Впервые получено изображение черной дыры

Взгляд в никуда

Это стало действительно мировой сенсацией в астрофизике – впервые получено изображение черной дыры.

При том, что черную дыру увидеть в принципе невозможно, ибо видеть означает воспринимать кванты света, а тут чего нет, того нет и быть не может. Огромные области в Космосе, черные дыры, обладают столь сильным гравитационным полем, что, поглощая всё вокруг себя, не выпускают ничего, даже квантов света.

Созданные на земле специальные сверхчерные материалы, отражающие всего 0,035% падающего света, человеческий глаз именно так и воспринимает, как черную дыру.

Три года назад мы рассказывали об уникальном эксперименте – тогда впервые учеными на Земле была уловлена гравитационная волна, пришедшая из далекого Космоса. Специальные сверхчувствительные интерферометры зафиксировали столкновение двух черных дыр на удалении от нас в 1,3 миллиарда световых лет, дыры эти были, можно сказать, крошечными, каждая массой около тридцати Солнц. То был эксперимент года, еще одно подтверждение теории Эйнштейна, но... речь шла всё-таки о невидимках. Одним из визуальных проявлений черной дыры является джет – выброс раскаленных частиц, такой был десятилетия назад зафиксирован космическим телескопом «Hubble».

И вот ученые замыслили грандиозный, поистине глобальный эксперимент в предположении, что существует «тень» невидимки – облако нагретых газов и пыли, а это уже можно зафиксировать, поймать на пленку.

В рамках проекта крупнейшие радиотелескопы были сведены в 2017 году в одну сеть с единым центром управления и направлены в одну точку Космоса. Этот небывалый прибор получил название «EventHorizonTelescope» (EHT – «Телескоп горизонта событий»).Сам романтически звучащий термин «Горизонт событий» относится к воображаемой границе пространства-времени, за этой границей – черная всепожирающая дыра. Понять это могут только специалисты-физики, но и им, понимающим невообразимое, захотелось получить зримый образ невидимки. Это не просто научная любознательность, это – важный шаг в понимании мироздания.

Телескоп горизонта событий – антенна размером с Землю

В качестве объекта съемки была выбрана дыра-монстр, одна из самых больших, известных астрономам, ее не видно в центре галактики Messier 87, находящейся в созвездии Дева. Расстояние до черной дыры составляет 50 миллионов световых лет, а ее масса в 6,5 млрд раз превышает солнечную.

Сам эксперимент длился пять дней, телескопы со всех континентов, синхронизированные атомными часами, одновременно получали сигналы в радиодиапазоне с длиной волны 1,3 мм.

Более 3000 терабайт информации собрали в итоге астрофизики, слишком много для интернета. Так что добрую тысячу жестких дисков запаковали в боксы и свезли в два места, Бостон (Haystak-Observatorium) и Бонн (Max-Plank-Insitut für Radioastronomie) для их синхронизации, калибровки и объединения в единый массив данных, который в дальнейшем обрабатывался на суперкомпьютерах. Работа эта длилась два года.

Заключительный аккорд принадлежит молодому ученому, 29-летней Кэтрин Боуман, автору алгоритма обработки полученных данных, которая и представила первое реальное изображение невидимки. Итоговый снимок демонстрирует облако раскаленных частиц, которые, стремительно вращаясь со скоростью, близкой к скорости света, втягиваются черной дырой, видной как черный круг. Примерно так поглощаются целые созвездия

Размер черной дыры, с Земли глядя, оказался равен 42 угловым микросекундам (разрешение виртуального телескопа – 20 мкс), а на самом деле ее диаметр составляет 40 миллиардов километров. Для сравнения: увидеть черную дыру примерно так же легко, как апельсин на поверхности Луны, или, еще одно сравнение из печати, прочесть газету в Нью-Йорке глядя на нее из Берлина. Для этого и понадобились радиотелескопы в разных точках Земли: в Испании, Франции, Мексике, Чили, Гренландии, Антарктиде, на Гавайях, вся планета превратилась в интерферометр со сверхдлинной базой, в одну гигантскую антенну.

Черные дыры – отнюдь не редкость во вселенной, их полным-полно, считается, что именно в них сосредоточена большая часть массы всей Вселенной, они есть и в нашей галактике, в Млечном пути в созвездии Стрельца находится черная дыра SagittariusA. И хотя она значительно ближе к Земле, чем Messier 87,всего 26 тысяч световых лет, но она при этом и значительно меньше – 40 миллиона масс Солнца. Сравнение оказалось в пользу Messier 87, и астрономы сосредоточились на получении ее изображения. Но и «наша» Sagittarius A не забыта, ученые сняли ее также в том же 2017 году и теперь на очереди обработка полученных результатов.

Успешный результат эксперимента является очередным подтверждением выводов Общей теории относительности Эйнштейна.

С. Мучник (Дортмунд)

Читайте также:

1. Гравитационные волны – эпохальное открытие. Журнал «Партнёр», № 3 / 2016. Автор С.Мучник