Горизонт событий - это точка невозврата, сферическая область, окружающая зияющую пасть черной дыры, за которую ничто, даже свет, не может вырваться. Мы понятия не имеем, какие тайны лежат внутри, но мы знаем, что наша вселенная резко заканчивается на этой ужасающей границе в неизвестность.
Теперь, после двух десятилетий международного сотрудничества, некоторые из самых мощных радиотелескопов в мире захватили изображение горизонта событий сверхмассивной черной дыры. Таким образом, они доказали, что предсказания, вытекающие из общей теории относительности Эйнштейна, действительны даже в самой экстремальной космической среде.
Черная дыра на изображении скрывается в центре массивной эллиптической галактики Messier 87 (M87) в созвездии Девы, на расстоянии около 55 миллионов световых лет. Выпуск изображения был очень ожидаемым во всем мире и опубликован в нескольких исследованиях, опубликованных в журнале Astrophysical Journal Letters.
Сверхмассивные черные дыры диктуют эволюцию галактик, в которых они обитают, поэтому прямой взгляд на горизонт событий этого может открыть новое окно понимания того, как работают эти бегемоты. И этот чудовищный объект-настоящий образец: он имеет колоссальную массу 6,5 миллиардов солнц, втиснутых в горизонт событий размером почти в половину светового дня.
В горизонт событий M87
Несмотря на ее невероятные размеры и массу, ни один телескоп на планете не смог запечатлеть ее портрет. Это просто слишком далеко, чтобы решить. Чтобы исправить это, астрономы использовали метод, известный как очень длинная базовая интерферометрия, чтобы объединить коллективную наблюдательную мощность восьми самых мощных радиотелескопов в мире для выполнения этой работы. Телескоп горизонта событий (EHT) – это виртуальный телескоп шириной с нашу планету-и достаточно мощный, чтобы захватить первый проблеск одной из самых массивных черных дыр, которые, как известно, существуют.
"Мы сделали первый снимок черной дыры",-сказал директор проекта EHT Шеперд С. Доулман из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в своем заявлении. "Это экстраординарный научный подвиг, совершенный командой из более чем 200 исследователей".
Хотя черные дыры, ну, черные, если рядом с горизонтом событий есть какая-либо материя, экстремальное трение в релятивистской среде вырвет электроны из атомов, создавая мощный фейерверк. Вот почему первое изображение EHT показывает темный круг, окруженный ярким кольцом выбросов. Эти выбросы производятся сразу за горизонтом событий черной дыры, где чрезвычайно горячие газы, вращающиеся вокруг нее, нагреваются до нескольких миллиардов градусов Кельвина, а сам горизонт событий выглядит как силуэт темного диска на ярком фоне – особенности, которые подтверждают то, что физики-теоретики предсказывали в преддверии сегодняшнего дня.
"Противостояние теории с наблюдениями всегда является драматическим моментом для теоретика", - сказал член правления EHT Лучано Реццолла из Университета Гете, Германия, в заявлении ESO. "Было облегчением и источником гордости осознать, что наблюдения так хорошо соответствуют нашим предсказаниям".
Это, возможно, самый глубокий результат наблюдения EHT. Все теоретические предсказания того, что может увидеть EHT, основаны на рамках общей теории относительности Эйнштейна, теории, которая оказалась надежной с момента ее формулировки более 100 лет назад. Увидев это первое изображение, физики отметили, насколько точно реальность горизонта событий черной дыры соответствует предсказаниям общей теории относительности.
Новая эра астрономии черных дыр
Это первое изображение-просто первое.
Сотрудничество EHT продолжит наблюдение за M87 и второй целью, сверхмассивной черной дырой в центре нашей галактики, объектом массой 4 миллиона солнечных масс под названием Стрелец A*.
Нелогично, что, хотя Стрелец A* сравнительно близок (всего 25 000 световых лет, в 2000 раз ближе к нам, чем M87), у него есть другой набор проблем. Одна из проблем заключается в том, что, поскольку Стрелец A* меньше, его выбросы изменяются в более короткие сроки, чем чудовищная черная дыра M87, что затрудняет наблюдения. Кроме того, поскольку мы встроены в диск нашей галактики, который содержит много межзвездной пыли, сигнал EHT страдает от большего рассеяния, что затрудняет его разрешение. Поскольку большая часть межгалактического пространства между нами и M87 довольно пуста, рассеяние является меньшей проблемой.
Когда мы увидим Стрельца A*, еще предстоит увидеть, но теперь, когда технология, лежащая в основе EHT, доказана, наше понимание сверхмассивных черных дыр обязательно расцветет.
Полное раскрытие: автор Ян О'Нил работал с Университетом Ватерлоо над их пресс-объявлением и статьей, демонстрирующей Эйвери Бродерика, профессора Ватерлоо и Института периметра, а также члена команды EHT. Вы можете прочитать о работе Бродерика здесь
.
