Когда астрономы впервые представили изображение Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, это было воспринято как ошеломляющий триумф. Это был портрет самой абсолютной тьмы. На изображении висела черная пустота, окруженная светящимся, похожим на пончик световым кольцом, продуктом перегретого газа, движущегося по спирали к неизбежному спуску в черную дыру.

На мгновение показалось, что мы смотрим прямо в самое сердце нашей галактики. Но теперь новое исследование предполагает, что это могло быть иллюзией с самого начала — или, по крайней мере, не совсем точной.

Стрелец А* с новой точки зрения

Удивительно, но исследователи из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ) утверждают, что Стрелец А*, возможно, не похож на симметричный «пончик», изображенный в 2022 году. Вместо этого они полагают, что это, скорее, удлиненный овал, светящийся ярче с одной стороны, чем другой. Команда, возглавляемая астрономом Миёси Макото, утверждает, что методы визуализации, использованные Телескопом горизонта событий (EHT) для построения исходного изображения, могли непреднамеренно включать некоторые ошибки обработки, создавая кольцеобразную форму там, где ее нет.

Команда Макото изучила те же данные 2017 года, которые ученые EHT использовали для создания своей версии Стрельца А*. Но вместо того, чтобы полагаться на специализированное программное обеспечение для визуализации EHT, они применили более традиционные методы визуализации, обнажив структуру, длина которой немного превышает ширину. По их словам, восточная сторона сияет ярче, чем западная, вероятно, потому, что аккреционный диск черной дыры вращается с невероятной скоростью, близкой к 60 процентам скорости света.

«Наше изображение слегка вытянуто в направлении восток-запад, а восточная половина ярче западной», — сказал Макото в заявлении для прессы.

Он добавил: «Почему же тогда появилось кольцеобразное изображение? Что ж, ни один телескоп не может идеально передать астрономическое изображение. Мы предполагаем, что изображение кольца возникло в результате ошибок во время анализа изображений EHT и что его часть была артефактом, а не реальной астрономической структурой».

Космический тест Роршаха

Это противоречие открывает новую главу в краткой, но насыщенной истории получения изображений черных дыр. Когда в 2019 году коллаборация EHT опубликовала свое первое изображение черной дыры, показывающее гиганта в ядре галактики Мессье 87, это показалось важным открытием. На протяжении десятилетий черные дыры ограничивались теорией и математикой. Астрономы знали, что они реальны, косвенно, что подчеркивало огромное гравитационное притяжение черных дыр.

Но вот оно: черная тень, окруженная тлеющими углями космического костра. А когда в 2022 году команда получила изображение Стрельца А*, черной дыры в центре нашей галактики, казалось, что Вселенная раскрывает одну из своих самых темных тайн.

Однако представить черную дыру совсем не просто. Черные дыры нельзя увидеть напрямую; свет не ускользает от них. Вместо этого астрономы ищут характерное световое кольцо, созданное «аккреционным диском». По сути, это водовороты перегретой материи, движущиеся по спирали к черной дыре, излучающие энергию в виде света, прежде чем она пересечет точку невозврата. EHT создал изображение этого огненного контура, используя данные сети из восьми телескопов по всему миру, собирая информацию на обширном участке поверхности Земли. Но даже несмотря на все эти телескопы, в данных все еще оставались пробелы, которые команда EHT заполнила с помощью алгоритма, сшивающего фрагменты вместе.

Именно эта сшивка, как утверждает команда Макото, могла сгладить истинную форму диска, придав ему округлую форму «бублика» вместо более неправильной формы, которая, по их мнению, существует на самом деле. Они предполагают, что использование более простого метода визуализации приводит к более правильной форме — осветлению с одной стороны, небольшому растяжению по краям и легкой асимметрии. Это космический тест Роршаха, и ответ зависит от того, какой алгоритм используется. Возможно, даже эта новая интерпретация не совсем точна — но, похоже, мы к этому приближаемся.

Будущее портретной живописи черной дыры

Эти дебаты касаются не только качества изображения. Речь идет о том, чтобы приблизиться к пониманию сил, которые формируют черные дыры и, как следствие, саму Вселенную. Черные дыры — это финал гравитации. Это места, где материя разрывается на мельчайшие субатомные компоненты и в конечном итоге сжимается в сингулярность . Черные дыры оказывают настолько глубокое влияние, что изменяют саму ткань пространства и времени вокруг себя. Точное изображение Стрельца А* помогло бы астрономам лучше понять этого невидимого гиганта, скрывающегося в ядре нашей галактики и поглощающего все, что приближается слишком близко.

Время открытия Макото является случайным. С момента выпуска изображения EHT 2022 года технологии только улучшились. В августе этого года команда EHT представила новую технику визуализации, которая повышает разрешение телескопа, позволяя получать еще более четкие и подробные изображения космических явлений. Ходят даже дискуссии о «Event Horizon Explorer» стоимостью 300 миллионов долларов, космическом телескопе, который однажды сможет дать нам кристально чистый взгляд на так называемые «фотонные кольца» черных дыр — последнее кольцо света, которое едва ускользает от реальности. гравитационное притяжение черной дыры.

Во всяком случае, эти дебаты показывают, что Вселенную не так-то легко раскрыть. Но по мере развития алгоритмов и появления новых инструментов мы можем обнаружить, что черная дыра в центре Млечного Пути может рассказать нам гораздо больше, чем мы когда-либо могли себе представить.

Новые результаты Макото и др. были опубликованы в журнале Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества .