В число лучших научных изображений за 2019 год издательство Nature включило первую полученную фотографию чёрной дыры (вернее, её видимой границы — горизонта событий).
Эта чёрная дыра расположена в галактике M87, в созвездии Девы. Чтобы получить её изображение, учёные около двух лет обрабатывали данные, собранные радиотелескопами на разных континентах. Профессор кафедры физики элементарных частиц НИЯУ МИФИ Сергей Рубин прокомментировал это открытие, рассказав о природе чёрных дыр и современных исследованиях в этой области.
Материя во Вселенной распределена крайне неоднородно. Если по каким-либо причинам в некоторой области пространства создается повышенная плотность энергии, то гравитация может, условно говоря, сжимать ее, концентрируя в гораздо меньшей пространственной области. Если изначально плотность была очень высокой, может образоваться чёрная дыра, основным параметром которой является ее радиус (горизонт событий). Этот радиус не связан с распределением материи и наблюдатель, пересекший снаружи этот горизонт, не заметит каких-либо изменений. Однако, попав внутрь черной дыры, выбраться обратно он уже не сможет.
Концентрация энергии, при которой происходит рождение черных дыр, возможна несколькими способами. Во-первых, это взрывы массивных звезд в конце их существования. При этом центральная часть звезды может сильно сжиматься, образуя черные дыры с массой порядка 10 солнечных масс и даже более. Такие черные дыры и звезды могут концентрироваться в центрах галактик за счет динамического трения. При этом образуются сверхмассивные чёрные дыры с массами от нескольких миллионов до нескольких миллиардов солнечных масс. По всей видимости, каждая уважающая себя галактика имеет такой объект. Современные наблюдения говорят о том, что существуют сверхмассивные черные дыры, которые родились еще в дозвездный период, когда Вселенной было всего около 600 млн лет. Теоретическая группа кафедры физики элементарных частиц НИЯУ МИФИ разрабатывает модель образования именно таких, первичных черных дыр. Возможно, именно эти объекты были зародышами формирования галактик, по крайней мере, некоторых из них.
Несмотря на свое название, черные дыры являются самыми яркими объектами во Вселенной. Вещество, падающее на них с ускорением, излучает электромагнитные волны самых различных длин. Но из-за того, что размеры черной дыры чрезвычайно малы (при массе, равной массе Земли, ее размер составлял бы несколько сантиметров), увидеть эту черную точку на фоне интенсивного излучения окружающего вещества кажется практически невозможным. И все-таки ученые сделали это! Получается, теория гравитации Эйнштейна работает и в чрезвычайно сильных гравитационных полях, а значит, мы получили её очередное подтверждение.
