Подтверждает ли фото чёрной дыры Общую теорию относительности и фото ли это?

Решение сложнейших задач сподвигает людей, этим занимающихся, на самые разнообразные ухищрения, что в итоге приводит к развитию техники и технологий. Так, одно из самых яркий сравнений попытки получить фото чёрной дыры, на мой взгляд, – стремление сфотографировать мяч для гольфа на поверхности Луны при помощи очень хорошего фотоаппарата. Это кажется невозможным. Но 200 человек решили, что можно сделать то, что считается невозможным. И сделали.

Человеком, сделавшим так, чтобы усилия всех остальных не пропали даром, оказалась аспирантка MIT Кэти Боуман, разработавшая алгоритм для визуализации полученных данных. Без неё было бы лишь огромное количество данных, понятных только специалистам.

О самом алгоритме читайте на моём втором канале. В этой статье вы найдёте и ссылки на релизные публикации с подробной информацией о работе в целом и алгоритме в частности.

Я уже писал, что наблюдение чёрной дыры в центре галактики M87 (как и в центре нашей галактики) потребовало бы наличие телескопа с апертурой порядка 10 000 километров, то есть практически равной диаметру Земли.

Что мы видим и является ли это изображение фотографией?

Видим мы так называемую тень чёрной дыры – кольцевую структуру, состоящую из вещества, падающего на чёрную дыру, разогретого и потому светящегося. Тёмное пятно в середине – не сама чёрная дыра, а зона ниже последней устойчивой орбиты, с которой фотоны ещё могут вырваться в нашу сторону. Сам предел горизонта событий несколько меньше, но его мы уже не видим.

То, что было представлено общественности, является радио изображением. Есть ли разница между изображением, полученным, путём наблюдения длин волн в видимом и радио диапазонах? Нет. И световые, и радиоволны – это электромагнитные волны. Просто из-за разницы во взаимодействии с веществом мы по-разному их фиксируем. Так что да, нам показали именно фотографию тени чёрной дыры.

Почему снимок мутный?

На сегодняшний день в коллаборацию EHT входят всего 8 телескопов на Гавайях, в США, Испании, Мексике, Чили и на Южном полюсе. Грубо говоря, это как если бы было всего несколько пикселей.

Из презентации Кэти Боуман на TED в 2017 году.
Из презентации Кэти Боуман на TED в 2017 году.

При учёте вращения планеты окно наблюдения становится шире, хоть и не намного.

Из презентации Кэти Боуман на TED в 2017 году.
Из презентации Кэти Боуман на TED в 2017 году.

Поэтому, несмотря на объём данных в миллионы гигабайт, девушка по праву называла его «скудным, зашумленным и ограниченным».

Представленное изображение было получено сетью телескопов, способных захватывать длину волны вплоть до одного миллиметра. Цель проекта сначала спуститься до 0,87 миллиметра, что позволит повысить четкость будущих снимков на 13 процентов, а затем выйти за пределы размеров планеты, подключив космические телескопы, что позволит в итоге достичь главной цели — заснять сверхмассивную чёрную дыру в центре Млечного Пути (Стрелец А*). Дело в том, что чёрная дыра в центре нашей галактики, во-первых, непрерывно вращается, из-за чего его изображение меняется каждые пару часов, а у EHT, скажем так, слишком длинная выдержка (порядка 12 часов). Во-вторых, Стрелец А* скрыт от нас, как экраном, рассеивающим электромагнитные волны облаком.

__________

Подписывайтесь на мой второй канал, где я буду публиковать накопившийся материал о технологиях.

А также не забывайте про канал в Telegram, уютный чатик для дискуссий на научные темы и канал в YouTube.

__________

Подтверждена ли Общая теория относительности?

Да, полученное изображение практически полностью повторяет модельные изображения, полученные на основе Общей теории относительности. Но наука тем и хороша, что всё и всегда подвергает сомнению. Доказать, что только чёрная дыра может выглядеть вот так, достаточно непросто. Почти наверняка будут выходить публикации с различными альтернативными версиями.

Поэтому, да, на сегодняшний день, это самое очевидное доказательство существования чёрных дыр, но это лишь начало. Нас ждут изучение их свойств, последующие проверки ОТО, её работы и, вероятно, квантование гравитации.