Сегодня большинство астрономов считает, что в центре всех галактик обитают сверхмассивные черные дыры — объекты массой в миллионы и миллиарды Солнц, непрерывно захватывающие и поглощающие материю, часть которой “пережевывается” черной дырой и выбрасывается в виде джетов — тонких пучков плазмы, разогнанной до околосветовых скоростей.
В Млечном Пути и в ряде других галактик эта черная дыра находится в спячке, и джеты у нее отсутствуют. Ученые достаточно долгое время пытаются понять, когда она “заснула”, насколько активной была в прошлом и как эта активность влияла на жизнь звезд в центре Галактики и на ее окраинах.
Эту тайну Фальке и его коллеги пытаются раскрыть при помощи интерферометра Event Horizons Telescope, в рамках которого недавно были объединены мощности самых чувствительных радио-обсерваторий мира в Чили, Испании, Калифорнии, в Аризоне, на Гавайских островах и даже на Южном полюсе Земли.
Главная цель этого проекта, как можно понять из его названия, заключается в том, чтобы подобраться к горизонту событий черной дыры Sgr A*, расположенной в центре Млечного Пути, и всесторонне изучить ее свойства, в том числе сфотографировать ее тень. Аналогичные наблюдения ученые вели за галактикой М87, расположенной в созвездии Девы.
Так ученые называют особую область пространства в окрестностях черной дыры, где будет возникать своеобразное отражение ее горизонта событий благодаря эффекту гравитационного линзирования. По сравнению с размерами диска аккреции Sgr A* — “бублика” из перемолотой материи, которую постепенно поглощает черная дыра, — она будет очень небольшой, но ее можно увидеть.
Как предсказывает теория относительности, тень черной дыры будет похожа на темный круг, окруженный полумесяцем из яркого света, однако далеко не все ученые согласны с подобным предсказанием. Наблюдения EHT помогли разрешить эти споры: предсказания Эйнштейна полностью подтвердились.
Объединение мощностей телескопов позволяет ученым достичь разрешения, превышающего чувствительность “Хаббла” в тысячу раз. Четыре года назад к этому проекту подключились два чилийских телескопа: микроволновая обсерватория APEX и его “большая сестра” ALMA.
Это позволило ученым получить первые данные по самым ближайшим окрестностям черной дыры и изучить структуру тех ее областей, где рождаются джеты и связанные с ними пучки радиоизлучения. Сейчас они объединили все накопленные данные и получили первое изображение тени черной дыры в центре галактики М87. Снимки и данные были опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.
Чуть раньше эти снимки показали, что источники электромагнитных волн, окружающие черную дыру, имеют асимметричную структуру, что стало крайне неожиданным открытием для многих теоретиков, считавших, что весь диск аккреции — бублик из “пережеванной” материи — участвует в рождении джетов и пучков радиоизлучения.
Пока разрешение EHT не позволяет сказать, какую именно форму имеет этот активный регион и с какой скоростью он вращается. Пока ученые предполагают, что он может быть похож или на кольцо неправильной формы, вращающееся по часовой стрелке, или на своеобразную перекошенную гантель, в центре которой находится черная дыра.
Анализ данных, собранных EHT в прошлом году, как надеются ученые, поможет понять, какая из этих двух идей ближе к истине, и расскажут нам о том, меняется ли форма “бублика” или “гантели” с течением времени. Все это поможет найти ответ на главную загадку черных дыр — как рождаются джеты и что заставляет их разгоняться до околосветовых скоростей.