Джейсон Декстер из Калифорнийского университета в Беркли (США) и его коллеги смоделировали, на их взгляд, наиболее реалистичное изображение чёрной дыры в центре галактики M87 — самой массивной из известных на сегодня.
Возможно, астрономы увидят её именно такой. (Изображение авторов работы.)

Это не простое любопытство. Если кому-нибудь удастся увидеть тень чёрной дыры, будет получено первое прямое доказательство существования подобных объектов. Более того, наблюдение за тем, как свет огибает края тени, может рассказать об отклонениях от общей теории относительности Эйнштейна — общепризнанной ныне теории гравитации, которой некоторые физики чрезвычайно недовольны.

Беда не в том, что чёрные дыры невидимы: поскольку они поглощают свет, то должны выглядеть как чёрное пятно на светлом фоне. Все известные чёрные дыры недосягаемы для обычных телескопов. Тем не менее есть планы сделать снимок с помощью радиотелескопов, установленных далеко друг от друга на Земле и действующих как единый огромный инструмент с антенной диаметром в тысячи километров.

Г-н Декстер и его коллеги предположили, что человечество увидит в такой телескоп. Они смоделировали, как материя и свет ведут себя в окрестностях чёрной дыры галактики M87. В отличие от других подобных попыток исследователи полностью учли в своих расчётах общую теорию относительности и воздействие мощных магнитных полей вблизи чёрной дыры.

Смоделированы диск из газа и пыли, закрученный вокруг дыры, а также мощные струи заряженных частиц, выстреливаемые ею в космос. И диск, и струи (джеты) излучают радиоволны, которые искривляются мощной гравитацией чёрной дыры, действующей в какой-то степени как линза. Это обстоятельство радикально искажает внешний вид диска и струй, размазывая их, и в результате на изображении в радиодиапазоне мы, возможно, заметим яркий полумесяц, окружающий тень чёрной дыры.

Если эту тень и впрямь удастся увидеть, она станет прямым доказательством существования горизонта событий.

Судя по результатам моделирования, тень чёрной дыры можно наблюдать с помощью телескопов. Тем более что дыра в галактике M87 имеет очень высокую массу (недавно она была пересмотрена и теперь считается равной 6,4 млрд солнечных). Гипотетическая чёрная дыра Млечного Пути должна дать тень побольше из-за того, что она ближе, но наблюдать её труднее.

Галактика M87 расположена примерно в 50 млн световых лет от Земли.

Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Подготовлено по материалам NewScientist.