Телескоп "Горизонт событий" снова пытается заглянуть в "невидимое".
Что происходит с нашей галактикой?
Астрономы давно подозревают, что на расстоянии 26 000 световых лет в созвездии Стрельца, скрываясь за облаками пыли и газа, окутывающими центр Млечного Пути, находится массивная черная дыра. В этой тьме миллионы звезд были отправлены в вечность, оставив после себя призрачное гравитационное поле и жестоко искривленное пространство-время. Никто не знает, куда ведет эта дверь и что, если что, находится по другую сторону.
Сейчас человечество готово получить возможность наиболее близко взглянуть на этот хаос. В течение последнего десятилетия международная группа из более чем 300 астрономов настраивала телескоп "Горизонт событий" - глобальную сеть радиообсерваторий - на Стрельца А* (произносится как А-звезда), слабый источник радиоволн - предполагаемую черную дыру - в центре нашей галактики. В четверг в 9 часов утра по восточному времени команда под руководством Шеперда Долемана, астронома из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, обнародует свои последние результаты на шести одновременных пресс-конференциях в Вашингтоне и по всему миру.
Команда решительно отказывается от общения с представителями СМИ. Но в апреле 2019 года эта же группа ошеломила мир, создав первое изображение черной дыры - сверхмассивного тора энергии в галактике Messier 87, или M87, который окружает пустота.
"Мы увидели то, что считали невидимым", - сказал тогда доктор Долеман. Теперь это изображение хранится в Музее современного искусства в Нью-Йорке.
По неосведомленным данным, сейчас команде удалось получить изображение Стрельца А*, нашего собственного пончика судьбы. Если команда доктора Шеперда снова увидела "невидимое", то это достижение многое расскажет о том, как устроена галактика и что происходит в ее тусклых недрах. Это также может стать хорошим предзнаменованием для следующего шага в работе. Доктор Долеман и его коллеги планируют добавить больше антенн к сети телескопов Event Horizon Telescope и снять фильм о черной дыре в Стрельце. Мир готов, как он любит говорить, к кино о черных дырах.
Страшный сон Эйнштейна
Черные дыры стали нежелательным следствием общей теории относительности Альберта Эйнштейна, которая объясняет гравитацию искривлением пространства и времени под действием материи и энергии, подобно тому, как матрас прогибается под спящим человеком.
Прозрение Эйнштейна привело к новой концепции космоса, в которой пространство-время может дрожать, изгибаться, рваться, расширяться, вихриться и даже исчезать навсегда в мареве черной дыры - образования с такой сильной гравитацией, что даже свет не может вырваться из нее.
Эйнштейн не одобрял эту идею, но сегодня известно, что Вселенная усеяна черными дырами. Многие из них являются останками мертвых звезд, которые разрушились сами по себе и просто продолжали существовать.
Но, похоже, в центре почти каждой галактики, включая нашу, есть черная дыра, которая может быть в миллионы или миллиарды раз массивнее нашего Солнца. Астрономы до сих пор не понимают, как эти сверхмассивные черные дыры стали такими большими.
Парадоксально, но, несмотря на свою способность поглощать свет, черные дыры являются самыми светящимися объектами во Вселенной. Материалы - газ, пыль, разрушенные звезды - которые попадают в черную дыру, нагреваются до миллионов градусов в плотном водовороте электромагнитных полей. Большая часть этих материалов падает в черную дыру, но некоторые вырываются наружу под действием огромного давления и магнитных полей.
Такие фейерверки, которые могут затмевать галактики в тысячи раз, можно наблюдать во всей Вселенной; когда их впервые заметили в начале 1960-х годов, их назвали квазарами. Их открытие заставило физиков и астрономов всерьез задуматься о существовании черных дыр.
Что привело к появлению таких бегемотов небытия, остается загадкой. Плотные морщины в первозданной энергии Большого взрыва? Звезды-монстры, которые разрушились и поглотили свое окружение на заре существования Вселенной?
Центр Млечного Пути совпадает со слабым источником радиошума под названием Стрелец А*. Астрономы, в том числе Андреа Гез из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Райнхард Гензель из Института внеземной физики Макса Планка, подсчитали, что то, что там находится, имеет массу 4,14 миллиона Солнц. Они получили эту оценку, отслеживая орбиты звезд и газовых облаков, вращающихся вокруг центра Млечного Пути, и измеряя их скорость на уровне одной трети скорости света. За свое достижение доктор Гензель и доктор Гез получили Нобелевскую премию по физике в 2020 году.
Если это не черная дыра, то ни Эйнштейн, ни кто-либо другой не знает, что это может быть.
Погоня за тенью
Доказать, что это черная дыра, - совсем другое дело.
Согласно исследованиям, которые восходят к работе 1967 года физика Джеймса Бардина, черная дыра в Стрельце, если бы она там была, должна выглядеть как призрачный темный круг среди дымки радиоволн. На расстоянии 50 миллионов миль в поперечнике эта полая тень казалась бы с Земли примерно такой же большой, как апельсин на Луне.
Астрономы пытались увеличить остроту своих телескопов, чтобы разглядеть тень этого апельсина. Но ионизированные электроны и протоны в межзвездном пространстве рассеивают радиоволны в пятно, которое скрывает детали источника. "Это все равно, что смотреть сквозь стекло душевой кабины", - сказал недавно доктор Долеман.
Чтобы глубже заглянуть в тень черной дыры, исследователям нужно было настроить свои радиотелескопы на более короткие волны, которые могли бы проникать сквозь дымку. И им нужен был более крупный телескоп.
В 2009 году доктор Долеман и его коллеги создали телескоп "Горизонт событий" - международную коллаборацию, в которую сегодня входят более 300 астрономов из 13 институтов. Сегодня в нем задействовано 11 различных радиотелескопов по всему миру, которые действуют согласованно, образуя телескоп размером с земной шар, как любит говорить доктор Долеман.
Телескоп назван в честь точки невозврата вокруг черной дыры. Команда добилась первого триумфа в апреле 2019 года, когда представила изображение черной дыры M87. В 2021 году члены команды уточнили свои данные, чтобы показать магнитные поля, закручивающиеся вокруг черной дыры, как ствол винтовки с тонкими канавками, выкачивающий материю и энергию в пустоту.
Стрелец А*, черная дыра в галактике Млечный Путь, является более трудной целью. Ее масса и размер меньше, чем у дыры М87, и поэтому она эволюционирует в тысячу раз быстрее. Черная дыра М87 почти не меняется в течение недельных наблюдений, а Стрелец А* меняет свой облик каждые пять минут. Задача кинематографа черных дыр будет заключаться в том, чтобы отделить то, что меняется, от того, что остается неизменным - отделить основную структуру черной дыры от материи, которая в ней движется.
Результаты могут быть впечатляющими и познавательными, говорит Жанна Левин, теоретик гравитации из Барнард-колледжа Колумбийского университета, которая не участвовала в проекте. "Мне еще не надоели фотографии черных дыр", - сказала она.
|