Несмотря на невидимость чёрных дыр, их местоположение можно определить по области неба, которая остаётся тёмной на фоне других ярких источников. Такое пятно называют тенью чёрной дыры (black hole shadow). Размеры теней чёрных дыр на космологических расстояниях (миллиарды световых лет) исследовали сотрудники ИКИ РАН. Полученные результаты можно использовать для определения космологических параметров и уточнения модели эволюции Вселенной.
Основная проблема в наблюдении тени чёрной дыры — её крайне малый угловой размер. Но в работе сотрудников ИКИ РАН изучаются тени чёрных дыр на космологических расстояниях — в миллиарды световых лет. На таких дистанциях лучи из окрестности чёрной дыры искривляет расширение Вселенной. В результате видимый угловой размер тени чёрной дыры увеличивается до уровня, достаточного для наблюдения в телескопы следующего поколения. Например, космическая обсерватория Джеймса Уэбба и российская «Миллиметрон» имеют на порядок более высокое угловое разрешение, чем необходимо для обнаружения таких объектов.
Сотрудники ИКИ РАН Геннадий Бисноватый-Коган и Олег Цупко получили связь ожидаемого углового размера тени с красным смещением. Оно обычно используется для измерения удалённости объекта в расширяющейся Вселенной (чем больше красное смещение спектра, тем больше расстояние до объекта). Ими было показано, что в определённых условиях размер тени чёрной дыры на большом красном смещении может быть сравним с размером тени чёрной дыры в центре нашей Галактики, то есть вполне наблюдаем для измерения нужных характеристик. На основе полученной корреляции учёные предложили использовать тень чёрной дыры в качестве ещё одной «стандартной линейки» в космологии (standard ruler). Их научная статья была недавно опубликована в журнале Classical and Quantum Gravity.
«Стандартной линейкой» в космологии называются астрономические объекты с известным расстоянием до них. Измеряя видимый угловой размер этого объекта на небе, можно определить расстояние от него до Земли. Например, использование сверхновых типа Ia позволило обнаружить ускоренное расширение Вселенной и привело к открытию темной энергии. В случае с тенью черной дыры, ее линейный размер определяется массой чёрной дыры. Поделив его на наблюдаемый угловой размер тени, можно определить и расстояние до самой чёрной дыры. Также расстояние до чёрной дыры можно вычислить по красному смещению спектра излучения из окрестностей чёрной дыры. Раз у нас есть два способа изменения, полученные данные можно сравнить, если они совпадут — используемая нами космологическая модель правильная. Если результаты разойдутся, то потребуется скорректировать параметры модели.