Сегодня в 16:00 по минскому времени в разных частях мира начнутся пресс-конференции, на которых будет показано первое изображение черной дыры. Точнее, не самой черной дыры, а ее аккреционного диска и «тени». Прямая трансляция пресс-конференции будет вестись на YouTube-канале Европейской комиссии.

Содержание

Что такое черная дыра?
Как фотографируют черную дыру?
Какие черные дыры мы фотографируем?

Перед релизом первого в истории прямого изображения черной дыры (или ее «тени») стоит помнить, что все изображения, которые вы видели раньше, — фантазия художника. Реальное фото вряд ли будет похоже хоть на что-то в красочной выдаче Google. Скорее всего, нас ожидает что-то похожее на одну из компьютерных симуляций команды EHT. Также не забывайте, что данные радиотелескопов позволяют составить только монохромное изображение. Если на финальном снимке будет присутствовать цвет — это искусственное тонирование, примененное к фотографии исключительно из эстетических соображений.

Симуляция возможного изображения. EHT

Что такое черная дыра?

Черные дыры чаще всего возникают в результате гибели звезд. Когда запасы топлива в крупных звездах истощаются, угасающая термоядерная реакция не может больше противостоять гравитационному сжатию звезды. И она начинает схлопываться до критически малых размеров. При этом масса таких объектов оказывается чертовски большой. Из-за этого сила гравитации такого объекта не позволяет даже свету вырваться из гравитационного радиуса, и он падает в черную дыру.

Обычно художники изображают черные дыры в виде черного круга, опоясанного светящейся сферой. Граница между тенью и светом называется горизонтом событий. Это черта, из-за пределов которой не может вырваться ни один объект, какой бы высокой ни была его скорость. А светящаяся сфера является аккреционным диском — сжимающимся веществом, падающим на черную дыру, разогретым в результате трения.

Существование черных дыр предсказано общей теорией относительности и косвенно доказано гравитационной волной, зарегистрированной в сентябре 2015 года двумя детекторами LIGO. Форма полученного сигнала гравитационной волны совпадала с предсказанной общей теорией относительности формой сигнала от слияния двух черных дыр.

На сегодня ученые обнаружили около тысячи объектов, по свойствам которых можно предположить, что они являются черными дырами. Но прямых наблюдений пока не поступало, так как радиус этих объектов настолько мал, что их крайне сложно уловить современными телескопами.

Как снимали черную дыру?

За нынешние съемки ответственен проект Event Horizon Telescope (EHT) — это коллаборация ученых и нескольких радиотелескопов, расположенных в различных уголках Земли. В частности, во Франции, США, Мексике, Чили, Испании, Антарктиде и на Гавайях. Эти радиотелескопы на протяжении определенного периода времени следили за излучением, приходящим от двух сверхмассивных черных дыр. Одна размещена в центре нашей галактики Млечный Путь и носит название Стрелец A*, а другая находится в сверхмассивной галактике Messier 87.

Благодаря огромному количеству радиотелескопов в разных частях света EHT удалось создать интерферометр — виртуальный телескоп с эффективным диаметром как у Земли, с высокой чувствительностью и высоким угловым разрешением. Основной проблемой была синхронизация данных со всех радиотелескопов по времени. А потому каждый из них опирается на отсчет времени по атомным часам.

Одно дело собрать данные — и совсем другая задача обработать их. В ходе наблюдения за черными дырами было собрано огромное количество данных с каждого телескопа. Настолько большое, что их нереально было передавать через интернет. А потому жесткие диски с этими данными транспортировались самолетами в обсерваторию Хейстек (США), принадлежащую Массачусетскому технологическому институту, и Радиоастрономический институт Макса Планка (Германия). Там данные были перекрестно коррелированы и проанализированы на суперкомпьютере.

В какие черные дыры мы заглянем?

Стрелец A* находится в центре Млечного Пути на расстоянии около 26 000 световых лет от Земли. Предположительная масса этого источника радиоизлучения больше 4 млн солнечных масс.

Сильнейшая гравитация вокруг черной дыры искажает область пространства-времени, а также разогревает газы, падающие в черную дыру, до экстремальных температур. Благодаря излучению этих разогретых газов.

Сверхгигантская эллиптическая галактика Messier 87 (M 87) находится на расстоянии 53,5 млн световых лет от Земли. Находящаяся в центре этой галактики сверхмассивная черная дыра порождает выброс энергетической плазмы на расстояние в 4900 световых лет. По последним данным, масса этой черной дыры может составлять от 3,5 до 6,6 млрд солнечных масс. Эту черную дыру, предположительно, окружает диск ионизированного газа, который вращается со скоростью 1000 км/с.