От пончика до Ока Саурона. Почему снимок чёрной дыры — это так важно?

Его на этой неделе представила группа учёных из международного проекта EventHorizonTelescope (EHT). К своему результату они шли более 10 лет. Разбираемся, как им удалось это сделать и что этот снимок значит для науки. 

Вопрос-ответ

Что ждёт попавшего в чёрную дыру?

Что изображено на фото?

В ясную ночь найдите в южной части неба, не очень высоко над горизонтом, созвездие Девы. Где-то среди этого скопления звёзд, на расстоянии 53,5 млн световых лет, находится галактика Messier 87. А в её центре, как и положено — сверхмассивная чёрная дыра. Мощный источник радиоволн, объект, чья масса в 3,5 млрд раз превышает массу Солнца. M87 и стала первой в истории чёрной дырой, изображение которой смогли получить учёные.

Подчеркнём, что это первое реальное изображение чёрной дыры — все предыдущие были имитациями, фантазиями художников и астрономов. Тут уместно спросить: а как вообще возможно сфотографировать чёрную дыру? Ведь её притяжение столь велико, что преодолеть его не способны даже световые волны. Этот объект просто засасывает всё вокруг, поэтому никто никогда не узнает, что находится у него внутри.

Строго говоря, на снимке мы видим не саму чёрную дыру, а её «тень». Так называют область пространства в её окрестностях, где вращается вещество, ожидающее падения в вечность. Эта материя — плазма и газ, нагретые до огромных температур — принимает форму светящегося диска. Пользователям соцсетей он напомнил самые разные образы — от обычного пончика до Ока Саурона из «Властелина колец». А американский музыкант Джаред Фоллоуилл разглядел в нём концертную афишу своей группы KingsofLeon.

Вопрос-ответ

Можно ли увидеть черную дыру в телескоп?

Как они это сделали?

Изображение получено в рамках проекта EventHorizonTelescope, который объединил восемь радиотелескопов по всему миру. Они расположены в США, Мексике, Испании, Чили и Антарктиде.

Если бы вы захотели наблюдать за чёрной дырой через один телескоп, вам пришлось бы сделать его размером с Землю. Это невозможно. Поэтому в сообществе астрофизиков давно возникла идея — объединить усилия. Пусть несколько обсерваторий собирают информацию, поступающую из определённой точки дальнего космоса. А суперкомпьютер потом обработает её и выдаст снимок, будто бы сделанный одним гигантским телескопом диаметром в 10 тыс. километров. 

Так возник консорциум EventHorizonTelescope — «Телескоп горизонта событий». Учёные договорились, что в апреле 2017 года на протяжении 10 суток восемь обсерваторий в разных уголках Земли будут сфокусированы на чёрной дыре, находящейся в галактике Messier 87. Время наблюдения синхронизировали с помощью атомных часов. Затем полученные данные (а каждая обсерватория собрала по 500 терабайт информации) обрабатывали в течение двух лет. Как говорят сами авторы исследования, объём информации был эквивалентен «целой коллекции селфи за всю жизнь для 40 тысяч человек». 

А героиней и «лицом» исторического события называют 29-летнюю Кэтрин Боуман, аспирантку Массачусетского технологического института. Именно она разработала алгоритм, который помог «сшить» фрагменты чёрной дыры в одно целостное изображение. Хотя сказать «спасибо» стоит всей команде, работавшей над проектом. А это более 200 человек.

Дырявая вселенная. Факты о чёрных дырах от консультанта «Интерстеллара» Подробнее

Чем этот снимок поможет науке?

На этот вопрос — пожалуй, самый главный — АиФ.ru попросил ответить ведущего научного сотрудника Специальной астрофизической обсерватории РАН, доктора физико-математических наук Олега Верходанова.

— Построение этого изображения имеет колоссальное значение — научное, психологическое и культурное.

Статья по теме

Круглая загадка. Почему чёрные дыры будоражат умы людей?

Во-первых, астрофизикам удалось показать, что предсказания общей теории относительности (ОТО) работают. Причём работают качественно и в строгом соответствии с теорией Эйнштейна. Из этого вытекают практические следствия. Стало ясно, что построение изображения в миллиметровом/субмиллиметровом диапазонах на радиоинтерферометре (то есть радиотелескопе, состоящем из многих антенн) размером с Землю для, казалось бы, недоступных наблюдению объектов — вполне работоспособный подход. Он даст развитие новым технологиям. И он придаст уверенности в вычислительных алгоритмах, которые используются в том числе при запусках далёких космических миссий.

Психологический аспект состоит в том, что теперь мы знаем: подобные исследования позволяют получить значимый результат при изучении далёких активных ядер галактик. В дальнейшем это поможет разобраться с механизмами гигантского энерговыделения во Вселенной.

Наконец, скажу о культурном значении этого небольшого по размеру, но абсолютно грандиозного по масштабам затраченных ресурсов и переработанной информации, изображения. Не сомневаюсь, что картинка станет классической для учебников и научно-популярных фильмов. Она сыграет большую роль в привлечении молодёжи в науку и покажет, что затрачиваемые нами усилия оправдывают исследования далекого космоса. Ведь в будущем такие исследования могут привести к космической экспансии нашей цивилизации.