Вчені отримали перше в історії фото чорної діри: чому це важливо
«Уявіть, що ви з Землі намагаєтеся сфотографувати апельсин, який лежить на Місяці», — приблизно так описала зйомки чорної діри учасниця міжнародної групи дослідників, які 10 квітня оприлюднили перше в історії фото чорної діри.
Проект під назвою Event Horizon Telescope (Телескоп горизонту подій, EHT) використав вісім радіотелескопів, розташованих на 3 континентах світу, аби сфотографувати чорну діру в центрі галактики Messier 87 (M87), в сузір'ї Діви, на відстані близько 55 мільйонів світлових років від Землі.
Ця чорна діра вважається однією з найважчих серед відомих вченим, її маса перевищує масу Сонця у 6,5 мільярдів разів, вона має діаметр близько 40 мільярдів кілометрів, астрономи жартома називають її «монстром» та «чемпіоном у важкій вазі». У чому полягає важливість цього фото, з’ясовувало Громадське.
Що побачили вчені
Якщо бути точними, науковцям вдалося сфотографувати не саму чорну діру, а її «тінь» — те, як діра виглядає на тлі диска з яскравої і розпеченої матерії, яка її оточує. Ця матерія складається з газу. Але сама чорна діра — це частина простору-часу, яка, за своєю природою, не може бути помітна: вона має настільки потужну силу гравітації, що її не може покинути жоден об'єкт, навіть світло. Словом, чорна діра затягує все, що у неї потрапляє, обрамляючись лише «горизонтом подій» — так званою межею, точкою неповернення.
Як «фотографували»
Безпосередньо спостереження за чорною дірою тривали кілька діб у квітні 2017 року. При цьому астрофізикам пощастило: в усіх точках планети, де розташовані обсерваторії, була хороша погода.
Учасники проекту спочатку планували отримати зображення надмасивної чорної діри в ядрі Чумацького Шляху. Ця чорна діра, що має назву «Стрілець А*», відносно мала: її маса перевищує сонячну всього у 4 мільйони разів. Втім, команда науковців вирішила піти далі та дослідити чорну діру в галактиці M87, оскільки вона є однією з найбільших та найближче розташованих до Землі. Крім того, за нею виявилося значно простіше спостерігати, ніж за «Стрільцем А*».
Фото чорної діри отримали не за допомогою оптичного телескопа, а завдяки інтерферометрії — процесу, який поєднує дані одночасного спостереження з декількох радіотелескопів. Астрономи залучили шість обсерваторій у Мексиці, США (штати Аризона та Гаваї), Чилі та Іспанії, та спрямували вісім потужних радіотелескопів у центр галактики M87. Зібрані одночасно дані потім дослідили, об'єднали і отримали довгоочікуване зображення.
Випереджаючи час
Як пояснив Пол Херц, директор астрофізичного відділу у штаб-квартирі NASA у Вашингтоні, ще кілька років тому вчені вважали, що для цього дослідження їм доведеться побудувати дуже великий космічний телескоп.
«Але завдяки тому, що радіотелескопи по всьому світу працювали злагоджено, як один інструмент, команда EHT досягла цього на десятиліття раніше», — пояснив науковець.
Ейнштейн мав рацію
Оприлюднене вченими зображення чорної діри фактично підтверджує теорію гравітації та загальну теорію відносності, запропоновану Альбертом Ейнштейном у 1915 році: саме вона передбачала існування чорних дір. Про це Громадському розповів Богдан Гнатик, український вчений-астрофізик, доктор фізико-математичних наук, провідний науковий співробітник Астрономічної обсерваторії КНУ імені Тараса Шевченка.
Чорні діри донедавна існували як гіпотетичні об’єкти. Лише в останні 10-15 років вчені-астрофізики дозволяли собі заявляти про їхнє існування, оскільки доводили це експериментально. Адже чорна діра — це об’єкт, наявність якого не можна підтвердити «матеріально».
До прикладу, відкривши нову планету, можна запустити на неї супутник, взяти проби ґрунту і доправити на Землю. З чорною дірою так зробити не можна, пояснює Гнатик: це частина простору-часу, з якої до нас сигнали не доходять. Ми можемо отримувати сигнал лише з околу чорної діри — так званого горизонту подій, що, власне, і зробили вчені.
«Вперше нам вдалося зазирнути так близько, до самого горизонту подій, до так званої поверхні чорної діри, і знову ж таки підтвердити, що загальна теорія відносності Ейнштейна — справедлива, такі об’єкти є, і їхні властивості справді відповідають рисам, які передбачає загальна теорія відносності. Виявляється, ейнштейнівська теорія витримує всі тести і залишається правильною», — пояснив астрофізик.
Чи важливе саме візуальне зображення?
Ні. Як пояснив науковець, чогось «якісно нового» це відкриття не принесло. Адже вчені і раніше моделювали вигляд та будову чорних дір, а тепер лише підтвердили попередні моделювання.
«Фото нам реально показало, що є насправді. Грубо кажучи, ви зараз взяли кращий мікроскоп і побачили більш детально, скажімо, клітину», — розповів вчений.
Донині найбільш детальним зображенням чорної діри в масовій культурі вважається образ чорної діри «Гаргантюа», відтворений у голлівудській стрічці «Інтерстеллар». За її візуалізацію відповідав американський астрофізик Кіп Торн, який отримав Нобелівську премію за відкриття гравітаційних хвиль.