Новые телескопы могут обнаружить «фотонное кольцо» чёрной дыры

Первый снимок чёрной дыры был опубликован 10 апреля 2019 года. Фактически, это было изображение не самой чёрной дыры, а её тени: телескопы смогли зафиксировать кольцевидное свечение и материю на краю горизонта событий.

Однако получить более точное изображение кольцевидного свечения – сложная задача даже для всемирной сети радиотелескопов. Гравитация чёрной дыры настолько интенсивна, что некоторые частицы света – фотоны – могут пройти вокруг неё несколько раз до того, как их увидят телескопы. Вращающиеся фотоны создают «фотонное кольцо», которое состоит из нескольких подколец. Это более тонкие круги света, поэтому телескопам сложнее их увидеть, сообщает ScienceNews.

«Всё это похоже на зеркальный зал, в котором мы видим бесконечное количество изображений», – говорит астрофизик Майкл Джонсон из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс.
Джонсон и его коллеги подсчитали, что с помощью новых телескопов в космосе теоретически можно наблюдать фотонные подкольца вокруг сверхмассивной чёрной дыры, которая находится в центре галактики M87. Именно эту чёрную дыру учёным впервые удалось запечатлеть на снимке.

Телескоп Event Horizon или EHT, объединяет сразу несколько телескопов по всему миру с помощью метода, называемого очень длинной базовой интерферометрией – все они работают как один больший телескоп. Первый снимок был получен благодаря работе восьми обсерваторий из Испании, Мексики, США, Чили, Гавайев и Южного полюса. Но чтобы выявить больше деталей, нужно добавить телескопы, которые расположены на более длинных расстояниях друг от друга.

Радиотелескоп на орбите Земли может поймать изображение первого подкольца чёрной дыры – такой информацией поделились исследователи 18 марта журналу Science Advances. Для наблюдения за вторым подкольцом потребуется телескоп, который расположен ещё дальше – на Луне. Третье подкольцо можно увидеть только с помощью телескопа, который будет находиться в 150 миллионах километров от Земли.

Такие телескопы исследователи предлагали применить и раньше, но пока о них говорят в теории. По словам Джонсона, новое исследование мотивирует их добавить в сеть EHT телескоп, который будет работать из космоса.

Хотя телескоп EHT не будет фотографировать сами подкольца, он может обнаружить их существование. Это подтвердит теорию гравитации Эйнштейна, общую теорию относительности, которая предсказывает существование колец. Также это позволило бы более точно измерить массу чёрной дыры и скорость её вращения.

Идея «будет сложной, но это то, чего мы все ждём с нетерпением», – говорит астрофизик Ави Леб из Гарвардского университета, который не принимал участия в исследовании. – «Это удивительная цель для следующего поколения».

Фото: bbc.com