Новый метод оценки отклонения света гравитацией черных дыр может подтвердить наличие у Вселенной дополнительных измерений.

Искривление направления распространения излучения под действием мощного гравитационного поля — одно из известных следствий Общей Теории Относительности. Такие гравитационные линзы действительно наблюдаются во Вселенной и служат отличным практическим подтверждением справедливости выкладок Эйнштейна — как правило, они представляют собой такие массивные тела, как плотные галактики и целые их скопления. Например, знаменитый Крест Эйнштейна — изображение далекого квазара, искаженное при прохождении света в окрестностях лежащей между ним и нами галактики ZW 2237+030. Еще более совершенную картину гравитационной линзы можно увидеть в нашей заметке «Кольца, линзы и подковы».

Но такой же эффект гравитационной линзы должны оказывать и черные дыры — в том числе и сверхмассивная дыра, находящаяся в активном центре нашей галактики. Соответствующий анализ провели американские астрофизики Амитай Бин-Нан (Amitai Bin-Nun), Джастин Хури (Justin Khoury) и Рави Шет (Ravi Sheth). Амитай Бин-Нан рассказывает: «Мы обнаружили, что в том случае, если наша Вселенная описывается теорией, включающей дополнительные измерения, то излучение в окрестностях сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути будет интенсивнее, чем в том случае, если их нет».

Ученые оценили эффекты гравитационного линзирования на свет звезд, располагающихся непосредственно вокруг Стрельца A* — компактного источника радиоизлучения, который обычно связывают с черной дырой в центре Млечного Пути. Мощное влияние ее гравитации должно вносить заметные искажения в траекторию движения света от этих звезд, создавая иллюзию множественного изображения отдельных звезд — как в случае с Крестом Эйнштейна.

Ученые теоретически рассчитали положение и яркость этих «вторичных» иллюзорных изображений звезд. Показано, что яркость этих изображений должна быть переменной, и достигать максимума в те моменты, когда звезда оказывается на линии, соединяющей нас и Стрельца А* (но, конечно, позади черной дыры).

Кроме того, показано, что если описывать саму сверхмассивную черную дыру в уравнениях, базирующихся на модели Рэндалла-Сундрума, которая включает представление о пятимерной структуре Вселенной, «вторичное» изображение звезды S2, расположенной как раз в нужной области пространства, к 2018 г. будет на 44% более ярким, чем если измерений всего четыре. А значит, достаточно подготовить и провести точный эксперимент — и мы узнаем, наконец, ограничивается ли наше мироздание тремя пространственными и одним временным измерениями, или нет.

Все это стоит принять лишь с некоторыми оговорками. Как это обычно делается в подобных, сложнейших с математической точки зрения работах, ученые приняли ряд упрощений — скажем, относительно формы черной дыры в пятимерном пространстве, — а также отбросили некоторые запутывающие картину «детали» — такие, как вращение черной дыры. Да и вообще, пока трудно сказать, смогут ли наши наземные телескопы, учитывая огромную скученность в окрестностях центра галактики и мощность исходящего оттуда излучения, различить хотя бы вторичное изображение звезды. Не говоря уж о том, чтобы отделить нюансы его яркости от прочих факторов.

По пресс-релизу University of Pennsylvania