Может показаться банальным сказать, что Вселенная полна загадок. Но это правда.
Главными среди них являются такие вещи, как Темная материя, Темная энергия и, конечно, наши старые друзья - Черные дыры. Черные дыры могут быть самыми интересными из всех, и усилия по их пониманию и наблюдению за ними продолжаются.
Эти усилия будут предприняты в апреле, когда телескоп горизонта событий (EHT) попытается запечатлеть наше первое изображение черной дыры и горизонта событий. Целью EHT является не что иное, как Стрелец A, чудовищная черная дыра, которая находится в центре нашей Галактики Млечный Путь. Хотя EHT потратит 10 дней на сбор данных, фактическое изображение не будет завершено и будет доступно до 2018 года.
EHT - это не один телескоп, а множество радиотелескопов по всему миру, связанных между собой. EHT включает в себя суперзвезды астрономического мира, такие как Большой миллиметровый массив Atacama (ALMA), а также менее известные области видимости, такие как телескоп Южного полюса (SPT). Достижения в области очень длинной базовой интерферометрии (VLBI) сделали это можно соединить все эти телескопы вместе, чтобы они действовали как одна большая область размером с Землю.
Совокупная мощность всех этих телескопов очень важна, потому что, хотя цель EHT, Стрелец А, имеет в 4 миллиона раз больше массы нашего Солнца, он находится на расстоянии 26 000 световых лет от Земли. Это также только около 20 миллионов км в поперечнике. Огромный, но крошечный.
EHT впечатляет по ряду причин. Чтобы функционировать, каждый из компонентных телескопов откалиброван с атомными часами. Эти часы показывают время с точностью до триллионной доли секунды в секунду. Для этого потребуется целая армия жестких дисков, и все они будут доставлены через реактивный лайнер в обсерваторию Хейстек в Массачусетском технологическом институте для обработки. Для такой обработки требуется так называемый сетевой компьютер, который представляет собой виртуальный суперкомпьютер, состоящий из 800 процессоров.
Но как только EHT сделает свое дело, что мы увидим? То, что мы можем увидеть, когда наконец получим это изображение, основано на работе трех громких имен в физике: Эйнштейна, Шварцшильда и Хокинга.
Когда газ и пыль приближаются к черной дыре, они ускоряются. Они не просто немного ускоряются, они много ускоряются, и это заставляет их излучать энергию, которую мы можем видеть. Это будет полумесяц на изображении выше. Черная капля была бы тенью, отбрасываемой на свет самой дырой.
Эйнштейн точно не предсказал существование Черных дыр, но его теория общей теории относительности сделала. Именно работа одного из его современников, Карла Шварцшильда, на самом деле показала, как может работать черная дыра. Перенесемся в 1970-е годы и к работе Стивена Хокинга, который предсказал то, что известно как излучение Хокинга.
Взятые вместе, эти три дают нам представление о том, что мы могли бы увидеть, когда EHT наконец соберет и обработает свои данные.
Общая теория относительности Эйнштейна предсказала, что сверхмассивные звезды будут искривлять пространство-время настолько, что даже свет не сможет их избежать. Работа Шварцшильда была основана на уравнениях Эйнштейна и показала, что черные дыры будут иметь горизонты событий. Никакой свет, излучаемый изнутри горизонта событий, не может достичь внешнего наблюдателя. И излучение Хокинга - это теоретическое излучение черного тела, которое, по прогнозам, будет выпущено черными дырами.
Сила EHT поможет нам прояснить наше понимание черных дыр. Если мы видим то, что мы думаем, мы увидим, это подтверждает Теорию Общей Относительности Эйнштейна, теорию, которая была подтверждена снова и снова. Если EHT видит что-то еще, то, чего мы вообще не ожидали, то это означает, что Общая теория относительности Эйнштейна ошиблась. Не только это, но это означает, что мы не понимаем гравитации.
В кругах физиков говорят, что делать ставки против Эйнштейна никогда не бывает умно. Он был снова и снова доказан. Чтобы узнать, был ли он снова прав, нам придется подождать до 2018 года.
