В течение десятилетий ученые считали, что сверхмассивные черные дыры (SMBH) находятся в центре больших галактик. Эти изгибающие реальность точки в космосе оказывают чрезвычайно сильное влияние на все окружающие их вещи, потребляя материю и выплевывая огромное количество энергии. Но, учитывая их природу, все попытки их изучения ограничивались косвенными методами.
Все изменилось, начиная с среды, 12 апреля 2017 года, когда международная команда астрономов получила первое в истории изображение Стрельца А *. Используя серию телескопов со всего земного шара - в совокупности известный как телескоп Горизонт событий (EHT) - они смогли визуализировать таинственный регион вокруг этой гигантской черной дыры, из которого материя и энергия не могут вырваться - то есть горизонт событий.
Это не только первый раз, когда был изображен этот загадочный регион вокруг черной дыры, но и самое экстремальное испытание теории относительности Эйнштейна из когда-либо предпринятых. Он также представляет собой кульминацию проекта EHT, который был создан специально с целью непосредственного изучения черных дыр и улучшения нашего понимания их.
С тех пор как он начал собирать данные в 2006 году, EHT посвятил себя изучению Sagitarrius A *, поскольку он является ближайшим SMBH в известной Вселенной, расположенном примерно в 25 000 световых лет от Земли. В частности, ученые надеялись определить, окружены ли черные дыры круглой областью, из которой материя и энергия не могут вырваться (что предсказывается общей теорией относительности), и как они накапливают материю на себя.
Вместо того, чтобы составлять единый объект, EHT опирается на всемирную сеть радиоастрономических установок на четырех континентах, каждый из которых посвящен изучению одной из самых мощных и таинственных сил во Вселенной. Этот процесс, посредством которого широко распространенные радиопередачи со всего мира подключаются к виртуальному телескопу размером с Землю, известен как очень длинная базовая интерферометрия (VLBI).
Как сказал в интервью AFP Майкл Бремер - астроном Международного исследовательского института радиоастрономии (IRAM) и руководитель проекта телескопа Event Horizon:
«Вместо того, чтобы построить телескоп, такой большой, что он, вероятно, рухнет под собственным весом, мы объединили восемь обсерваторий, как куски гигантского зеркала. Это дало нам виртуальный телескоп размером с Землю - диаметр около 10000 километров (6200 миль) ».
В общем, сеть включает в себя такие инструменты, как Большой миллиметровый / субмиллиметровый массив Atacama (ALMA) в Чили, Смиллиметровый телескоп Аризонской радиообсерватории, 30-метровый телескоп IRAM в Испании, Большой миллиметровый телескоп Альфонсо Серрано в Мексике, Южный полюсный телескоп в Антарктиде, а также телескоп и субмиллиметровый массив Джеймса Клерка Максвелла в Мауна-Кеа, Гавайи.
С этими массивами сеть радио-блюдо EHT является единственной достаточно мощной, чтобы обнаружить свет, испускаемый, когда объект исчезнет в Стрельце А *. И с шести вечеров - со среды 5 апреля по вторник 11 апреля - все его массивы были обучены в центре нашего Млечного Пути, чтобы сделать именно это. К концу пробега международная команда объявила, что сделала первый снимок горизонта событий.
В итоге было собрано около 500 терабайт данных. Эти данные теперь передаются в обсерваторию Хейстек в Массачусетсе, где они будут обрабатываться суперкомпьютерами и превращаться в изображение. «Впервые в нашей истории у нас есть технологическая возможность детально наблюдать черные дыры», - сказал Бремер. «Изображения будут появляться, когда мы объединяем все данные. Но нам придется подождать несколько месяцев, чтобы получить результат ».
Одной из причин ожидания является тот факт, что записанные данные, полученные с помощью телескопа Южного полюса, могут быть собраны только тогда, когда в Антарктиде начнется весна - что произойдет не раньше октября 2017 года. Таким образом, до 2018 года публика не сможет полюбоваться теневой областью, которая окружает Стрельца А *, и не ожидается, что первое изображение будет полностью четким.
Как Хейно Фальке - астроном из Университета Radbound, который сейчас возглавляет Научный совет EHT (и был тем, кто предложил этот эксперимент двадцать лет назад) - объяснил в пресс-релизе EHT перед проведением наблюдения:
«Это задача сделать что-то, чего раньше никогда не пытались. Это начало приключенческого путешествия к черной дыре ... Однако я думаю, что нам нужно больше наблюдательных кампаний и, в конечном счете, больше телескопов в сети, чтобы создать действительно хорошее изображение ».
Несмотря на ожидание и тот факт, что для того, чтобы мы смогли впервые взглянуть на черную дыру, потребуются повторные попытки, у нас еще есть много поводов для празднования. Это было не только первое, что он долго делал, но оно также представляет собой огромный шаг к пониманию одной из самых могущественных и таинственных сил природы.
Со временем изучение черных дыр может позволить нам окончательно решить, как взаимодействуют гравитация и другие фундаментальные силы Вселенной. В конце концов, мы сможем постичь все существование как единое унифицированное уравнение!
