Телескоп размером с Землю позволит разобраться с прической черных 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.

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».

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...

http://compulenta.computerra.ru/universe/astronomy/10012497/