Черные дыры являются объектом «астрономического восхищения» с тех пор, как в 1916 году Альберт Эйнштейн предсказал их существование, опираясь на свою недавно разработанную общую теорию относительности.
С тех пор мы прошли долгий путь:
- Сначала Кип Торн, американский физик, астроном, один из главных мировых экспертов по общей теории относительности и лауреат Нобелевской премии по физике 2017 года, помог создать визуальную модель сверхмассивной черной дыры для фильма «Интерстеллар».
- Затем международная команда астрономов смогла определить массу сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути с помощью отслеживания орбит звезд, вращающихся вокруг нее.
- В 2019 году нам удалось получить первое в истории изображение сверхмассивной черной дыры в центре галактики M 87 с помощью «Телескопа горизонта событий» (англ. Event Horizon Telescope, EHT).
- В 2022 году мы наконец-то получили изображение сверхмассивной черной дыры Стрелец A* (Sgr A*), которая находится в центре нашей Галактики. Для этих целей использовался все тот же EHT.
Как ученые наблюдают за черными дырами?
Вы можете задаться вопросом, как это работает, учитывая, что даже свет не может покинуть черную дыру, а значит, получение ее изображения должно быть чем-то невозможным. Это в общем-то верно, но подобно отслеживанию орбит звезд вокруг черной дыры, мы получаем важную информацию, наблюдая за распределением газа за ней. Оранжевый газ, который мы видим на изображениях черных дыр, на самом деле не имеет такой формы; мы получаем искаженное изображение из-за гравитационного воздействия черной дыры на окружающий свет. Этот процесс, называемый гравитационным линзированием, может многое рассказать нам о характеристиках черной дыры.
EHT — массив телескопов, представляющий собой глобальную сеть радиотелескопов с очень длинной базовой линией по всей Земле, примерно равной диаметру нашей планеты, что позволяет получать данные максимально возможного разрешения. Полученные данные объединяются, а после отдаются на обработку суперкомпьютеру, который создает изображение. Вычислительная мощность, необходимая для обработки такого массива данных, сопоставима с непрерывной работой 2000 современных компьютеров на пределе своих возможностей в течение года.
Анализ временных рядов черных дыр
Изображение помогает нам определить массу черной дыры, а когда таких изображений станет больше, можно будет создать анимированный временной ряд (видео), показывающий, как материя падает в черную дыру с течением времени. Однако для создания такого видео нам понадобятся годы непрерывных наблюдений, так как процессы такого масштаба протекают очень медленно.
Сегодня, когда у нас есть два изображения черных дыр, мы можем с уверенностью сказать, что используемые методы работают, и со временем изучение черных дыр будет становиться только проще, поскольку мы набираемся опыта и получаем в распоряжение все более совершенное оборудование.
