В 2019 году коллаборация EHT опубликовала первое изображение черной дыры — M87* в галактике M87. Сейчас, в 2022 году, доступно второе изображение — Стрельца А*. С первого взгляда изображения похожи, но между ними есть существенные различия. Обе черные дыры благоприятны для изучения и научных исследований.
Черные дыры настолько необычные объекты, что даже Альберту Эйнштейну было сложно поверить в их наличие. Гравитация этих объектов настолько сильна, что даже свет не может из них выйти, поэтому их нельзя увидеть прямо. Астрономы смогли сфотографировать черные дыры только благодаря радиотелескопам, которые регистрируют электромагнитные волны от газа, вращающегося вокруг черной дыры.
В 2019 году научное сообщество с радостью приняло первое в истории изображение черной дыры M87*. В 2022 году коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) представила второе изображение подобного объекта — Стрелец А* в центре нашего Млечного Пути.
Сравнение снимков, опубликованных EHT Collaboration, показывает сходство между ними. В обоих случаях ярко-оранжевое кольцо с более светлыми пятнами и красными областями окружают центральную темную тень. M87* и Стрелец A* кажутся размытыми и неопределенными, словно приглушенными. Хотя они выглядят одинаково, различий между ними нет большего.
В любом случае, сфотографировать обоих остается беспрецедентным событием. Ферьял Озель, член Научного совета EHT и профессор астрономии и физики в обсерватории Стюарда, говорит: Освещенное кольцо обрамляет абсолютную темноту, являясь очевидным указателем на черную дыру. Наш взгляд направлен к точке без возвращения. «.
В 2000 году Озель совместно с Димитриосом Псалтисом, профессором астрономии и физики из Аризоны и главным исследователем международного проекта Black Hole PIRE, опубликовал исследование. В статье, опубликованной в 2001 году, исследователи выявили M87* и Стрелец А* как две идеальные черные дыры, подходящие для фотографирования. Это послужило основой для создания обсерватории размером с Землю, известной ныне как Event Horizon Telescope.
Можно сказать, что обе дыры являются «Златовласками черных дыр«, — сказал Озел. «Окружение прекрасно, и потому нас видим его. Для астрофизиков таких, как Озель и Псалтис, черные дыры представляют собой естественные лаборатории, позволяющие проверять общую относительность. Возможность приблизиться к теории, объединяющей гравитацию с квантовой механикой – дилемме, которая до сих пор не решена.
Две чёрные дыры, почти одинаковые, но с существенными различиями.
M87* в 1500 раз массивнее, но в 2000 раз дальше от нас, чем Стрелец A*. По этой причине с неба они кажутся примерно одинакового размера. Несмотря на то, что выглядят почти одинаково, на самом деле совершенно разные.
Масса М87* равна шестнадцати миллиардам масс Солнца и обладает огромными размерами. Вся Солнечная система уместилась бы в горизонте событий этой черной дыры — точке невозврата. Стрелец A*, находящаяся всего в двадцати пяти тысячах световых лет от Земли, значительно меньше. Её масса составляет четыре миллиона солнечных масс, что позволяет ей разместиться на орбите Меркурия. Если бы эти две черные дыры были размещены в объективе фотоаппарата, то М87* заняла бы весь кадр, а Стрелец A* стала бы незаметна.
Объекты вселенной, чувствительные исключительно к силе гравитации.
Законы масштаба в природе устанавливают, что объекты с существенной разницей в размерах часто имеют различный внешний вид. Черные дыры же, сохраняя свой облик, изменяются при масштабировании.
Их абсолютная простота делает два изображения Стрелец A* и M87* столь важными. Фактически, это подтверждение тому, что до сих пор предсказывалось только теорией: похоже, что это единственные объекты, которые подчиняются лишь одному закону природы — гравитации.
«Появление кольца света с темной полосой посередине указывает на то, что это воздействие гравитации. — сказал Димитриос Псалтис. — Все это предсказано общей теорией относительности Эйнштейна, единственной теорией во вселенной, которая не обращает внимания на масштабы. Теория, которая говорит нам о компактных, очень массивных объектах, движущихся в космосе, искривляющих пространственно-временной континуум и вызывающих огромные гравитационные волны.
Ученые, сделав снимок небольшой черной дыры массой около 10 солнечных масс и сравнив его с M87* и Стрелец A*, всегда увидели бы красный «пончик» с темным ореолом в центре — тенью черной дыры. В любом направлении взгляд должен падать на «пончики», которые всегда должны быть похожи друг на друга. «, — сказал Псалтис.
На данный момент EHT не обладает достаточной разрешающей способностью для создания такого снимка. В настоящее время проводятся модернизации и строятся самые современные телескопы. К примеру, Square Kilometre Array в Южной Африке и Австралии станет крупнейшей в мире сетью радиотелескопов.
Много лет сотрудничество EHT изучает эволюцию черных дыр. Как меняется черная дыра в разные дни или годы? Сколько излучения она испускает на разных длинах волн? Что можно предсказать о ней, и как наблюдения помогают понять пространство вокруг черной дыры?