Як отримали перше зображення чорної діри

Побачити чорну дірку у звичайні телескопи неможливо: ці об’єкти надто далекі від нас та їхнє випромінювання надто слабке. Щоб отримати зображення чорної дірки, знадобився б супертелескоп розміром із Землю. Але вчені з міжнародної команди Event Horizon Telescope (Телескоп горизонту подій) змогли досягти того ж результату за допомогою цілої мережі наземних телескопів, найточніших приладів та сучасних алгоритмів обробки даних. Розповідаємо, як вони це зробили.

Це об’єкт колосальної щільності та маси. За законами теорії відносності, що масивніше об’єкт — то сильніше його гравітаційне поле. У чорної дірки воно таке сильне, що навіть частинки світла не можуть відірватися від її поверхні. Тому “спіймати” такий космічний об’єкт у звичайний телескоп не вдавалося.

Багато років вчені сумнівалися, чи існують чорні дірки насправді. Їх знаходили лише за непрямими ознаками, наприклад, траєкторіями руху інших космічних тіл. Лише у 2019 році, завдяки сучасним технологіям, їм нарешті вдалося отримати зображення однієї з них.

Як отримали перше зображення чорної діри

Чорна діра на цьому зображенні знаходиться за 55 світлових років від нас, в галактиці M87. І ми вже писали про цей знімок тут. Намагатися отримати такий знімок — все одно що зняти апельсин, що лежить на Місяці, перебуваючи на Землі. Для цього потрібно дуже велика кутова роздільна здатність, тобто здатність оптичної системи розрізняти точки поверхні, що зображається. Знадобився б дзеркальний телескоп планетарних масштабів, та ще й виведений у космос.

На щастя, вчені вигадали, як досягти тієї ж мети за допомогою мережі телескопів у різних місцях планети. Кожен із них реєстрував частину випромінювання від об’єкта, потім отримані дані обробляв суперкомп’ютер, а математичні алгоритми заповнювали прогалини у яких. Те, що ми бачимо на картинці – це диск із гарячої плазми, який обертається навколо дірки. Насправді його колір не помаранчевий, а скоріше білий. Вчені обрали цей колір, щоб краще показати різні ступені яскравості. Звичайно, робота кількох команд вчених не зводилася до того, щоб здобути одну гарну картинку. Даних дуже багато, вони досі обробляються і дозволяють робити нові відкриття. Наприклад, нещодавно на основі тієї ж інформації вдалося виміряти поляризацію речовини поблизу дірки. Це допомагає краще зрозуміти, наприклад, як чорні дірки ростуть і випромінюють струмені енергії – джети. Наразі такі ж дослідження плануються і для інших чорних дірок, у тому числі у нашій галактиці.