«Абсолютный монстр»: ученым впервые удалось сфотографировать горизонт событий черной дыры

Расстояние до этой черной дыры — около 50 млн световых лет, или почти 500 квинтиллионов (млн трлн) километров. Чтобы ее сфотографировать, потребовалась сеть из восьми телескопов, расположенных на разных континентах.

«То, что мы видим [на снимке], — больше по размеру, чем вся наша Солнечная система, — пояснил Би-би-си профессор Университета Неймгена в Нидерландах Хейно Фальке. — Масса этой черной дыры превышает солнечную в 6,5 млрд раз».

Это настолько важная новость для всего научного мира, что журналистам объявили о нем на пресс-конференции, которую одновременно провели сразу в шести городах: в Брюсселе, Вашингтоне, Сантьяго-де-Чили, Тайбэе, Токио и Шанхае — на четырех языках.

Дело в том, что до сегодняшнего дня все наши представления о черных дырах были исключительно теоретическими. Само их реальное существование было лишь научной гипотезой — пусть и очень убедительной.

Русская служба Би-би-си постаралась (как можно проще) ответить на самые очевидные возникающие вопросы.

Ученые что, не знали, существуют ли черные дыры на самом деле?

Строго говоря, да, не знали — точнее, не были уверены. И уж точно ни одной не видели — до сегодняшнего дня. Существовали лишь убедительные косвенные доказательства.

На бытовом уровне это можно сравнить с громом и молнией. Мы знаем, что разряд молнии порождает мощную ударную волну, которую мы воспринимаем как гром, и одно без другого существовать не может.

Однако молния может быть скрыта за толстым слоем облаков или высотными зданиями, и тогда мы слышим только удар грома, а самой молнии не видим — но можем с уверенностью предположить, что она была. Хотя и не можем полностью исключить другие объяснения.

Кстати, ровно по такому же принципу физики десятилетиями прицельно искали предсказанные ранее гравитационные волны и бозон Хиггса. И в итоге — после десятилетий поисков — нашли и то, и другое.

«Значимость нашего открытия состоит в том, что оно превратило математический концепт горизонта событий, который обычно представляет собой написанные на доске формулы, в реальный объект — во что-то, что можно проверить, измерить и наблюдать», — заявил один из руководителей проекта Лучано Реццола.

Что мешало сделать фотографию раньше?

Штука в том, что увидеть черную дыру попросту невозможно — ни невооруженным глазом, ни с помощью аппаратуры. Поэтому она и называется черной.

Мы видим те или иные объекты, когда отраженные от них лучи света попадают на светочувствительные рецепторы в наших глазах. В отсутствие света зрение становится совершенно бесполезным.

Представьте себе, что вы находитесь в абсолютно темной комнате, куда не проникает никакой свет. Что вы увидите вокруг? Ничего. Темноту. Даже если пространство вокруг вас заставлено вещами, вы можете их нащупать — но не увидеть.

В комнате вы можете воспользоваться прибором ночного видения: он улавливает невидимое инфракрасное излучение и переводит его в видимую часть спектра.

Так что улавливать попросту нечего.

Как же удалось сфотографировать то, что невозможно увидеть никакой аппаратурой?

Строго говоря, на фотографии не сама черная дыра, а ее «внешняя оболочка» — точка невозврата, также известная как горизонт событий.

Так называется область пространства-времени, внутри которой гравитация черной дыры уже не дает вырваться наружу никакой информации, но снаружи у лучей еще есть возможность избежать притяжения.

Уловить и сфотографировать эти лучи — прошедшие по самому краю горизонта событий, но не поглощенные черной дырой — на протяжении многих лет пытался проект Event Horizon Telescope (EHT). Это сложная сеть радиотелескопов, расположенных на разных континентах и совместно анализирующих информацию.

Однако после нескольких лет сбора и анализа информации это, наконец, удалось сделать.

Собранной информации было так много, что переслать ее по интернету было просто невозможно: сотни жестких дисков пришлось свозить самолетами в аналитические центры в Бонне и Бостоне.

Так что же на снимке?

Как объясняет профессор Фальке, идеально круглую черную дыру окружает «огненное кольцо» — это устремляющийся в нее горячий газ, разогретый до невероятных температур.

Газ светится так сильно, что затмевает по яркости несколько миллиардов звезд, расположенных в той же галактике, — поэтому его можно увидеть с Земли.

Сама черная окружность — это область внутри горизонта событий, откуда свет вырваться уже не может. Там перестают действовать все привычные нам законы физики.

Что дальше?

Уже несколько лет та же команда ученых пытается сфотографировать ближайший к нам подобный объект — сверхмассивную черную дыру Стрелец A*, находящуюся в центре Млечного пути.

Расстояние до нее от Земли составляет «всего» около 26 тысяч световых лет, а масса превышает солнечную примерно в 4,3 млн раз — в тысячу с лишним раз меньше, чем черная дыра в скоплении Девы.

Как ни странно, сделать этот снимок намного сложнее, чем сфотографировать черную дыру в далекой галактике, поскольку «огненное кольцо» в центре Млечного пути меньшего размера и не такое яркое.