Приведенное выше изображение выглядит как вполне обычная фотография ночного неба, но то, на что вы смотрите, гораздо более необычно, чем просто сверкающие звезды. Каждая из этих белых точек – активная сверхмассивная черная дыра.
И каждая из этих черных дыр пожирает материю в сердце галактики, находящейся на расстоянии миллионов световых лет от нас – именно так их вообще можно обнаружить.
Опубликованное в 2021 году изображение содержит 25 000 таких точек. Это самая подробная на сегодняшний день карта черных дыр на низких радиочастотах – достижение, на составление которого ушли годы и радиотелескоп размером с Европу.
“Это результат многолетней работы над невероятно сложными данными, – объяснил астроном Франческо де Гасперин из Гамбургского университета в Германии. – Нам пришлось изобрести новые методы преобразования радиосигналов в изображения неба”.
Когда черные дыры просто болтаются без дела, они не испускают никакого заметного излучения, поэтому их очень трудно обнаружить.
Когда черная дыра активно накапливает материал – втягивает его из диска пыли и газа, который обращается вокруг нее подобно тому, как вода обращается вокруг стока – интенсивные силы, задействованные в этом процессе, генерируют излучение на нескольких длинах волн, которое мы можем обнаружить в просторах космоса.
Особенность приведенного выше изображения заключается в том, что оно охватывает ультранизкие радиоволны, которые обнаруживает система LOW Frequency ARray (LOFAR) в Европе. Эта интерферометрическая сеть состоит из около 20 000 радиоантенн, распределенных в 52 точках по всей Европе.
В настоящее время LOFAR является единственной сетью радиотелескопов, способной проводить глубокую съемку с высоким разрешением на частотах ниже 100 мегагерц, что позволяет увидеть небо, как никто другой.
Этот массив данных, охватывающий четыре процента неба над северным полушарием, стал первым для амбициозного плана сети по созданию изображений всего неба на сверхнизких частотах – LOFAR LBA Sky Survey (LoLSS).
Поскольку LOFAR базируется на Земле, ему приходится преодолевать значительное препятствие, которое не свойственно космическим телескопам: ионосферу.
Это особенно проблематично для сверхнизкочастотных радиоволн, которые могут отражаться обратно в космос. По этой причине на частотах ниже 5 мегагерц ионосфера непрозрачна.
Частоты, которые все же проникают через ионосферу, могут варьироваться в зависимости от атмосферных условий. Для преодоления этой проблемы команда использовала суперкомпьютеры, на которых каждые четыре секунды выполнялись алгоритмы коррекции ионосферных помех. За 256 часов, в течение которых LOFAR смотрел в небо, это очень много поправок.
Но именно это позволило получить столь четкое представление о небе на сверхнизких частотах.
“После многих лет разработки программного обеспечения так здорово видеть, что теперь это действительно работает”, – сказал астроном Хуб Рёттгеринг из Лейденской обсерватории в Нидерландах.
Читайте также: Огромная черная дыра каждую секунду поглощает пространство размером с Землю