Главная Новости Астрономы разработали более точный инструмент для анализа теней черных дыр

Астрономы разработали более точный инструмент для анализа теней черных дыр

Исследователи обнаружили новый способ определения размеров "теней" двух сверхмассивных черных дыр в процессе их столкновения. Астрономы получили более точный инструмент для измерения черных дыр в далеких галактиках и проверки альтернативных теорий гравитации, пишет Альтернативная наука.

Три года назад первое в истории изображение черной дыры ошеломило научный мир. Объект, окруженный кольцом света.

Фотография черной дыры в центре галактики Messier 87 стала легендарной благодаря Event Horizon - глобальной сети синхронизированных радиотарелок, действующих как один гигантский телескоп.

Сейчас два исследователя из Колумбийского университета придумали более простой способ заглянуть в бездну. Описанная в Physical Review Letters и Physical Review D техника визуализации может позволить изучать черные дыры меньшего размера, чем M87, то есть объекты с массой меньше 6 миллиардов масс Солнца. Также не исключается анализ данных, полученнных от удаленных от Млечного Пути галактик.

У метода есть всего два требования.

  • Во-первых, нужна пара сверхмассивных черных дыр, которые находятся в стадии слияния.
  • Во-вторых, нужно смотреть на исследуемые ЧД под боковым углом, когда одна черная дыра проходит перед другой.

В таком случае должна возникнуть яркая вспышка света, поскольку светящееся кольцо дальнего объекта увеличивается ближайшей черной дырой - явление, известное как гравитационное линзирование.

Эффект линзирования хорошо описан, но астрономы обнаружили скрытый сигнал: отчетливый провал в яркости, соответствующий "тени" черной дыры. Едва заметное снижение яркости может длиться от нескольких часов до нескольких дней, в зависимости от массивности ЧД и близости их орбит.

По словам исследователей, если измерить, как долго длится затемнение, можно оценить размер и форму тени, отбрасываемую горизонтом событий - точкой, откуда нет выхода, даже для света.

"Потребовались годы и огромные усилия десятков ученых, чтобы сделать изображение M87 с высоким разрешением", - говорит первый автор исследования Джорди Давелаар, постдокторант Колумбийского университета и Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон.

Эффект гравитационного линирования позволяет астрономам космологически удаленные объекты

"Этот подход работает только для самых больших черных дыр - пары в центре M87 и, возможно, нашего собственного Млечного Пути".

Он добавил: "В нашем методе мы измеряем яркость черных дыр во времени, нам не нужно пространственно разрешать каждый объект. Скорее всего, такой сигнал можно найти во многих галактиках".

Тень черной дыры является ее самой загадочной и информативной особенностью.

"Это темное пятно говорит нам о размере ЧД, форме пространства-времени вокруг нее и о том, как материя падает вблизи ее горизонта", - поясняет соавтор исследования Золтан Хайман, профессор физики из Колумбийского университета.

Тени черных дыр могут также хранить секрет истинной природы гравитации, одной из фундаментальных сил нашей Вселенной.

Теория гравитации Эйнштейна предсказывает размеры черных дыр. Поэтому физики ищут их для проверки альтернативных теорий гравитации, пытаясь примирить два конкурирующих представления о том, как устроена природа: общую теорию относительности и квантовую физику.

Исследователи заинтересовались вспыхивающими сверхмассивными черными дырами после того, как заметили предполагаемую пару в центре далекой галактики. Космический телескоп НАСА "Кеплер", занимающийся поиском планет, сканировал крошечные провалы в яркости, соответствующие прохождению планеты перед звездой-хозяином. Однако вскоре крошечные точки были квалифицированы как “сливающиеся черные дыры”.

Позже была создана математическая модель, которая произвела неожиданное, периодически повторяемое, падение яркости. Сначала ученые подумали об ошибке в кодировке. Но дальнейшая проверка заставила их поверить сигналу.

В поисках физического механизма они поняли, что каждый провал яркости точно соответствует времени, которое требуется одной черной дыре для прохода вблизи тени другой ЧД.

В настоящее время исследователи ищут данные других телескопов, чтобы доказать физическую реальность данных "Кеплера".

Если все подтвердится, то этот метод можно применять к другим предполагаемым парам сливающихся черных дыр.