Первое изображение черной дыры

Черные дыры – это точки в пространстве с такой массой и гравитационным притяжением, что ничто, даже свет, не может их избежать. Эта астрономическая аномалия была впервые высказана английским астрономом Джоном Мичеллом в 1784 году. Альберт Эйнштейн предсказал черные дыры и кривизну пространства-времени в 1915 году в своей общей теории относительности (ОТО). Термин «чёрная дыра» был придуман в 1964 году, когда научная журналистка Энн Юинг написала свою статью «Чёрные дыры в космосе». Однако, только в 1971 году, был определен первый кандидат в черные дыры (Лебедь X-1/HDE 226868).
 
В 1994 году космический телескоп Хаббл предоставил лучшие на сегодняшний день доказательства так называемых «сверхмассивных» чёрных дыр; его спектрограф показал большие скорости на орбитах вокруг ядер некоторых галактик, что свидетельствует об огромной массе внутри очень маленькой области. В 2002 году астрономы из Института внеземной физики Общества Макса Планка представили доказательства того, что сверхмассивная чёрная дыра прячется и в центре нашей собственной галактики Млечный Путь. Дальнейшие наблюдения группы из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) в 2004 году представили ещё более веские доказательства по этому объекту, известному как Стрелец A*.
 
Десятки космических чёрных дыр были идентифицированы к началу 21-го века, наряду со многими средними и сверхмассивными кандидатами. Крупная научная веха была достигнута в 2016 году, когда Научная коллаборация LIGO (LSC) объявила о первом прямом обнаружении гравитационных волн, в результате слияния двойной чёрной дыры.
 
Однако прямая визуальная съёмка черных дыр остаётся недостижимой. По самой своей природе известно, что они не испускают свет или электромагнитное излучение – за исключением гипотетического излучения Хокинга – поэтому астрофизики, охотящиеся за ними, обычно полагались на косвенные наблюдения. Например, иногда можно предположить, что черные дыры существуют, изучая гравитационные взаимодействия с их окружением.
 
В 2006 году телескоп Event Horizon (EHT) начал свой первый сбор данных. Этот проект включает большой массив телескопов, состоящий из глобальной сети радиотелескопов и объединяет данные из нескольких станций с очень длинной базовой интерферометрии (VLBI) вокруг Земли. Его цель заключается в наблюдении за непосредственной средой сверхмассивной черной дыры Стрельца A* Млечного Пути, а также ещё большей черной дырой в далёкой галактике Messier 87 с угловым разрешением, сравнимым с горизонтом событий черной дыры. Множество независимых антенн EHT, разделенных сотнями и даже тысячами километров друг от друга, формируют гигантский «виртуальный» телескоп с эффективным диаметром всей Земли. Каждый год массив EHT перенастраивали, добавляя всё больше обсерваторий в свою глобальную сеть. Их объединенная сила, эквивалентная возможности определить мяч для гольфа на поверхности Луны, позволяет увидеть горизонт событий этих чёрных дыр, отсюда и название телескопа.
 
В апреле 2017 года проект EHT собрал окончательные данные, необходимые для формирования первого реального изображения чёрной дыры. Каждая станция сформировала объём в 500 терабайт информации. Обработка такого невероятного количества данных выходит за рамки работы каждой отдельной обсерватории, поэтому жёсткие диски были отправлены на центральный объект –  в обсерваторию Haystack Массачусетского технологического института. Однако, анализ был отложен, поскольку одна из станций была расположена на Южном полюсе и закрылась на зиму, в период с февраля по октябрь к ней не было возможности подлёта. Данные были предоставлены в декабре 2017 года. После анализа полного набора данных со всех станций в глобальной сети EHT на грид-компьютере, состоящим из 800 процессоров, подключенных через сеть 40 Гбит/с, первое прямое изображение чёрной дыры появилось в 2018 году.
 
В дополнение к созданию культового научного изображения, ЕНТ позволяет провести тест общей теории относительности Эйнштейна. Например, имеет ли черная дыра правильный размер, предсказываемый теорией; является ли горизонт события круговым (как полагается), или косым или вытянутым; простираются ли радиоизлучения дальше, чем думали; или есть ли какие-либо другие отклонения от ожидаемого поведения.*
 
Изображение имитирующее сверхмассивную черную дыру и горизонт событий. Автор: Monika Moscibrodzka (Университет Неймегена).

Год:

Тематика: