После получения учеными первой фотографии черной дыры многие сочли это проходняком, как, например, открытие очередной экзопланеты Kepler+100500f. Хотя и эти открытия весьма важны, но они не уникальны. Фотография черной дыры – одно из важнейших событий за последнее столетие не только в науке, но и во всем мире.
Некоторые скажут: «Подумаешь, что я черной дыры не видел?». Нет, чувак, не видел. Никто не видел. Впервые о черных дырах заговорил Джон Мичелл, ученый из университета Кембриджа, в далеком 1783 году. Он понял, что некоторые объекты достаточно большой массы способны притягивать любую материю, включая свет. Спустя достаточно большой промежуток времени, одно из решений Общей теории относительности Эйнштейна также указало на это. Такие объекты назвали черными дырами. Это предположение не было абстрактным, еще тогда точно была предсказана взаимосвязь между радиусом черной дыры, ее массой и горизонтом событий.
Еще сотню лет эти предсказания не получали никаких обоснований. И вот наступило 10 апреля 2019 года – день, который весь мир запомнит надолго. День, когда планета увидела первую настоящую фотографию черной дыры, точнее ее тень и горизонт событий. А все, что под ним, мы увидеть не сможем, даже если очень захотим. Это изображение стало еще одним и, пожалуй, одним из самых весомых доказательств правоты Эйнштейна и ОТО.
Несомненно, мы и до этого достаточно много успели узнать об этих объектах, но именно фотография горизонта событий дала нам ответы на самые важные вопросы.
Проект «Телескоп Горизонт Событий» (Event Horizon Telescope, в дальнейшем EHT), состоящий из восьми телескопов и сотен ученых по всему миру, смог предоставить нам эту фотографию из галактики M87 за 53 миллиона световых лет от нас.
Это сверхмассивная черная дыра, масса которой в шесть миллиардов раз больше Солнца. То есть ее размер будет даже больше, чем орбита Плутона вокруг нашей звезды. Без черной дыры, свет прошел бы такое расстояние через горизонт событий примерно за сутки.
Мы узнали, как выглядит черная дыра. Что дальше?
Во-первых, мы узнали, что ОТО была права, как и всегда. Эйнштейн уже не в первый раз дал всем прикурить. Скептики, ранее утверждавшие, что черных дыр не существует, или что ОТО – неверная теория, сейчас просто уткнулись в подушку и тихо плачут. Естественно, другие теории никуда не делись, но именно идея Эйнштейна сейчас стоит на первом месте по правдоподобности.
Что еще мы знаем сейчас? Что это именно черная дыра. Не червоточина и не портал в другое измерение, а черная дыра. Что горизонт событий так же реален, как и мы с вами. Потому что мы видели его своими глазами. Мы знаем, что там не просто сингулярность, что горизонт событий – это не физическая поверхность, к которой можно прикоснуться. Все это еще раз подтверждает ОТО Эйнштейна.
Но не стоит снимать со счетов теорию петлевой квантовой гравитации, темную материю и все, что спрятано за горизонтом событий. Плюсики в копилку ОТО не означают, что всего этого не может быть. Просто данные исследования не входят в проект EHT. Да и пока у нас нет таких технологий, чтобы досконально изучать все это. Мы можем лишь наблюдать то, что в наших силах рассмотреть. Чем и занимается EHT.
Помимо того, что черная дыра вращается, теперь мы можем увидеть и силу ее гравитации. Это снова доказывает ОТО. Видимое кольцо черной дыры не есть часть горизонта событий, и даже не орбита черной дыры. Это свет, фотоны, траектория которых искривляется под действием гравитации, превращаясь в сферу. Учеными из EHT было доказано, что свет, попадая в окрестности горизонта событий подавляется почти в десять раз. И вот это самое прямое что ни на есть доказательство правоты Общей теории относительности.
На изображении тени черной дыры работа EHT не закончилась, а лишь началась. В дальнейшем проект сможет раскрыть и природу черных дыр. Мы уже наблюдали в радиодиапазоне, что черная дыра в центре нашей галактики также посылает некоторые излучения в космос. И она также должна быть достаточно большой, но не как сверхмассивная М87. Ее масса будет примерно 4 миллиона масс Солнца, что меньше одного процента от М87. И меняться черная дыра в центре Млечного пути будет гораздо быстрее, поэтому, когда мы сможем наблюдать ее очередную вспышку, то сможем узнать и происхождение.
Если фотография горизонта событий произвела на вас неизгладимое впечатление, то готовьтесь увидеть нечто еще более захватывающее. Вскоре EHT может представить нам изображение света, исходящего от черной дыры, если она, конечно же, обладает магнитным полем. Это поможет нам восстановить изменение магнитного поля черной дыры с течением времени.
Но это магнитное поле, существующее в пределах горизонта событий. За ним имеется собственное поле, генерируемое электронами и другими заряженными частицами. Таким образом, взаимодействие между двумя магнитными полями способствует потерю углового импульса материи, что позволяет ей попадать за горизонт событий, откуда ей уже не выбраться.
EHT продолжает развиваться и на основе полученных данных вскоре раскроет нам и другие черные дыры. Когда планета вращается вокруг звезды, они оба оказывают друг на друга гравитационное воздействие. С черными дырами все то же самое. Вблизи центра галактики и в присутствии других черных дыр, центральная сверхмассивная должна вибрировать на определенной частоте.
Провести подобное измерение будет очень трудно, потому что для этого нам нужно будет сравнивать два объекта: черную дыру и наше местоположение относительно нее. Проблема в том, что атмосфера может поменяться за секунду, поэтому мы чисто физически не успеем посмотреть на источник вибраций, потом на калибратор, который будет фиксировать наше местоположение, затем снова на черную дыру, опять на калибратор и так по кругу. Сделать это за одну секунду невозможно даже с современными технологиями.
Однако не все так печально, и наши технологии развиваются семимильными шагами. Оборудование EHT также получит свои апгрейды уже в ближайшее время. Вероятно, что лет через 5-6 мы получим нужную скорость измерений, чтобы решить эту загадку.
Для чего все это? Для чего исследовать эти «дрожания» черной дыры? Естественно для того, чтобы понять ее природу и найти другие черные дыры. Но этого пока не позволяет наше оборудование. Все, что может различить EHT на данный момент, это показанная на фотографии М87, черная дыра нашей галактики под названием Стрелец А* и еще одна в центре галактики NGC 1277.
Возможно, мы сможем увеличить мощность EHT до планетарных масштабов, отправив все телескопы на орбиту Земли. Это не так уж и невозможно с технологиями, что есть у нас сейчас и появятся в ближайшем будущем. Все это поспособствует улучшению разрешения телескопов и позволит наблюдать сотни черных дыр. EHT – не дешевое удовольствие, но оно определенно стоило того после получения таких невероятных результатов. И поверьте, это лишь начало.
