Итак, исследователи, два года работавшие над анализом данных после прямого наблюдения чёрных дыр, наконец представили наглядный результат. 10 апреля 2019 мир увидел первое реальное фото чёрной дыры — той, что находится в центре галактики М87. И хотя «мой Xiaomi фоткает лучше», полученная информация подтвердила предсказания общей теории относительности.
Перевод: Анна Лысикова
Редактура: Елена Смотрова
Научная редактура: Кирилл Циберкин
Озвучка: Вадим Казанцев
Монтаж звука: Андрей Фокин
Монтаж видео: Джон Исмаилов
Обложка: Глеб Брайко
Скрытый текст
Это — первое изображение черной дыры, представленное командой Телескопа горизонта событий десятого апреля две тысячи девятнадцатого года. На нем видно плазму, которая вращается вокруг сверхмассивной черной дыры в сердце галактики Эм-восемьдесят семь.
Видите яркий участок? Тут вещество движется нам навстречу. На околосветовых скоростях плазма выглядит ярче, если приближается к нам, а если удаляется — тусклее. Это называется доплеровским усилением.
Из полученных данных ученые сделали вывод, что плазма вращается по часовой стрелке и делает полный оборот примерно за два дня.
Этот снимок делался в диапазоне радиоволн длинной одна целая три десятых миллиметра. Именно эта часть спектра электромагнитного излучения позволяет нам разглядеть, что происходит в непосредственной близости от горизонта событий, пробившись сквозь аккреционный диск и межзвездную пыль.
Сверхмассивная черная дыра в ЭМ восемьдесят семь очень активна, она постоянно подпитывается веществом из раскаленного аккреционного диска; голубым цветом показаны узкие коллимированные струи. Предположительно, они образуются из-за мощных магнитных полей.
Их длина — как минимум пять тысяч световых лет, и похоже, что одна из них указывает практически прямо на нас.
И вновь, благодаря эффекту допплеровского усиления, на фотографии с Телескопа Хаббл мы видим лишь ту струю, которая направлена в нашу сторону.
Поскольку она указывает почти прямо на нас, скорее всего, и аккреционный диск расположен практически перпендикулярно. Но вот, что бы вы увидели, рассматривая дыру с разных ракурсов.
Искривление пространства-времени вокруг черной дыры позволяет нам видеть свет тех частей аккреционного диска, которые находятся за ней. Они появляются сверху и снизу от центральной тени.
Завораживает так, что можно легко прозалипать пару часов. Чаще всего сейчас спрашивают, почему изображение такое нечеткое?
Ответ прост: оно очень маленькое.
Не поймите неправильно: это огромная, сверхмассивная черная дыра. Если судить по изображению, она в шесть с половиной миллиардов раз массивнее Солнца.
По размерам тень сравнима с Солнечной Системы, но поскольку нас с этой черной дырой разделяют пятьдесят три с половиной миллиона световых лет, ее размеры умещаются в сорок угловых микросекунд — именно столько она занимает на небе.
Чтобы понять, сколько это, представьте звездное небо и разделите его на сто восемьдесят градусов.
Каждый градус разделите на шестьдесят угловых минут, а каждую минуту – на шестьдесят угловых секунд.
Секунду разделите на сто… потом еще на сто…. и еще, и вот тогда-то вы получите размер тени черной дыры — сорок угловых микросекунд.
С точки зрения технологий, разглядеть что-то еще меньше у нас вряд ли получится.
Даже для такого разрешения, согласно закону дифракционного предела, нам необходим телескоп размером с Землю.
Строить такой неудобно, поэтому ученые использовали восемь телескопов, расположенных по всему миру.
Они наблюдали за ЭМ восемьдесят семь по мере вращения Земли, что по сути заменило собой один большой телескоп размером с планету.
Но это не единственная черная дыра, которую пытались сфотографировать ученые.
Одновременно исследователи наблюдали за сверхмассивной черной дырой в центре Млечного Пути — «Стрелец А со звездочкой». Снимок еще не публиковали, но вероятно, наша черная дыра получится вот такой. Она намного ближе: всего двадцать шесть тысячах световых лет, но гораздо меньше – массивнее солнца только в четыре миллиона раз, она не такая активная и захватывает вещество лишь время от времени. А диск вокруг нее делает оборот за период от четырех минут до получаса.
Возможно, именно поэтому изображение нашей черной дыры получилось не таким наглядным.
Тем не менее, основные черты черной дыры прекрасно видны, что позволяет без тени сомнения утверждать, что черные дыры существуют.
Общая теория относительности, сформулированная более века назад, получила еще одно зрелищное подтверждение в условиях сильнейшей гравитации на пределе наших технических возможностей.
Больше всего в такие моменты меня поражает, на что готова пойти команда, все эти двести человек, преследуя, казалось бы, недостижимую цель, — и они своего добились. Мне хотелось бы поздравить всех, кто работал над проектом, с этим удивительным достижением. Ссылки на их статьи ищите в описании.