Пожиратели света. Что мы узнали о чёрных дырах?


Фото: © Wikimedia Commons

Два с лишним года астрономы всего мира пытались получить изображение сверхмассивной чёрной дыры — таинственного объекта, существование которого пока было подтверждено лишь компьютерными моделями.

Уникальное событие

Ещё одна тайна Вселенной стала немного ближе — учёным удалось впервые в истории получить изображение чёрной дыры. Вернее, не самой дыры, а лишь её тени. Сделали это сотрудники Глобальной интерферометрической сети радио- и миллиметровых обсерваторий под названием "Телескоп горизонта событий" (EHT). За небольшой малопонятной неспециалисту картинкой стоит огромная работа тысяч астрономов. Но почему получить изображение чёрной дыры так сложно?

Чёрные дыры — одни из наиболее загадочных и удивительных объектов во Вселенной. Впервые возможность существования настолько массивных космических тел, область гравитационного притяжения которых настолько велика, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе и сам свет, была предсказана в 1915 году как следствие решения уравнений Эйнштейна. Однако очень долго чёрные дыры оставались лишь гипотезой, подтвердить их существование астрономам не удавалось.

Чёрные дыры существовали лишь на бумаге, согласно общей теории относительности (ОТО), предсказывавшей их наличие. Сфотографировать или получить изображение чёрной дыры долгое время было нереально. Ближайшие к нашей планете чёрные дыры удалены на огромное даже по космическим меркам расстояние и находятся в нескольких десятках тысяч световых лет. А чёрная дыра, изображение тени которой было показано сегодня, расположена в 55 миллионах световых лет от нашей планеты в центре активной галактики M87 из Скопления Девы.

Параметры этой сверхмассивной чёрной дыры просто поражают — её масса составляет порядка 6,5 миллиарда массы Солнца, то есть примерно в тысячу раз больше, чем у чёрной дыры в центре нашей с вами родной галактики Млечный Путь. Это одна из самых больших чёрных дыр, известных человечеству, именно поэтому учёные начали с её изучения.

Доказательство существования

Исследования, целью которых должно было стать это изображение, начались два года назад, и в них участвовали почти все самые крупные мировые обсерватории: ALMA, APEX, 30-метровый телескоп IRAM, телескоп Джеймса Клерка Максвелла, большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано, субмиллиметровая решётка, субмиллиметровый телескоп и телескоп на Южном полюсе. По специальному принципу все эти телескопы были объединены в единое целое, образовав виртуальный радиотелескоп размером с земной шар.

Всего за два года работы было получено более пяти петабайт данных с телескопов. Чтобы их хранить, понадобились жёсткие диски общей массой пятьсот килограммов. Затем при помощи высокоспециализированных суперкомпьютеров, установленных в Институте радиоастрономии Макса Планка и обсерватории Хэйстек (MIT), эти данные были обработаны. За счёт искривления фотонов, которые меняли свой путь, попадая в поле притяжения чёрной дыры, удалось получить её "снимок", скорее, просто определить тень и размеры, доказав существование подобных объектов, до этого времени подтверждённых лишь в теории и с помощью компьютерной симуляции.

Труднодоступный объект

Важно понимать, что изображение на фотографии — это не то, что можно реально увидеть, а лишь реконструкция огромного количества данных, полученных радиотелескопами. Кстати, после того как будет запущен российский космический радиотелескоп "Миллиметрон" (Спектр-М), запуск которого ожидается в 2025 году, учёные надеются на возможность улучшить разрешение таких изображений в десятки раз.

Пока же на снимке можно лишь увидеть гигантский аккреационный диск, образованный светом, огибающим сверхмассивную чёрную дыру. Что интересно, изображение оказалось чрезвычайно близким к тому, что учёные получали при помощи компьютерных симуляций, а это серьёзное подтверждение правильности используемой в настоящее время общей теории относительности.

Как сказал один из членов команды — Eнт Пол Хо, "как только мы смогли убедиться, что получили изображение тени, мы смогли сравнить наши наблюдения с серьёзными компьютерными моделями, которые используют физику искривлённого пространства, перегретое вещество и сильные магнитные поля".

Сейчас учёные уже смотрят дальше. Теперь они хотят провести недельное наблюдение за этой чёрной дырой и постараться увидеть её активность, изменения, происходящие с этим космическим объектом.

Также, скорее всего в 2019 году, будут проведены исследования и гораздо более близкой к Земле чёрной дыры Стрелец А в центре Млечного Пути. Правда, она хоть и ближе, но не особенно активна, а потому не так интересна астрономам.

Пока же можно ещё раз полюбоваться на фото и представить, как при помощи согласованной работы астрономов всей Земли удалось практически невозможное прежде — получить изображение одного из наиболее таинственных и малоизученных объектов Вселенной.

Источник