Міжнародна команда радіоастрономів оголосила сьогодні (10 квітня) перше крупне зображення чорної діри.
Це надмасивна чорна діра в центрі галактики Діва А (її також називають Мессьє 87 або М87), і вона настільки велика - така широка, як і вся наша Сонячна система - що навіть за 53 мільйони світлових років вона виглядає на небі великою як Стрілець А *, менша, але все-таки надмасивна чорна діра в центрі нашої власної галактики. Це оголошення є першим результатом зусиль, розпочатих у квітні 2017 року, за участю кожного великого радіотелескопа на Землі - спільно названого телескопом "Горизонт події".
Отже, якщо ці об’єкти такі величезні, а телескопи вже були там, чому вчені з'ясували, як зобразити їх лише нещодавно? І як тільки вони це зрозуміли, чому для створення зображення знадобилося два роки?
Відповісти на перше питання просто: Чорні діри такого розміру дуже рідкісні. Вважається, що кожна велика галактика має лише одну в центрі. Вони, як правило, досить темні, оповиті хмарами щільної матерії та зірок. І навіть найближчий, у нашій власній галактиці, знаходиться за 26000 світлових років від Землі.
Але новий образ не виявляє перше світло, яке люди виявили із чорної діри. (І зображення зроблене не від світла, як ми зазвичай його уявляємо; електромагнітні хвилі, які помітив телескоп, - це дуже довгі радіохвилі. Якби ви були ближче до чорної діри, ви б побачили і тінь видимого світла.)
Ще в 1931 році, за даними обсерваторії та планетарію Арма, фізик Карл Янський зауважив, що в центрі Чумацького Шляху є яскрава точка активності радіохвиль. Зараз фізики сильно підозрюють, що ця точка є надмасивною чорною дірою. З цього відкриття фізики давно виявили інші чорні діри за своїми підписами на радіо.
Що нового тут, це те, що телескоп Event Horizons зобразив тінь, яку чорна діра створює проти навколишнього, світиться речовини акредиційного диску (гаряча речовина швидко падає на горизонт подій чорної діри). Це цікаво для фізиків, оскільки воно підтверджує деякі важливі ідеї про те, як повинна виглядати ця тінь, що, в свою чергу, підтверджує те, що вчені вже вірили про чорні діри.
Щоб зобразити тінь, астрофізикам довелося виявляти ці радіохвилі безпрецедентно докладно. Жоден радіотелескоп не міг цього зробити. Але фізики придумали, як з’єднати їх усіх навколо Землі, щоб разом діяти як один гігантський телескоп, як заявив на прес-конференції Національного наукового фонду Шеперд Доельман, астрофізик Гарвардського університету та директор телескопа «Горизонт подій».
Кожен радіотелескоп захопив величезну кількість вхідних радіофотонів, але ніде не вистачило деталей, щоб помітити тінь чорної діри, оточеної накопичувальним диском. Але погляд кожного телескопа на зображення був дещо іншим. Отже, вчені копітко поєднували дещо різні набори даних і за допомогою атомних годин порівнювали, коли радіофони надходили до різних інструментів. Таким чином фізики змогли дражнити сигнал чорної діри від великого шуму.
Телескопи зібрали фактичні дані, які використовувались для створення зображення протягом всього трьох днів у квітні 2017 року. Це становило понад 5 петабайт, приблизно стільки ж інформації, скільки вся бібліотека Конгресу. Він зберігався на величезній колекції жорстких дисків, які разом вимірювали в тоннах, заявив на прес-конференції Ден Марроне, астрофізик і один із співробітників проекту.
Це так багато даних, що надсилати їх через Інтернет було майже неможливо, сказав він. Натомість фізики зібрали всю інформацію в одному місці, фізично доставляючи жорсткі диски.
Наступний рік дослідники провели за допомогою комп'ютерів для вдосконалення та інтерпретації цих даних до появи цього зображення, сказав Марроне. Після цього вони провели рік, перевіривши свої результати та написавши документи. Вода в атмосфері, блукаючі радіофотони з інших джерел і навіть крихітні помилки в даних телескопа все це мали змову збивати дані. Таким чином, більша частина роботи проекту полягала у ретельному математиці для врахування всіх цих помилок та шуму в даних, при цьому робота повільно розкриває зображення, що ховається за цими проблемами.
Тож у певному відношенні фотографування чорної діри відбувається досить швидко. Це розвиває це дуже довго.
