ТЕЛЕСКОП РАЗМЕРОМ С ЗЕМЛЮ ПОЗВОЛИТ РАЗОБРАТЬСЯ С ПРИЧЁСКОЙ ЧЁРНЫХ ДЫР

Если вы будете смотреть на электросварку через песчаную бурю, то, скорее всего, решите, что видите НЛО: деталей мало, свечение тонет в песчинках — в общем, понять истинную природу такого света довольно тяжело... ..С центром Галактики ситуация сходная. Чтобы увидеть через газ и пыль излучение из ядра Млечного Пути, где немало очень интересных объектов, включая ближайшую сверхмассивную чёрную дыру (СМЧД), нужен очень большой телескоп. Желательно — размером с Землю.







Чилийский массив радиотелескопов тоже войдёт в сеть, которая объединит приёмники Антарктиды, Европы и обеих Америк. (Фото ESO.)



Важность размеров телескопа здесь первостепенна. Скажем, недавние измерения яркости далёких квазаров по проекту «Радиоастрон», по сути, создавшему телескоп диаметром в 220 тыс. км, показали, что наши представления о светимости окрестностей далёких ЧД неверны, что мы плохо понимаем происходящие вокруг них процессы. С обычными наземными радиотелескопами в жалкие десятки и сотни метров такой результат был бы недостижим.



Хорошо, но это «Радиоастрон»; таких возможностей нет больше ни у одного инструмента в мире: объединяя свои наблюдения с данными наземных радиотелескопов, он эксплуатирует самую большую базу, чем любой из радиотелескопов в земной истории. Но как быть тем, кто хочет исследовать совершенно другой объект — не далёкие СМЧД, яростно поглощающие вещество (упомянутые квазары), а сравнительно «спокойную» СМЧД Стрелец А*, что в ядре нашей Галактики?



Именно с этой целью полным ходом реализуется проект «Телескопа горизонта событий» (Event Horizon Telescope), призванный объединить крупнейшие радиотелескопные комплексы Земли в одно целое. Семью годами ранее три разных комплекса уже собирались вместе для наблюдений Стрельца А*, и именно тогда удалось чётче, чем когда-либо, увидеть окрестности этого объекта. Новый проект, который осуществится к осени 2015 года, одновременно будет использовать гораздо больше наблюдательных площадок по всему миру и, по сути, создаст радиотелескоп с размерами, близкими к планетарным, — без необходимости в запуске в космос недешёвого космического аппарата-приёмника, подобного радиоастроновскому.



Для объединения радиотелескопов используется техника радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами. Причина, по которой наблюдения разных приёмников можно использовать вместе, очень проста и лежит в основе природы любых волн. Если две волны находятся в фазе (пики напротив пиков и провалы напротив провалов), то они складываются, порождая более крупную волну. «Телескоп горизонта событий» (ТГС) использует эту особенность радиоволн в полной мере: его дифракционный предел выражается в длине принимаемой волны, делённой на диаметр всей собирающей площади телескопа (то есть речь о расстоянии между радиотелескопами, которые находятся на разных континентах). В итоге на интересующей астрономов длине волны в 1,3 мм угловое разрешение достигает 25 миллионных долей угловой секунды, что почти в миллион раз лучше самого острого человеческого глаза.



Как подчёркивают координаторы проекта во главе с Шепардом Долеманом (Shep Doeleman) из Массачусетского технологического института (США), итоговые возможности ТГС способны решить несколько важнейших научных задач. Кроме изучения окрестностей Стрельца А*, он сможет прояснить, есть ли у чёрных дыр... «волосы».







Если ЧД имеет «волосы», то её тень будет либо сжатой (слева), либо уширенной (справа). При отсутствии «волос» нас ждёт средний вариант. (Иллюстрация D. Psaltis, A. Broderick.)



Согласно «Теореме об отсутствии волос», у чёрной дыры не должно быть внешних характеристик — помимо массы, момента импульса и зарядов. А это значит, что нет у неё и определённого радиуса, то есть любая детальная информация о материи, падающей в ЧД, будет потеряна. Теоретически для подавляющего большинства физических полей теорема считается доказанной. Но из-за нашего неумения детально рассмотреть окрестности чёрных дыр, мы пока не можем сказать, такова ли ситуация и на практике. Если теорема нарушается и между ЧД и окружающим миром могут быть ещё какие-то связи, какие-то внешние характеристики, то природа этих тел и их роль во Вселенной могут заметно отличаться от того, что мы предполагаем сегодня. Как бы нам «провести рукой» по ЧД и составить представление о её «причёске»?



Из ОТО вытекает, что у ЧД есть «тень» — область, окружённая ярким кольцом фотонов, где гравитация дыры сильно искажает пространство и распространение через него света. Если у чёрных дыр есть «волосы» (то есть дополнительные характеристики и связи с окружающим миром), тень будет или вытянутой, или сплющенной — и разрешения «Телескопа горизонта событий» должно как раз хватить для выявления такой деформации тени ЧД. Следовательно, если у тени правильная форма, ЧД будет «лысой».



Впрочем, как показывает недавняя бурная дискуссия об огненной стене, ТГС может открыть у Стрельца А* много интересного и помимо особенностей его причёски...



Подготовлено по материалам Scientific American.


 

Оставьте свой отзыв!