Міжнародна група астрофізиків сповнена рішучості всерйоз зайнятися вивченням деяких особливостей чорних дір. Зокрема, плануються спостереження процесів, що відбуваються безпосередньо поблизу горизонту подій - області, за якій пропадає все, проковтнуте дірою. Настав час доповнити теоретичні вишукування практичним матеріалом.

Теорія у фундаментальних науках астрофізики та космології майже завжди випереджає спостережні факти. Спостереження, що підтверджують справедливість та обґрунтованість теорій, надзвичайно важливі в науковому пізнанні Всесвіту.

Чорні діри - класичний приклад подібного роду. Зараз вчені не сумніваються в реальності їх існування. Підтверджені багато здогадки теоретиків, виявлено ознаки чорних дір як фізичних об'єктів, сформульовано основні положення теорії чорних дір. Чорні діри - області, що володіють дивовижним гравітаційним притяганням. Де ж повинні існувати настільки масивні освіти? Астрофізики вважають, що вони є в центрах галактик, зоряних балджах. Складність представляє те, що часто ці об'єкти приховані за темними пиловими туманностями, що складаються з речовини, переробленого в зоряних эволюциях...

Вони втягують будь-яку матерію, яка під дією гравітації спрямовується до чорних дірок, безповоротно "заглатывающим" весь надходить з навколишнього космосу потік речовини. Навіть фотони стають їх видобутком - кванти світлового випромінювання, потрапляючи за так званий горизонт подій, що зникають у ненаситній утробі чорних дір. Свідченням поглинання матерії, спрямовуються до даного об'єкта, є аккреційний диск, що утворюється в прикордонній зоні цієї поглотітельніци всього, що світиться в жорсткому рентгенівському і гамма - випромінювання.

Іноді взаємодія цього диска з чорною дірою породжує космічне явище під назвою релятивістські джети. Гігантські струменя плазми вивергаються з центрів галактик зі швидкістю, порівнянною зі швидкістю світла! Це явище спостерігається у 10 відсотків активних ядер галактик, в серці яких існують масивні чорні діри. Першу струмінь речовини, що рухається з релятивістської швидкістю, спостерігали в 1918 році, і вона поширювалася на відстань в 5 тисяч світлових років.

Передбачається, що породила її надмасивна чорна діра з масою близько 6,6 мільярда сонячних мас в галактиці М 87. З тих пір ця галактика, розташована в 50 мільйонів світлових років від Землі, не дає спокою астрономам. Вона являє собою гігантську еліптичну галактику, найбільшу в галактичному скупченні із сузір'я Діви. Її маса дорівнює 2-3 тисяч мільярдів сонячних мас, а крім того, М 87 є потужним джерелом радіо - і гамма-випромінювань.

В останні роки зроблені деякі уточнення: у червні 2009 року астрономи Карл Джебхардт (Karl Gebhardt) і Йенс Томас (Jens Thomas) деталізували результати своїх досліджень маси чорної діри в центрі M 87 на американській Астрономічній конференції в Пасадені (США). Згідно з представленими даними, вона приблизно 6,4 мільярди разів більше маси Сонця. У 2010 році було виявлено, що дана діра зміщена на 22 світлових роки відносно геометричного центру, визначуваного по центральній частині видимої інтенсивності випромінювання.

Але найголовнішим є наступне: все, що потрапляє в пащу цій поглотітельніци, незабаром, просияв в аккреційному диску, зникає за горизонтом подій! Для дослідження деталей цього процесу, того, що відбувається так далеко в космосі, здійснено цікавий координований проект по об'єднанню декількох радіотелескопів в один великомасштабний інтерферометр для прямого спостереження найближчого оточення чорної діри. Назва проекту - ЕНТ (Event Horizon Telescope) - перекладається як телескоп горизонту подій, тобто безліч телескопів буде об'єднано в єдиний конгломерат для виявлення цього горезвісного горизонту подій, за який не проникає погляд спостерігача, а матерія провалюється в чорну діру.

В рамках проекту об'єдналися Массачусетський технологічний інститут, Обсерваторія університету арізони, Гарвард-Смітсоновського центру астрофізики, обсерваторії Берклі, Калтеха, Астрономічна обсерваторія Японії, Інститут Макса Планка та інші. Передбачається дослідження чорної діри в центрі Чумацького шляху! При цьому кутове дозвіл такого інтерферометра повинно бути не менше, ніж кутова величина горизонту подій. Завершення робіт заплановано на 2022 рік, але спостереження за допомогою частині телескопів інтерферометричної мережі проводяться вже зараз. Їх об'єктом є гігантська еліптична галактика М 87.

Міжнародний колектив вчених під керівництвом Шепарда Доэлмана (Sheperd Doeleman) з Обсерваторії Хэйстак Массачусетського технологічного інституту вивчав ядро галактики М87, світло якої йшов до нас 50 мільйонів років. Надмасивну ЧД в центрі зоряного скупчення М 87 астрономи досліджували за допомогою даних відразу чотирьох радіотелескопів - в Арізоні, Каліфорнії і на Гаваях. Було створено програмне забезпечення для об'єднання в один інтерферометр вищезгаданий телескоп EHT. Це складний пристрій дозволило отримувати зображення в 2 тисячі разів більш точні, ніж знімки космічного телескопа "Хаббл". З допомогою ЕТН вчені детально досліджували світиться область на кордоні чорної діри. Результати досліджень опублікував журнал Science.

У координованому експерименті вперше точно виміряли діаметр аккреционного диска. Виявилося, що він усього в 5,5 рази більший за радіус горизонту подій. Як і передбачалося, диск і діра обертаються в одному напрямку. Розрахунки підтверджують, що якщо б вони оберталися в різні боки, диску не вистачило б енергії (при розмірі менше дев'яти радіусів горизонту подій). Це відкриття може внести ясність у природу освіти релятивістських джетів, а також послужити безпрецедентною перевіркою загальної теорії відносності Ейнштейна!

Висунуто дві гіпотези для пояснення релятивістських струменів плазми. Перша трактування полягає в тому, що вони виникають при взаємодії аккреционного диска з магнітним полем самої діри. За другою версією, у самого горизонту подій тіла можуть розпадатися на дві частини. При цьому одна частина перетинає горизонт подій і назавжди зникає, а інша прискорюється в напрямку назовні за рахунок енергії обертання чорної діри і викидається у вигляді джета. Розгадка таємниці горизонту подій у працях Альберта Ейнштейна намічена досить чітко: відстань, на яку матерія повинна наблизитися до чорної діри, щоб потім назавжди канути в її прірву, визначають маса і швидкість обертання цього об'єкта.

"Теорія Ейнштейна була перевірена в умовах низької гравітації Сонячної системи, але ще ніхто не перевіряв її в єдиному місці у Всесвіті, де ця теорія може дати збій - на краю чорної дірки", - говорить Шепард Доэлман. Вимірювання розмірів релятивістських струменів в галактиці М 87 можуть сприяти визначенню швидкості обертання в центрі космічної поглотітельніци. Для цього потрібно провести безліч вимірів. Поки ще рано говорити про результати, але планується розширення можливостей EHT за рахунок підключення до нього ряду радіотелескопів, які працюють в Чилі, Європі, Мексиці та Гренландії.

Так розвивається дослідження чорних дір, що виявляються за їх характерним особливостям. Уявіть собі, що вчені припускають існування білих дір - це такі області, куди не можна потрапити ні матерії, ні випромінювання. Щоправда, вони поки не виявлені, а ознаки їх невідомі.