Черная дыра: как получить такое изображение?
В четверг астрономы из коллаборации телескопов «Горизонт событий» представили первое изображение сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики — монстра в четыре миллиона раз массивнее Солнца под названием Стрелец А*. В таком техническом достижении задействовано множество приборов и исследователей, разбросанных по всему миру. Но как именно это осуществляется?
Согласно закону общей относительности, установленному в 1915 году Альбертом Эйнштейном, гравитационное притяжение черной дыры таково, что ничто не может вырваться наружу, даже свет. Поскольку черная дыра по определению черная, мы не можем сфотографировать ее напрямую. Однако мы можем выделить его присутствие, улавливая ионизирующее излучение, испускаемое вращающейся вокруг нее материей, прежде чем она будет втянута внутрь.
Непосредственно перед точкой невозврата материя становится очень горячей, излучая свет. Именно сфокусировавшись на этой линии света, называемой горизонтом событий, мы можем наблюдать черную дыру в центре.
При этом облако материи, вращающееся вокруг черной дыры, можно увидеть только с помощью очень специфического диапазона радиочастот, называемого миллиметровыми волнами. Чтобы уловить эти волны, необходим радиотелескоп. Однако эта антенна должна быть огромной, чтобы обнаружить слабый радиосигнал, излучаемый таким объектом на таком большом расстоянии. Напомним, что сверхмассивная черная дыра в нашей Галактике находится на расстоянии около 27 000 световых лет от галактического центра, скрытая за плотной завесой пыли. Однако ни один радиотелескоп не обладает разрешением, необходимым для получения этих данных.
Поэтому международное научное сообщество разработало телескоп «Горизонт событий».
Что такое EHT и как он работает?
Он представляет собой сеть из восьми крупных радиотелескопов, разбросанных по всему миру. В проекте, запущенном в 2015 году, участвуют около 80 различных астрономических институтов и, соответственно, несколько сотен исследователей.
Цель состоит в том, чтобы заставить эти антенны работать вместе, используя технику, называемую интерферометрией с очень длинными базовыми линиями (VLBI), чтобы сформировать единый виртуальный телескоп диаметром около 10 000 километров (почти такой же широкий, как сама Земля).
При вращении Земли эти разные телескопы улавливают немного разные волны света, испускаемые нагретой материей вокруг черной дыры. Затем эти схемы объединяются для формирования более полной картины.
Почему это важно?
Центр Млечного Пути был впервые обнаружен лишь около 104 лет назад. Радиоволны, исходящие из ядра галактики, были обнаружены лишь спустя чуть более десяти лет. Потребовалось еще полвека, чтобы Стрелец А* был идентифицирован косвенным путем. Это первое изображение важно, поскольку оно подтверждает, что этот объект действительно является сверхмассивной черной дырой, как мы и предполагали, а не другим радиоисточником.
Сегодняшние объявления представляют собой кульминацию десятилетий технической и теоретической работы. Новые данные теперь позволят исследователям лучше понять природу и роль этого загадочного объекта.