2019 год был по-настоящему насыщенным для научного сообщества. В июле Россия успешно вывела на орбиту новую уникальную космическую обсерваторию "Спектр-РГ". В ходе раскопок в центре Смоленска российские и французские археологи нашли останки, принадлежащие, как потом подтвердила ДНК-экспертиза, одному из ближайших соратников Наполеона генералу Сезару Шарлю-Этьену Гюдену. Научная группа Джона Мартинеса из Google заявила о достижении квантового превосходства на 53-кубитном прототипе квантового компьютера. А международная группа астрономов впервые получила прямое визуальное изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики М 87 и ее тени. Вспоминаем, как им это удалось.
Мы знаем, что черные дыры — необычные космические объекты. Они обладают гигантской массой при исключительно компактных размерах. Чем больше масса объекта, тем больше его гравитация, искривляющая пространство. У черной дыры гравитация настолько колоссальна, что ни один объект не может ей противиться. Вокруг черной дыры есть область, называемая горизонтом событий — точка невозврата, которую не способны покинуть даже фотоны (движущиеся со скоростью света кванты электромагнитного поля).
Природа черных дыр всегда казалась совершенно загадочной. Даже Эйнштейн, на теории относительности которого базируются современные представления о космосе, не верил в существование такого фантастического явления, как черные дыры. А в одной из своих работ утверждал, что их точно не существует и это можно доказать. Дальнейшее развитие науки показало, что здесь великий ученый ошибался. В шестидесятые годы астрофизики всерьез занялись поисками экзотических объектов Вселенной. Изначально, их пытались найти среди ярких источников света во Вселенной. Затем в системах двойных звезд, когда в телескоп видна лишь одна звезда. Это знак для астрофизиков: невидимый партнер — черная дыра. Звезды этой пары расположены так близко одна к другой, что невидимка "высасывает" вещество видимой звезды и поглощает его.
Между тем, все теории оставались лишь теориями и подкреплялись математическими моделями. Но ученые не сдавались.
Прорыв случился благодаря работе восьми телескопов проекта Event Horizon Telescope (EHT) или «Горизонт событий», которые последние несколько лет исследовали ближайшие к Земле черные дыры. Телескоп горизонта событий — это глобальная сеть обсерваторий, работающих вместе по принципу радиоинтерферометра. Эта технология позволяет комбинировать данные с нескольких удаленных приемников и получать результаты, как если бы имелся телескоп размером c нашу планету. Благодаря многолетней работе весь мир смог взглянуть на черную дыру, а точнее — на ее тень.
Дело в том, что увидеть саму черную дыру попросту невозможно, даже с помощью аппаратуры. Поэтому, строго говоря, на фотографии не сама черная дыра, а ее "внешняя оболочка" — горизонт событий. Именно здесь гравитация черной дыры уже не дает вырваться наружу никакой информации. Однако снаружи у лучей еще есть возможность избежать притяжения. Благодаря этому астрономы могут наблюдать горизонт событий.
Сердце галактики Messier 87. Источник: https://eventhorizontelescope.org/videos
После расшифровки около 500 терабайт данных в начале апреля 2019-го руководители проекта EHT впервые показали фотографию отражения горизонта событий черной дыры в центре галактики Messier 87 в созвездии Девы. По словам астрофизика из Университета Аризоны Димитриоса Псалтиса, сфотографировать тень, которую отбрасывает горизонт событий черной дыры — это все равно, что сфотографировать с Земли DVD-диск на поверхности Луны. Отражение горизонта событий демонстрирует искривленный свет и всю окружающую среду, которую поглощает черная дыра, в прямом смысле изменяя известные человеку законы физики.
Несмотря на получение изображения горизонта событий, сегодня существуют только гипотезы о природе формирования и характеристиках черных дыр, поскольку приблизиться к ним практически невозможно. Сейчас Национальный научный фонд выделил грант на улучшение телескопа горизонта событий. В рамках работы планируется расширить и дополнить систему новыми приборами, а также увеличить рабочую частотную полосу, что позволит получать более четкие изображения и в динамике следить за падением газа на сверхмассивную черную дыру.
Фото: 123RF
