В прошлом году исследователи впервые «услышали» черные дыры, обнаружив гравитационные волны, образовавшиеся после столкновения двух таких объектов. Теперь же они хотят воочию увидеть черную дыру, или хотя бы ее силуэт.
Мощный радиотелескоп поможет ученым увидеть черную дыру

В следующем месяце, астрономы собираются использовать радиотелескопы по всему земному шару, чтобы создать эквивалент единого «планетарного» инструмента, который позволит им получить изображения черных дыр путем подсветки огромного облака газа и звездного вещества, которое вращается вокруг них. Их цель — сверхмассивная черная дыра в центре Млечного пути, известная как Стрелец А* (Sgr A*), а также еще более массивный объект в соседней галактике М87.

Более ранние наблюдения с использованием Event Horizon Telescope (EHT) дали весьма интригующие результаты, однако в том месте, где на фотографии должны были быть черные дыры, остались безликие пятна. Впервые за этот год, EHT получит поддержку от лабораторий в Чили и Антарктиде, и эта дополнительная мощность поможет ему повысить разрешение изображения. Астрономы надеются увидеть, как черные дыры собирают плавающий вокруг них газ в плотные структуры и извергают длинные струи звездного вещества. Они также надеются наметить фокус и форму горизонта событий и проверить то, работает ли общая теория относительности Альберта Эйнштейна в таких экстремальных условиях.

EHT сможет захватить цель лишь раз в году, при условии хорошей погоды и того положения, при котором обе черные дыры хорошо видны в обсерваториях по всему земному шару. В этом году команда будет наблюдать за небом в течение 5 ночей из 10-дневного рабочего «окна» в период с 5 по 14 апреля. Затем начнется работа по интенсивной обработке данных, которая может занять год или даже больше, в зависимости от результатов съемок. Директор EHT, Шен Дольман из обсерватории MIT в Вестфорде шутит, что это «удовольствие, отложенное на длительный срок, которое будет вознаграждено в квадрате».

Визуализация черных дыр является сложной задачей не только потому, что их интенсивная сила притяжения захватывает даже фотоны света. Основная проблема заключается в том, что эти объекты на удивление малы: Sgr A* обладает массой четырех миллионов Солнц (!), но ее горизонт событий составляет всего 24 миллиона километров в поперечнике, что всего в 17 раз шире Солнца. Для того, чтобы увидеть что-то настолько маленькое (по космическим меркам) на расстоянии 26 000 световых лет от нас, требуется телескоп воистину глобальной мощности.

В оптическом диапазоне волн, черная дыра скрыта от нас пеленой пыли и газа, затемняющей сердце галактики. Радиоволны пройдут сквозь нее гораздо легче, но даже им до сих пор мешают ионизированные газовые облака. Лучшие телескопы, чувствительные к кратчайшим (миллиметровой длины) радиоволнам были разработаны лишь за последние несколько десятилетий. В начале 2010-х, Дольман и другие исследователи, работающие на EHT, начали проверять идею с такой аппаратурой на Гавайях, в Калифорнии и Аризоне. Позже они расширили массив, чтобы включить в него знаменитый Large Millimeter Telescope из Мексики. В результате было получено приемлемое изображение черной дыры из M87, но понять, как именно черные дыры закручивают и нагревают газовые облака, ученые до сих пор так и не смогли.

Однако чтобы увидеть сам горизонт событий, EHT должен стать еще мощнее. За несколько лет он вырос из плохо финансируемой авантюры в проект международного значения, поддерживаемый 30 крупными научными учреждениями в 12 странах. В следующем месяце к нему подключат итальянский телескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) в Чили, что на несколько порядков повысит чувствительность EHT.

Вы можете более подробно ознакомиться со стратегией и планами астрономов в обзорной статье на портале журнала Science.