"Абсолютный монстр": ученым впервые удалось сфотографировать горизонт событий черной дыры

  • 10 апреля 2019
Черная дыра Правообладатель иллюстрации EHT Collaboration
Image caption Масса этой черной дыры превышает солнечную в 6,5 млрд раз

Сенсационное заявление сделали европейские ученые: им удалось впервые сделать фотографию черной дыры - сверхмассивного коллапсара в далекой галактике Messier 87, находящейся в скоплении Девы.

Расстояние до этой черной дыры - около 50 млн световых лет, или почти 500 квинтиллионов (500 миллионов триллионов) километров. Чтобы ее сфотографировать, потребовалась сеть из восьми телескопов, расположенных на разных континентах.

"То, что мы видим [на снимке], - больше по размеру, чем вся наша Солнечная система, - пояснил Би-би-си профессор Университета Неймгена в Нидерландах Хейно Фальке. - Масса этой черной дыры превышает солнечную в 6,5 млрд раз".

"Это одна из самых массивных черных дыр, которые в принципе могут существовать, - добавил профессор. - Абсолютный монстр, чемпион Вселенной в сверхтяжелом весе".

Media playback is unsupported on your device
Ученые впервые сфотографировали черную дыру

Это настолько важная новость для всего научного мира, что журналистам объявили о ней на пресс-конференции, которую одновременно провели сразу в шести городах: в Брюсселе, Вашингтоне, Сантьяго-де-Чили, Тайбэе, Токио и Шанхае - на четырех языках.

Дело в том, что до сегодняшнего дня все наши представления о черных дырах были исключительно теоретическими. Само их реальное существование было лишь научной гипотезой - пусть и очень убедительной.

Русская служба Би-би-си постаралась (как можно проще) ответить на самые очевидные возникающие вопросы.

Ученые что, не знали, существуют ли черные дыры на самом деле?

M87 Правообладатель иллюстрации DR JEAN LORRE/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Image caption Астрономы давно подозревали, что в центре галактики М87 находится супермассивная черная дыра, однако черное пятно в центре этого снимка - не сам коллапсар, а массивное скопление быстро движущихся звезд

Строго говоря, да, не знали - точнее, не были уверены. И уж точно ни одной не видели - до сегодняшнего дня. Существовали лишь убедительные косвенные доказательства.

На бытовом уровне это можно сравнить с громом и молнией. Мы знаем, что разряд молнии порождает мощную ударную волну, которую мы воспринимаем как гром, и одно без другого существовать не может.

Однако молния может быть скрыта за толстым слоем облаков или высотными зданиями, и тогда мы слышим только удар грома, а самой молнии не видим - но можем с уверенностью предположить, что она была. Хотя и не можем полностью исключить другие объяснения.

Примерно так же и с черными дырами. Их существование было предсказано более общими научными теориями (впервые - еще в конце XVIII века) и с тех пор многократно подтверждено расчетами. Но "вещественных доказательств" у ученых не было - а теперь есть.

Кстати, ровно по такому же принципу физики десятилетиями прицельно искали предсказанные ранее гравитационные волны и бозон Хиггса. И в итоге - после десятилетий поисков - нашли и то и другое.

Черная дыра (художественное представление) Правообладатель иллюстрации NASA
Image caption До сегодняшнего дня все изображения черных дыр - как эта картинка - были лишь рисунками художников

"Значимость нашего открытия состоит в том, что оно превратило математический концепт горизонта событий, который обычно представляет собой написанные на доске формулы, в реальный объект - во что-то, что можно проверить, измерить и наблюдать", - заявил один из руководителей проекта Лучано Реццола.

Что мешало сделать фотографию раньше?

Штука в том, что увидеть черную дыру попросту невозможно - ни невооруженным глазом, ни с помощью аппаратуры. Поэтому она и называется черной.

Мы видим те или иные объекты, когда отраженные от них лучи света попадают на светочувствительные рецепторы в наших глазах. В отсутствие света зрение становится совершенно бесполезным.

Представьте себе, что вы находитесь в абсолютно темной комнате, куда не проникает никакой свет. Что вы увидите вокруг? Ничего. Темноту. Даже если пространство вокруг вас заставлено вещами, вы можете их нащупать - но не увидеть.

В комнате вы можете воспользоваться прибором ночного видения: он улавливает невидимое инфракрасное излучение и переводит его в видимую часть спектра.

Однако в случае с черной дырой ее притяжение так велико, что преодолеть его не может никакое излучение, доступное нашим телескопам - ни радиоволны, ни рентгеновское излучение, ни гамма-лучи, - не говоря уже про видимый солнечный свет.

Так что улавливать попросту нечего.

Как же удалось сфотографировать то, что невозможно увидеть никакой аппаратурой?

Строго говоря, на фотографии не сама черная дыра, а ее "внешняя оболочка" - точка невозврата, также известная как горизонт событий.

Так называется область пространства-времени, внутри которой гравитация черной дыры уже не дает вырваться наружу никакой информации, но снаружи у лучей еще есть возможность избежать притяжения.

Искривление времени-пространства Правообладатель иллюстрации Science Photo Library
Image caption Черная дыра обладает огромной массой - и сильно искривляет вокруг себя время и пространство

Уловить и сфотографировать эти лучи - прошедшие по самому краю горизонта событий, но не поглощенные черной дырой - на протяжении многих лет пытался проект Event Horizon Telescope (EHT). Это сложная сеть радиотелескопов, расположенных на разных континентах и совместно анализирующих информацию.

Задача эта не из простых. Время и пространство вокруг черной дыры сильно искривлены, а кроме того, ее окружает плотное облако космической пыли и газа.

Однако после нескольких лет сбора и анализа информации это, наконец, удалось сделать.

Жесткие диски Правообладатель иллюстрации Katie Bouman
Image caption Жесткие диски с информацией, собранной телескопами

Собранной информации было так много, что переслать ее по интернету было просто невозможно: сотни жестких дисков пришлось свозить самолетами в аналитические центры в Бонне и Бостоне.

"Нам удалось сделать то, что казалось предыдущему поколению невозможным", - заявил руководитель проекта, профессор Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики Шеперд Дойлеман.

Так что же на снимке?

Как объясняет профессор Фальке, идеально круглую черную дыру окружает "огненное кольцо" - это устремляющийся в нее горячий газ, разогретый до невероятных температур.

Газ светится так сильно, что затмевает по яркости несколько миллиардов звезд, расположенных в той же галактике, - поэтому его можно увидеть с Земли.

Сама черная окружность - это область внутри горизонта событий, откуда свет вырваться уже не может. Там перестают действовать все привычные нам законы физики.

Что дальше?

Уже несколько лет та же команда ученых пытается сфотографировать ближайший к нам подобный объект - сверхмассивную черную дыру Стрелец A*, находящуюся в центре нашей галактики Млечный путь.

Расстояние до нее от Земли составляет "всего" около 26 тысяч световых лет, а масса превышает солнечную примерно в 4,3 млн раз - в тысячу с лишним раз меньше, чем черная дыра в скоплении Девы.

Как ни странно, сделать этот снимок намного сложнее, чем сфотографировать черную дыру в далекой галактике, поскольку "огненное кольцо" в центре Млечного пути меньшего размера и не такое яркое.

Черная дыра Правообладатель иллюстрации AFP
Image caption Этот снимок был сделан телескопом Европейской Южной обсерватории в октябре прошлого года и лишь подкрепил гипотезу ученых о том, что в центре нашей галактики Млечный Путь также находится сверхмассивная черная дыра - но самой дыры на фото так и не видно

Хотите узнавать обо всем самом важном и интересном через мессенджер? Тогда подписывайтесь на наш Telegram-канал.

***

Новости по теме