Впервые в истории: астрономы получили первую фотографию «тени» чёрной дыры

Для этого были объединены мощности самых чувствительных радио-обсерваторий мира

11:20, 11 апреля 2019 Общество
1552556441_0_0_800_466_1440x900_80_0_1_03b72ea750bd93ab8c018c13df56a244.png
Фото: Event Horizon Telescope Collaboration

Обсерватория Event Horizon Telescope, виртуальная радиотарелка размером с Землю, получила первые фотографии так называемой тени чёрной дыры в центре галактики M87. Она удалена от Земли на расстояние более 50 миллионов световых лет. Об этом сообщили учёные на пресс-конференции в рамках международного проекта «Телескоп горизонта событий» в стенах штаб-квартиры Еврокомиссии в Брюсселе, передаёт РИА VladNews.

«Я никогда не верил в то, что чёрная дыра в галактике M87 обладает столь большими размерами, как показывали наши расчёты. Когда я увидел эту фотографию, я воочию убедился в этом. Кольцо огня, которое можно увидеть на этом снимке, порождено огромной силой гравитации этого объекта», - рассказал Хайно Фальке (Heino Falcke) из университета Неймегена (Нидерланды).

Сегодня большинство астрономов придерживаются мнения, что в центре всех галактик обитают сверхмассивные чёрные дыры - объекты массой в миллионы и миллиарды Солнц, непрерывно захватывающие и поглощающие материю, часть которой «пережёвывается» чёрной дырой и выбрасывается в виде джетов - тонких пучков плазмы, разогнанной до околосветовых скоростей. 

Чёрная дыра - это область с настолько сильной гравитацией, что даже объекты, движущиеся со скоростью света, не могут её покинуть. Возможность существования чёрных дыр в начале XX века доказали уравнения общей теории относительности Альберта Эйнштейна, хотя сам учёный в это предположение не верил. Но во второй половине XX века теория чёрных дыр получила дополнительные доказательства благодаря применению новых мощных телескопов. Сейчас научное сообщество почти не сомневается в том, что чёрные дыры существуют. Но из-за их большой удалённости за ними никто не наблюдал, а учёные лишь предполагали, как они могут выглядеть.

В Млечном Пути и в некоторых других галактик эта чёрная дыра находится в спячке, и джеты у неё отсутствуют. Учёные достаточно долгое время пытаются понять, когда она «заснула», насколько активной была в прошлом и как эта активность влияла на жизнь звёзд в центре Галактики и на её окраинах.

Эту тайну Фальке и его коллеги пытаются раскрыть при помощи интерферометра Event Horizons Telescope, в рамках которого недавно были объединены мощности самых чувствительных радио-обсерваторий мира в Чили, Испании, Калифорнии, в Аризоне, на Гавайских островах и даже на Южном полюсе Земли.

Главная цель этого проекта заключается в том, чтобы подобраться к горизонту событий черной дыры Sgr A*, расположенной в центре Млечного Пути, и всесторонне изучить её свойства, в том числе сфотографировать её тень. Аналогичные наблюдения учёные вели за галактикой М87, расположенной в созвездии Девы.

Так учёные называют особую область пространства в окрестностях чёрной дыры, где будет возникать своеобразное отражение её горизонта событий благодаря эффекту гравитационного линзирования. По сравнению с размерами диска аккреции Sgr A* - «бублика» из перемолотой материи, которую постепенно поглощает чёрная дыра, - она будет очень небольшой, но её можно увидеть.

Как предсказывает теория относительности, тень чёрной дыры будет похожа на тёмный круг, окруженный полумесяцем из яркого света, однако далеко не все учёные согласны с подобным предсказанием. Наблюдения EHT помогли разрешить эти споры: предсказания Эйнштейна полностью подтвердились.

Объединение мощностей телескопов позволяет учёным достичь разрешения, превышающего чувствительность «Хаббла» в тысячу раз. Четыре года назад к этому проекту подключились два чилийских телескопа: микроволновая обсерватория APEX и его «большая сестра» ALMA. Это позволило получить первые данные по самым ближайшим окрестностям чёрной дыры и изучить структуру тех её областей, где рождаются джеты и связанные с ними пучки радиоизлучения. Сейчас они объединили все накопленные данные и получили первое изображение тени чёрной дыры в центре галактики М87. Снимки и данные были опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.

Чуть раньше эти снимки показали, что источники электромагнитных волн, окружающие чёрную дыру, имеют асимметричную структуру, что стало крайне неожиданным открытием для многих теоретиков, считавших, что весь диск аккреции - бублик из «пережёванной» материи - участвует в рождении джетов и пучков радиоизлучения.

Пока разрешение EHT не позволяет сказать, какую именно форму имеет этот активный регион и с какой скоростью он вращается. Пока что предположено, что он может быть похож или на кольцо неправильной формы, вращающееся по часовой стрелке, или на своеобразную перекошенную гантель, в центре которой находится черная дыра.

Анализ данных, собранных EHT в прошлом году поможет понять, какая из этих двух идей ближе к истине, и расскажут о том, меняется ли форма «бублика» или «гантели» с течением времени. Всё это поможет найти ответ на главную загадку чёрных дыр - как рождаются джеты и что заставляет их разгоняться до околосветовых скоростей.