Учёным впервые удалось сфотографировать чёрную дыру. А точнее – её тень

10 апреля 2019 года произошло поистине историческое событие в науке: была впервые непосредственно сфотографирована черная дыра, а точнее – ее тень.

Данное событие явилось результатом использования последних достижений науки и техники, а также успешного международного взаимодействия ученых. Что же удалось заснять и как?

Для начала, что такое черная дыра? Как где-то было сказано: это самые известные неизвестные объекты Вселенной. Согласно теории, черные дыры образуются в результате смерти (взрыва и последующего «схлопывания») массивных звезд.

В ХХ веке было доказано: чем массивнее тело, тем сильнее оно притягивает окружающие тела, и тем больше искривляет пространство вокруг себя. Более сильное притяжение объекта заставляет тела, желающие «сбежать» из его окрестностей, развивать бóльшую скорость. В случае Земли – это 11 км/с, в случае Солнца – 617 км/с, в случае же черных дыр эта скорость превышает скорость света – максимально возможную скорость перемещения во Вселенной.

То есть выходит, что даже свет не может покинуть такой объект, поэтому дыра «черная». А «дырой» она является потому, что искривление пространства вокруг настолько массивных объектов достигает такой величины, что, можно образно сказать, образуется «разрыв» пространства.

Для того, чтобы какой-либо объект стал черной дырой (а ею может стать что угодно), его массу надо сжать до определенного, очень маленького объема (граница того самого объема, «поверхность» черной дыры, называется «горизонтом событий»).

В случае земного шара это размер вишни, в случае Солнца – шар, диаметром 6 км. И чем массивнее объект, тем большего размера будет черная дыра. Черные же дыры в центрах галактик имеют колоссальные размеры в миллионы и миллиарды километров. 

Что снимали? Для съемки была выбрана одна из самых массивных и огромных черных дыр в известной Вселенной – черная дыра в галактике М87.

Галактика М87

Hole2

Эта черная дыра содержит в себе около 6 миллиардов масс Солнца (6 триллионов триллионов триллионов тонн) и находится на расстоянии 55 млн. световых лет от нас (550 миллиардов миллиардов километров). И, хотя, размер самой черной дыры огромен, огромно и расстояние до нее. А значит и инструмент, в который ее можно заснять должен быть внушительным. Настолько внушительным, что в построенном варианте он бы развалился под собственным весом. И тут на помощь пришли современные достижения техники.

Чем снимали? Для наблюдения были использованы соединенные в единую сеть 8 самых больших радиотелескопов, находящихся на разных континентах. В результате получился единый инструмент, названный Телескопом Горизонта Событий, эквивалентный радиотелескопу с диаметром 12 000 км. Разрешение, получающееся на данной установке, позволило бы читать газету с расстояния 6 000 км.

Схема расположения составляющих Телескопа Горизонта Событий

Hole3

Что же удалось заснять? Как было сказано выше, сама черная дыра ничего не излучает, но при этом сильно притягивает к себе вещество. Это самое вещество, перед тем как «провалиться» в дыру, очень сильно разогревается и начинает сильно «светиться». Именно это вещество и «тень» черной дыры на нем и удалось снять.

Что это дало? Ну, во-первых, это событие доказало реальность черных дыр, а во-вторых подтвердило то, что наши представления о данных экзотических объектах верны. В дальнейшем будут производится подобные наблюдения черных дыр в других галактиках, к Телескопу Горизонта Событий будут подключаться новые инструменты, тем самым увеличивая его разрешающую способность.

В общем, «о сколько нам открытий чудных» готовит будущее.

Изображения:

1. Полученное изображение черной дыры.

2. Галактика М87, в центре которой находится сфотографированная черная дыра

3. Схема расположения составляющих Телескопа Горизонта Событий.