Це, звісно, банально, якщо сказати, що у Всесвіті повно таємниць. Але це правда. Головними серед них є такі речі, як темна матерія, темна енергія, і, звичайно ж, наші старі знайомі чорні діри. Чорні діри, можливо, найцікавіші з усіх таємниць. Зусилля, щоб їх зрозуміти і спостерігати, тривають.
Ці зусилля буде посилено в квітні, коли науковці, які виконують проект «Телескоп горизонту подій» (Event Horizon Telescope, EHT) спробують отримати перше зображення чорної діри і її горизонту подій. Мішенню EHT стане не що інше, як Стрілець А, величезна чорна діра, яка міститься в центрі нашої галактики Молочний Шлях. Хоча EHT збиратиме дані протягом 10 років, остаточне зображення планують отримати тільки після їх обробки не раніше 2018 р.
«Телескоп горизонту подій» — це не один телескоп, а низка радіотелескопів по всьому світу, які пов’язані один з одним. EHT складають такі супер-зірки світу астрономії як Велика міліметрова антенна Атакама (Atacama Large Millimeter Array, ALMA), а також менш відомі за «видимою величиною» як Телескоп південного полюсу (South Pole Telescope, SPT). Досягнення радіоінтерферометрії з наддовгими базами (РНДБ) дозволили використати всі ці телескопи разом — вони діють як один великий розміром із Землю.
Масив Великої міліметрової антени Атакама (ALMA) в Чилі. Після того, як ALMA приєднався до Event Horizon Telescope, потужність EHT зросла в 10 разів. Фото з сайту www.universetoday.com.
Сумарна потужність всіх цих телескопів має важливе значення. Якщо мішенню EHT, навіть, є Стрілець А, масивніший, ніж Сонце, у понад 4 мільйонів разів. Але об’єкт лежить на відстані 26000 світлових років від Землі. Його ширина становить тільки близько 20 млн км в ширину. Величезний, але крихітні.
EHT вражає з низки причин. Роботу кожного із складових телескопів калібрують з допомогою атомного годинника. Точність ходу такого годинника становить близько однієї трильйонної частки секунди. Також потрібна величезна кількість жорстких дисків, які доставлять реактивним літаком в обсерваторію Гейстек Массачусетського технологічного університету (Massachusetts Institute of Technology, MIT) для обробки. Її виконають з допомогою так званих розподілених обчислень — своєрідного віртуального суперкомп’ютера, який складають 800 процесорів.
Тільки-но EHT зробить свою справу, що ми побачимо? Що змогли б ми бачити, коли, нарешті, отримаємо це зображення, засноване на працях трьох великих імен в галузі фізики: Айнштайна, Шварцшильда і Гокінга.
Моделювання того, що EHT може нам показати. Зображення від Event Horizon Telescope. Фото з сайту www.universetoday.com.
Коли газ і пил наближаються до чорної діри, вони прискорюються. Вони не просто трохи прискорюються, вони прискорюються дуже сильно. І внаслідок цього випромінюють енергію, яку ми можемо реєструвати. Це був би серп світла, як на зображенні вище. Тінь на світлі від чорної плями, тобто самої діри.
Ейнштейн не передбачав існування чорних дір, але на них вказувала його загальна теорія відносності (ЗТО). На це звернув увагу один з його сучасників, Карл Шварцшильда, який теоретично показав, що чорна діра може бути реальністю. У 1970-і роки Стівен Гокінг передбачив явище, що відоме як випромінювання Гокінга.
Взяті разом, ці три факти дають нам уявлення про те, що ми могли б побачити, коли EHT нарешті отримає і обробить свої дані.
Загальна теорія відносності Айнштайна завбачує: надмасивні зорі наприкінці життя стискаються так, що навіть світло не може їх покинути. Шварцшильд, з огляду на рівняння Айнштайна, показав, що чорні діри мають горизонт подій. Жодне світло, що випромінюється всередині горизонту подій, не може досягти зовнішнього спостерігача. Випромінювання Гокінга в теорії — це випромінюванням абсолютно чорного тіла, яке, за прогнозами, можуть утворювати чорні діри.
Можливості EHT допоможуть нам суттєво уточнити наше розуміння чорних дір. Якщо ми побачимо те, що прогнозуємо, то це вкотре підтвердить загальну теорію відносності Айнштайна, яка вже була неодноразово підтверджена експериментально. Якщо EHT побачить щось інше, чого ми взагалі не очікували, то це означатиме, що ЗТО тут не працює. Ба більше, це означатиме, що ми насправді не розуміємо гравітації.
Фізики говорять — не розумно тримати парі проти Айнштайна. Його уявлення вже перевірені часом. Щоб з’ясувати ще раз, що він мав рацію, нам доведеться чекати до 2018 року.
За інф. з сайту www.universetoday.com
