Астрофизики впервые показали изображение черной дыры

Первый в истории реальный снимок тени черной дыры - а именно в галактике Messier 87 - удалось сделать благодаря Телескопу горизонта событий

Москва. 10 апреля. INTERFAX.RU - Участники проекта Event Horizon Telescope (EHT, Телескоп горизонта событий), крупной сети радиотелескопов, впервые показали реальное изображение тени черной дыры - в центре галактики Messier 87 (M87) в созвездии Девы.

По всему миру прошло одновременно шесть больших пресс-конференций, где астрофизики сообщили о результатах работы международного проекта, в котором участвовали 200 ученых. За последние 20 лет Национальный научный фонд США вложил в исследования в области EHT более $28 млн.

Ученые объединили мощности восьми длинноволновых радиотелескопов в разных точках планеты в один большой радиотелескоп-интерферометр, поскольку сеть радиотелескопов лучше всего подходит для подобных наблюдений. Радиотелескопы находятся в США, Мексике, Испании, Франции, Чили, Гавайских островах, Южном полюсе. Телескоп горизонта событий получил свое название в честь границы черной дыры - "горизонта событий", границы пространства-времени, которое окружает черную дыру и является так называемой точкой невозврата.

Член научного комитета EHT Лучано Реццола из университета Гёте в Германии отметил, что полученное изображение подтверждает существование горизонта событий, то есть доказывает правильность общей теории относительности Альберта Эйнштейна.

Считается, что черная дыра представляет собой объект с такой сильной гравитацией, что даже свет не может отдалиться от него на бесконечное расстояние и из черной дыры не может выбраться никакое тело. Концепция таких объектов связана с современным взглядом на гравитацию, общей теорией относительности Эйнштейна, и представлением тяготения в ней через искривление пространства-времени.

"Когда черная дыра погружена в яркий диск светящегося газа, там должна образоваться темная область, напоминающая тень. Это явление, предсказываемое общей теорией относительности Эйнштейна, никогда раньше не наблюдалось", - объясняет глава Научного совета EHT Хайно Фальке из университета Рэдбуд в Нидерландах. - "Эта тень, образующаяся вследствие гравитационного искривления света и его захвата горизонтом событий, многое говорит о природе этих удивительных объектов. Именно она и позволила нам измерить гигантскую массу черной дыры в M87."

Тень черной дыры - это наибольшее возможное приближение к изображению самой черной дыры, полностью темного объекта, который не выпускает из себя свет.

Куда смотрел телескоп

Чтобы исследовать окрестности сверхмассивных черных дыр (они являются сравнительно маленькими астрономическими объектами) в центрах каждой галактики, ученые направили сеть радиотелескопов на черную дыру в центре эллиптической галактики Messier 87 (M87) в созвездии Девы, она находится на расстоянии 55 млн световых лет от Земли. При этом ранее предполагалось, что астрофизики будут наблюдать и за черной дырой Стрелец А*, компактным и ярким источником радиоизлучения, находящимся в центре нашей галактики Млечный Путь на расстоянии около 26 тыс. световых лет от Земли.

По словам Хайно Фальке, ученые решили сосредоточиться на галактике M87, поскольку черная дыра в центре нашей Галактики двигается, а поле зрения телескопа ограниченно. "Наблюдения соответствуют нашим предсказаниям, ничего неожиданного", - отметил он.

Черная дыра в галактике М87 примерно в 6,5 млрд раз тяжелее Солнца и в тысячу раз тяжелее Стрельца А*. Как отмечает сайт Европейской южной обсерватории, благодаря своей огромной массе и относительной близости к Земле черная дыра в центре галактики M87 является для земного наблюдателя одной из крупнейших по своим угловым размерам, что и сделало ее идеальной мишенью для EHT.

Непрерывные наблюдения за черной дырой продолжались в течение 10 суток в апреле 2017 года. При этом астрофизикам сопутствовала удача: во всех точках Земли, где стоят телескопы, была ясная погода.

Каждый из телескопов собрал по 500 ТБ информации. На расшифровку и анализ полученных данных у ученых ушло два года. При изучении результатов наблюдений ученые прибегли к помощи суперкомпьютеров в обсерватории Хайстак (Массачусетский технологический институт, США) и Институте радиоастрономии имени Макса Планка в Бонне (Германия). Между тем в состав EHT в 2018 году добавился еще один телескоп GLT, миллиметровый телескоп в Гренландии, который серьезно увеличит базу интерферометра.

Что хотели узнать астрофизики

Предполагалось, что совместная работа телескопов поможет разглядеть тень черной дыры - это и удалось достичь. Измерения позволили протестировать общую теорию относительности и получить очередное доказательство существования черных дыр.

Черные дыры прежде оставались гипотетическими объектами, хотя у астрономов и не оставалось сомнений в том, что они существуют. Ранее было получено большое количество косвенных свидетельств их существования, начиная от наблюдений тесных двойных систем и до гравитационных волн. Первое научно обоснованное изображение черной дыры получил французский астрофизик Жан-Пьер Люмине в 1979 году. Однако непосредственных наблюдений черных дыр до сих пор не существовало - черные дыры невелики, но при этом сильно удалены.

Ученые также хотели выяснить, почему одни черные дыры являются центрами колоссальных источников излучения - квазаров, в то время как другие, в том числе Стрелец A*, ведут себя спокойно.

Кроме этого, детальные наблюдения помогут проверить экзотические гипотезы, например гипотезу о кротовых норах - гипотетическую особенность пространства-времени, представляющую собой как бы тоннель в пространстве. Есть версии, что с помощью таких порталов можно перемещаться в "другие миры". Тема подобных путешествий обыгрывается в научно-фантастическом фильме "Интерстеллар". Там кротовая нора помогла героям преодолеть огромные межзвездные расстояния.

Самым известным в массовой культуре изображением черной дыры стал образ Гаргантюа в том же "Интерстелларе". За создание ее визуального образа и научную достоверность отвечал американский астрофизик Кип Торн, получивший в дальнейшем Нобелевскую премию за открытие гравитационных волн. В киноленте изображение черной дыры изобилует деталями и зрелищными оптическими эффектами.