA-dakı iki obyektin əsas tərəfdaşıdır. Paranalın yaxınlığındakı Cerro Armazones-də ESO, dünyanın ən böyük göy gözünə çevriləcək 39 metrlik olduqca böyük teleskop olan ELT tikir.

Beynəlxalq astronomiya təsisi olan Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), ESO, ABŞ Milli Elm Fondu (NSF) və Yaponiya Milli Təbiət Elmləri İnstitutlarının (NINS) Çili Respublikası ilə əməkdaşlıq edir. ALMA üzv ölkələr adından ESO, Kanada Milli Tədqiqat Şurası (NRC) və Elm və Texnologiya Nazirliyi (MOST) ilə əməkdaşlıqda və Tayvanda Academia Sinica (AS) ilə əməkdaşlıqda NINS tərəfindən maliyyələşdirilir. və Koreya Astronomiya və Kosmik Elmlər İnstitutu (KASI). ALMA inşaat və əməliyyatlara üzv dövlətlər adından ESO, Associated Universities, Inc. (AUI) tərəfindən idarə olunan Milli Radio Astronomiya Rəsədxanası (NRAO), Şimali Amerika adından və Yaponiya Milli Astronomik Rəsədxanası (NAOJ) tərəfindən rəhbərlik olunur. ) Şərqi Asiya adından. Birgə ALMA Rəsədxanası (JAO) ALMA-nın inşası, istismara verilməsi və istismarı üzrə vahid rəhbərliyi və rəhbərliyi təmin edir.

BlackHoleCam tədqiqat qrupu 2013-cü ildə Avropa Tədqiqat Şurası 14 milyon Avroluq Sinerji Qrantına layiq görülmüşdür. Əsas Müstəntiqlər Heino Falcke, Luciano Rezzolla və Michael Kramer və ortaq institutlar JIVE, IRAM, MPE Garching, IRA / INAF Bologna, SKA və ESO . BlackHoleCam, Event Horizon Teleskop əməkdaşlığının bir hissəsidir.


Çünki bizim baxış nöqtəmizdən çox, çox, çox, çox, çox kiçik.

Qara dəlik mütləq baxımdan çox böyükdür, ancaq oradan bizə olan məsafə böyük dərəcədə huger: üfüq diametri (Schwarzschild radiusunun iki qatına bərabər olaraq təyin olunur) təxminən 36.000 Gm, Plutonun orbitindən təxminən 3 dəfə çoxdur və cazibə təsirləri səbəbiylə görünən ölçüsü, təxminən 94.000 Gm diametrli qara sferik bir obyektin ölçüsünə qədər böyüdülür. eyni məsafədə yerləşdi. Lakin məsafə qalaktika təxminən $ 5.0 times 10 ^ <14> mathrm$ - uzaq daha böyük, on əmri ilə.

Sadə bir trigonometrik hesablama, görünən ölçünün o zaman olduğunu göstərir

yəni nanoradians - müqayisə üçün, a bakteriya qol uzunluğunda (təxminən 1 m) tutulan, gözünüzün görmə sahəsində 1000 nrad və ya daha çoxunu tuta bilər. Beləliklə, qara dəlik, Yerdəki bir müşahidəçiyə, kol uzunluğunda tutulan bir bakteriyadan 5.000 qat kiçik görünür.

& Quotest & quot teleskopların başlıca məqsədinin həyata keçirildiyi barədə ümumi bir yanlış fikir var böyütmək - bu o qədər də çox deyil: əsl məqsədi budur işıqlandırmaq, yəni işıq toplamaq və insan gözünün özbaşına görə bildiyindən daha parlaq bir görüntü yaratmaq. Buna görə bu qədər böyüyürlər. Əslində, bu gözəl şəkilləri görən astronomik cisimlərin əksəriyyəti əslində bizim nöqteyi-nəzərimizdən fenomenal & quotsmall & quot deyildir, əksinə səth parlaqlığı ilə olduqca tünddür, bu da onları gözə görünməz edir.

Digər tərəfdən bu qara dəlik, EDİR tələb etmək kütləvi böyütmə - yuxarıdan da göründüyü kimi bir milyard dəfə əmrlə, onu tipik bir elektron mikroskopundan daha çox etmək, yalnız teleskop - görmək. Bunu etmək çox çətindir.


M87’in supermassive qara dəliyi ətrafındakı material üzüyü zamanla dəyişir

Qara dəliyin bu ikonik görüntüsü, dünyaya yayılan səkkiz teleskopdan ibarət olan Event Horizon Telescope (EHT) tərəfindən həll gücünü artırmaq üçün bir-birinə bağlanan 2017-ci ildə apardığı bir həftəlik müşahidələri əks etdirir.

Bununla birlikdə, bu sıra uzun illər ərzində bir araya gətirildi və bu dövrdə qara dəlik dəfələrlə tamamlanmamış EHT tərəfindən müşahidə edildi. Məlumat şəkillər yaratmaq üçün yetərli olmasa da, qara dəliyin ətrafındakı materiallara baxaraq o dövrdə dəyişə biləcək bir şey axtarmaq üçün analiz edilə bilər.

Astronomlar qrupu bu böyük layihəni həll etdi və iki vacib şey tapdı: üzük və "kölgə" nin ölçüsü dəyişmədi, lakin üzüyün parlaqlığı etdi. Təkcə bu yox, harada ən parlaq şəkildə də dəyişdirildi və bunun niyə olduğu aydın deyil.

M87 * ömrünün bir ili, M87 qalaktikasındakı böyük kütləli qara dəlik. The first part shows complicated simulations of the hot material orbiting the black hole using the math of General Relativity and the behavior of plasma. At 92 days the simulations are blurred to show how it would look to the Event Horizon Telescope. The gray bar that appears points toward the average position of the bright spots in the ring. The scale bar shows 40 microarseconds, a very tiny angle on the sky the ring is about 100 billion kilometers across and 55 million light years from Earth. Credit: G. Wong, B. Prather, Ch. Gammie, M. Wielgus & the EHT Collaboration

First things first. The black hole, generally called M87* (literally said out loud as “M 87 star”) is in the center of the giant elliptical galaxy M87, the dominant galaxy in the nearby Virgo Cluster of galaxies. By “nearby” I mean about 55 million light years, because astronomers can’t be trusted with human adjectives.

The black hole is called supermassive because it has the mass equivalent of 6.5 milyard Suns, a huge amount. The event horizon of M87* — the point of no return, meaning cross that line and down you go — is about 40 billion kilometers across, almost five times the diameter of the orbit of Neptune. It’s a big black hole.

But from 55 million light years, it looks tiny. That’s why the Event Horizon Telescope was assembled connecting telescopes all over the Earth is like giving you the resolving power (it’s not too far off to think of that as magnification) of a telescope the size of the Earth. But the data you get from such an array is extremely difficult to process, which is why it took two years to release the image.

The very first image of the "shadow" of a supermassive black hole. This shows the region around a black hole with a mass 6.5 billion times that of the Sun, located 55 million light years away from Earth in the core of the galaxy M87. Credit: NSF

What was seen is a ring of light around the black hole, which is emitted by material falling from the galaxy proper into the black hole. It doesn’t fall straight in, but instead forms a flat disk called an accretion disk. The material gets infernally hot as it spirals in, and that light (coming from material well outside the black hole’s event horizon) is what we see.

It’s also hugely distorted by the immense gravity of the black hole. Photons (particles of light) too close to the black hole trying to get out can actually orbit it, and closer in they can circle it once or twice before eventually falling in. That’s the dark circle in the center of the ring where light can’t escape. The actual event horizon is somewhat smaller than that.

The ring seen is about 40 microarcseconds across. Budur kiçik. An arcsecond is a tiny angle on the sky the full Moon is 1800 arcseconds across. At the distance to M87, that means the ring is physically about 100 billion kilometers across.

OK, so the new research looked at observations of M87* taken using the proto-EHT in 2009, 2011, 2012, and 2013, to look and see what might be different. They created simple geometric models of what the ring looks like, and then ran simulations to see what it would look like to EHT, to compare to the actual observations.

Simple geometric models showing the size, shape, and brightness of the ring around M87* over time using data by the Event Horizon Telescope along with the images from 2017 (bottom right). The bright spot appears in different places, indicating changes in the ring. Credit: M. Wielgus & the EHT Collaboration

What they found is that the ring size and black hole “shadow” size remained constant over time, which is a relief. Those shouldn’t change! The disk should be about the same size, and the black hole about the same mass, so the ring size should hold steady. But this does show that the ring is a real object that persists, and wasn’t just some weird transient thing astronomers happened to catch at the time.

But… the brightness of the ring changed between observations. Not only that, but the brightest part of the ring seemed to change position as well. The observations aren’t good enough to quite nail this down exactly, but the position change appears to be real.

Most likely this is due to the motion of the gas. There’s a lot of turbulence in the material, which doesn’t flow smoothly under the tremendous forces it feels. That makes the motion extremely complicated. It could be that hot spots come and go, move around, and that’s what’s being seen. But making this worse is that this also depends on the direction of the axis of rotation of the black hole (yes, they do spin) and a handful of other complicated characteristics. Remember too the scale of this over that time the bright spot moved by hundreds of billions of kilometers. This is a fairly difficult series of observations to interpret, and the authors note they can’t be sure of all the parameters influencing what they’re seeing.

So you know what that means: We need more observations. Some were taken in 2018 and they’re working on them, and more are planned for 2021 with the full-up array. Those will be crucial, since the resolution will be much better, and details will be more obvious.

Hopefully, this will lead to better understanding what’s going in the core of M87. That material swirling around, together with the black hole itself, are powering a huge pair of focused beams of material screaming away at a large chunk of the speed of light, and how those get launched is not at all well understood. Having images right there could help that a lot.


Black hole in 87

This is the first historical film of a object. In addition this video shows a ball of light swirling around a supermassive black hole in the M87 galaxy. Video is blurry. It shows what the events near the object look like. One side of the ring (which changes over time) looks brighter than the other. This is expected due to the complex dynamics that take place around the object. This is a unique video that shows a fascinating happening around a supermassive black hole in the center of the M87 galaxy. These are huge space objects.

Join our Facebook group : Learn Astronomy and Astrophotography … HERE


Astronomers image magnetic fields at the edge of M87’s black hole (By ESO)

We are now seeing the next crucial piece of evidence to understand how magnetic fields behave around black holes, and how activity in this very compact region of space can drive powerful jets that extend far beyond the galaxy,” says Monika Mościbrodzka, Coordinator of the EHT Polarimetry Working Group and Assistant Professor at Radboud University in the Netherlands.

On 10 April 2019, scientists released the first ever image of a black hole, revealing a bright ring-like structure with a dark central region — the black hole’s shadow. Since then, the EHT collaboration has delved deeper into the data on the supermassive object at the heart of the M87 galaxy collected in 2017. They have discovered that a significant fraction of the light around the M87 black hole is polarised.

This work is a major milestone: the polarisation of light carries information that allows us to better understand the physics behind the image we saw in April 2019, which was not possible before,” explains Iván Martí-Vidal, also Coordinator of the EHT Polarimetry Working Group and GenT Distinguished Researcher at the University of Valencia, Spain. He adds that “unveiling this new polarised-light image required years of work due to the complex techniques involved in obtaining and analysing the data.

Light becomes polarised when it goes through certain filters, like the lenses of polarised sunglasses, or when it is emitted in hot regions of space where magnetic fields are present. In the same way that polarised sunglasses help us see better by reducing reflections and glare from bright surfaces, astronomers can sharpen their view of the region around the black hole by looking at how the light originating from it is polarised. Specifically, polarisation allows astronomers to map the magnetic field lines present at the inner edge of the black hole.

The newly published polarised images are key to understanding how the magnetic field allows the black hole to ‘eat’ matter and launch powerful jets,” says EHT collaboration member Andrew Chael, a NASA Hubble Fellow at the Princeton Center for Theoretical Science and the Princeton Gravity Initiative in the US.

The bright jets of energy and matter that emerge from M87’s core and extend at least 5000 light-years from its centre are one of the galaxy’s most mysterious and energetic features. Most matter lying close to the edge of a black hole falls in. However, some of the surrounding particles escape moments before capture and are blown far out into space in the form of jets.

Astronomers have relied on different models of how matter behaves near the black hole to better understand this process. But they still don’t know exactly how jets larger than the galaxy are launched from its central region, which is comparable in size to the Solar System, nor how exactly matter falls into the black hole. With the new EHT image of the black hole and its shadow in polarised light, astronomers managed for the first time to look into the region just outside the black hole where this interplay between matter flowing in and being ejected out is happening.

The observations provide new information about the structure of the magnetic fields just outside the black hole. The team found that only theoretical models featuring strongly magnetised gas can explain what they are seeing at the event horizon.

The observations suggest that the magnetic fields at the black hole’s edge are strong enough to push back on the hot gas and help it resist gravity’s pull. Only the gas that slips through the field can spiral inwards to the event horizon,” explains Jason Dexter, Assistant Professor at the University of Colorado Boulder, US, and Coordinator of the EHT Theory Working Group.

To observe the heart of the M87 galaxy, the collaboration linked eight telescopes around the world — including the northern Chile-based Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) and the Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), in which the European Southern Observatory (ESO) is a partner — to create a virtual Earth-sized telescope, the EHT. The impressive resolution obtained with the EHT is equivalent to that needed to measure the length of a credit card on the surface of the Moon.

With ALMA and APEX, which through their southern location enhance the image quality by adding geographical spread to the EHT network, European scientists were able to play a central role in the research,” says Ciska Kemper, European ALMA Programme Scientist at ESO. “With its 66 antennas, ALMA dominates the overall signal collection in polarised light, while APEX has been essential for the calibration of the image.”

“ALMA data were also crucial to calibrate, image and interpret the EHT observations, providing tight constraints on the theoretical models that explain how matter behaves near the black hole event horizon,” adds Ciriaco Goddi, a scientist at Radboud University and Leiden Observatory, the Netherlands, who led an accompanying study that relied only on ALMA observations.

The EHT setup allowed the team to directly observe the black hole shadow and the ring of light around it, with the new polarised-light image clearly showing that the ring is magnetised. The results are published today in two separate papers in Astrofizik Jurnal Məktubları by the EHT collaboration. The research involved over 300 researchers from multiple organisations and universities worldwide.

The EHT is making rapid advancements, with technological upgrades being done to the network and new observatories being added. We expect future EHT observations to reveal more accurately the magnetic field structure around the black hole and to tell us more about the physics of the hot gas in this region,” concludes EHT collaboration member Jongho Park, an East Asian Core Observatories Association Fellow at the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics in Taipei.

More information

This research was presented in two papers by the EHT collaboration published today in Astrofizik Jurnal Məktubları:

“First M87 Event Horizon Telescope Results VII: Polarization of the Ring” (doi: 10.3847/2041-8213/abe71d)

“First M87 Event Horizon Telescope Results VIII: Magnetic Field Structure Near The Event Horizon” (doi: 10.3847/2041-8213/abe4de).

Accompanying research is presented in the paper

“Polarimetric properties of Event Horizon Telescope targets from ALMA” (doi: 10.3847/2041-8213/abee6a) by Goddi, Martí-Vidal, Messias, and the EHT collaboration, which has been accepted for publication in The Astrophysical Journal Letters.

The EHT collaboration involves more than 300 researchers from Africa, Asia, Europe, North and South America. The international collaboration is working to capture the most detailed black hole images ever obtained by creating a virtual Earth-sized telescope. Supported by considerable international investment, the EHT links existing telescopes using novel systems — creating a fundamentally new instrument with the highest angular resolving power that has yet been achieved.

The individual telescopes involved are: ALMA, APEX, the Institut de Radioastronomie Millimetrique (IRAM) 30-meter Telescope, the IRAM NOEMA Observatory, the James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), the Large Millimeter Telescope (LMT), the Submillimeter Array (SMA), the Submillimeter Telescope (SMT), the South Pole Telescope (SPT), the Kitt Peak Telescope, and the Greenland Telescope (GLT).

The EHT consortium consists of 13 stakeholder institutes: the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, the University of Arizona, the University of Chicago, the East Asian Observatory, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max Planck Institute for Radio Astronomy, MIT Haystack Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Radboud University and the Smithsonian Astrophysical Observatory.

The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an international astronomy facility, is a partnership of ESO, the U.S. National Science Foundation (NSF) and the National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan in cooperation with the Republic of Chile. ALMA üzv ölkələr adından ESO, Kanada Milli Tədqiqat Şurası (NRC) və Elm və Texnologiya Nazirliyi (MOST) ilə əməkdaşlıqda və Tayvanda Academia Sinica (AS) ilə əməkdaşlıqda NINS tərəfindən maliyyələşdirilir. və Koreya Astronomiya və Kosmik Elmlər İnstitutu (KASI). ALMA construction and operations are led by ESO on behalf of its Member States by the National Radio Astronomy Observatory (NRAO), managed by Associated Universities, Inc. (AUI), on behalf of North America and by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) on behalf of East Asia. The Joint ALMA Observatory (JAO) provides the unified leadership and management of the construction, commissioning and operation of ALMA.

The BlackHoleCam research group was awarded the European Research Council €14 million Synergy Grant in 2013. The Principal Investigators are Heino Falcke, Luciano Rezzolla and Michael Kramer and the partner institutes are JIVE, IRAM, MPE Garching, IRA/INAF Bologna, SKA and ESO. BlackHoleCam is part of the Event Horizon Telescope collaboration.

Links

Originally published by ESO March 24, 2021


National Science Foundation - Where Discoveries Begin


Using the Event Horizon Telescope, scientists get the first image of a black hole.

April 10, 2019

Update: The members of the Event Horizon Telescope Collaboration were awarded the Breakthrough Prize in Fundamental Physics on Sept. 5, 2019. The Breakthrough Prize annually recognizes achievements in science and mathematics.

Watch the National Science Foundation/EHT Press Conference Revealing First Image of Black Hole

For additional information and media resources, please visit: NSF Exploring Black Holes.

The Event Horizon Telescope (EHT) -- a planet-scale array of eight ground-based radio telescopes forged through international collaboration -- was designed to capture images of a black hole.

Today, in coordinated press conferences across the globe, EHT researchers reveal that they have succeeded, unveiling the first direct visual evidence of a supermassive black hole and its shadow.

This breakthrough was announced in a series of six papers published in a special issue of Astrofizik Jurnal Məktubları. The image reveals the black hole at the center of Messier 87, a massive galaxy in the nearby Virgo galaxy cluster. This black hole resides 55 million light-years from Earth and has a mass 6.5-billion times that of the Sun.

"This is a huge day in astrophysics," said NSF Director France Córdova. "We're seeing the unseeable. Black holes have sparked imaginations for decades. They have exotic properties and are mysterious to us. Yet with more observations like this one they are yielding their secrets. This is why NSF exists. We enable scientists and engineers to illuminate the unknown, to reveal the subtle and complex majesty of our universe."

The EHT links telescopes around the globe to form an Earth-sized virtual telescope with unprecedented sensitivity and resolution. The EHT is the result of years of international collaboration and offers scientists a new way to study the most extreme objects in the Universe predicted by Einstein's general relativity during the centennial year of the historic experiment that first confirmed the theory.

"We have taken the first picture of a black hole," said EHT project director Sheperd S. Doeleman of the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian. "This is an extraordinary scientific feat accomplished by a team of more than 200 researchers."

The National Science Foundation (NSF) played a pivotal role in this discovery by funding individual investigators, interdisciplinary scientific teams and radio astronomy research facilities since the inception of EHT. Over the last two decades, NSF has directly funded more than $28 million in EHT research, the largest commitment of resources for the project.

Black holes are extraordinary cosmic objects with enormous masses but extremely compact sizes. The presence of these objects affects their environment in extreme ways, warping spacetime and super-heating any surrounding material.

"If immersed in a bright region, like a disc of glowing gas, we expect a black hole to create a dark region similar to a shadow -- something predicted by Einstein's general relativity that we've never seen before," explained chair of the EHT Science Council Heino Falcke of Radboud University, the Netherlands. "This shadow, caused by the gravitational bending and capture of light by the event horizon, reveals a lot about the nature of these fascinating objects and allowed us to measure the enormous mass of M87's black hole."

Multiple calibration and imaging methods have revealed a ring-like structure with a dark central region -- the black hole's shadow -- that persisted over multiple independent EHT observations.

"Once we were sure we had imaged the shadow, we could compare our observations to extensive computer models that include the physics of warped space, superheated matter and strong magnetic fields. Many of the features of the observed image match our theoretical understanding surprisingly well," remarks Paul T.P. Ho, EHT Board member and Director of the East Asian Observatory. "This makes us confident about the interpretation of our observations, including our estimation of the black hole's mass."

Creating the EHT was a formidable challenge that required upgrading and connecting a worldwide network of eight pre-existing telescopes deployed at a variety of challenging high-altitude sites. These locations included volcanoes in Hawai`i and Mexico, mountains in Arizona and the Spanish Sierra Nevada, the Chilean Atacama Desert, and Antarctica.

The EHT observations use a technique called very-long-baseline interferometry (VLBI). which synchronizes telescope facilities around the world and exploits the rotation of our planet to form one huge, Earth-size telescope observing at a wavelength of 1.3mm. VLBI allows the EHT to achieve an angular resolution of 20 micro-arcseconds -- enough to read a newspaper in New York from a sidewalk café in Paris.

The telescopes contributing to this result were ALMA, APEX, the IRAM 30-meter telescope, the James Clerk Maxwell Telescope, the Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano, the Submillimeter Array, the Submillimeter Telescope, and the South Pole Telescope. Petabytes of raw data from the telescopes were combined by highly specialized supercomputers hosted by the Max Planck Institute for Radio Astronomy and MIT Haystack Observatory.

The construction of the EHT and the observations announced today represent the culmination of decades of observational, technical, and theoretical work. This example of global teamwork required close collaboration by researchers from around the world. Thirteen partner institutions worked together to create the EHT, using both pre-existing infrastructure and support from a variety of agencies. Key funding was provided by the US National Science Foundation, the EU's European Research Council (ERC), and funding agencies in East Asia.

"We have achieved something presumed to be impossible just a generation ago," concluded Doeleman. "Breakthroughs in technology, connections between the world's best radio observatories, and innovative algorithms all came together to open an entirely new window on black holes and the event horizon."


    View Video

If you could fly next to the supermassive black hole M87*, this is what you would see.
Credit and Larger Version

ANIMATION - forming an Earth-size telescope - 10 second version
Credit and Larger Version

BRIEF, SELF-CONTAINED, NARRATED OVERVIEW of Event Horizon Telescope project and the first black hole
Credit and Larger Version

If you could fly next to the supermassive black hole M87*, this is what you would see.
Credit and Larger Version

Top-down view of accretion disk around black hole at center of M87.
Credit and Larger Version

The paths of photons are bent by the gravity of the black hole at the center of M87
Credit and Larger Version

    Dimitrios Psaltis, University of Arizona in Tucson, EHT project scientist
    "The size and shape of the shadow matches the precise predictions of Einstein&rsquos general theory of relativity, increasing our confidence in this century-old theory. Imaging a black hole is just the beginning of our effort to develop new tools that will enable us to interpret the massively complex data that nature gives us."

Media Contacts
NSF Public Affairs, NSF, 703-292-8070, email: [email protected]

The U.S. National Science Foundation propels the nation forward by advancing fundamental research in all fields of science and engineering. NSF supports research and people by providing facilities, instruments and funding to support their ingenuity and sustain the U.S. as a global leader in research and innovation. With a fiscal year 2021 budget of $8.5 billion, NSF funds reach all 50 states through grants to nearly 2,000 colleges, universities and institutions. Each year, NSF receives more than 40,000 competitive proposals and makes about 11,000 new awards. Those awards include support for cooperative research with industry, Arctic and Antarctic research and operations, and U.S. participation in international scientific efforts.

If you could fly next to the supermassive black hole M87*, this is what you would see.
Credit and Larger Version

ANIMATION - forming an Earth-size telescope - 10 second version
Credit and Larger Version

BRIEF, SELF-CONTAINED, NARRATED OVERVIEW of Event Horizon Telescope project and the first black hole
Credit and Larger Version

If you could fly next to the supermassive black hole M87*, this is what you would see.
Credit and Larger Version

Top-down view of accretion disk around black hole at center of M87.
Credit and Larger Version

The paths of photons are bent by the gravity of the black hole at the center of M87
Credit and Larger Version