Меню

Тени "черных дыр"

Одним из самых фундаментальных следствий общей теории относительности Эйнштейна является вывод о существовании так называемых черных дыр. Несмотря на недавнее обнаружение гравитационных волн из бинарных объектов с помощью телескопов LIGO, прямые доказательства преломления электромагнитных волн остаются неуловимыми. Попросту говоря, их нет. Астрономы, конечно, ищут гравитационные аномалии с помощью радиотелескопов, однако на сколько успешными окажутся такие поиски, сказать пока сложно.

В частности, астрофизики Университета им. Гёте во Франкфурте и сотрудники проекта BlackHoleCam в Бонне и Неймегене создали и сравнили предполагаемые образы теней аккрецирующей сверхмассивной черной дыры, такой, как кандидат Sagittarius A (Sgr A) в сердце нашей галактики. Математическая модель выстроена по теоретическим паттернам, предложенным  как в общей теории относительности, так и теорией гравитации.

Цель исследования состояла в том, чтобы проверить, можно ли отличить эйнштейновские «черные дыры» от таковых в альтернативных теориях гравитации. Получается, что не все лучи света (или фотоны), создаваемые материей, попадающей в гравитационное поле «черных дыр», захватываются горизонтом событий, областью пространства-времени, из которой, по идее, ничего не может исчезнуть. Некоторые из этих фотонов достигают далеких наблюдателей, так что, когда «черная дыра» наблюдается непосредственно, на фоне неба возникает некая «тень». Размер и форма этой тени зависит от индивидуальных свойств конкретного объекта, а также… от теоретических следствий теории гравитации, точнее говоря, научной парадигмы, которая используется при анализе полученных данных.

сверхмассивные объекты

Поскольку наибольшие отклонения от теории относительности Эйнштейна наблюдаются в областях, предельно близких к горизонту событий, и поскольку альтернативные теории гравитации по-разному описывают (и предсказывают) свойства тени, прямые наблюдения объекта Sgr A выглядят перспективными для измерения силы тяжести в самых сильных гравитационных режимах. Создание таких образов теней является основной целью международного проекта Horizon (EHTC), который объединяет радиотелескопы по всему миру. Кроме того, ученые из команды BlackHoleCam в Европе, которые являются частью EHTC, утверждают, что могут отличить «черную дыру» «Керр», описываемой теорией гравитации Эйнштейна, от дилатонной «черной дыры», где работает альтернативная математика гравитации. Астрономы изучили эволюцию вещества, попадающего в два совершенно разных типа «черных дыр», и рассчитали излучение, получаемое для проецирования их образов. Реальные физические условия в межзвездной среде использовались для создания физически реалистичных образов.

«Чтобы захватить эффекты различных «черных дыр», мы использовали реалистичные симуляции аккреционных дисков с почти идентичными начальными настройками. Эти дорогостоящие математические модели использовали самые современные коды и создавались несколько месяцев на суперкомпьютере LOEWE Института», - говорит д-р Йосуке Мисуно, ведущий автор исследования, Технологический институт в Токио, Япония.

Более того, ожидаемые радиоизображения, очевидно, имеют ограниченное разрешение и точность полученных образов. При использовании реалистичных разрешений ученые, к их удивлению, обнаружили, что даже очень не-эйнштейновские «черные дыры» способны маскироваться как обычные «черные дыры». Сами по себе объекты ведут себя неоднородно, полученные данные очень сложно обработать, а тем более классифицировать процессы, происходящие «внутри» объектов. Единственное, что известно, то есть большая вероятность того, что они «живы» в контексте их гравитационной взаимосвязи с прилегающим к «горизонту событий» пространством.

«Наши результаты показывают возможную правоту теорий гравитации, согласно которым «черные дыры» маскируются под объекты типа «Эйнштейниан», поэтому для их определения могут потребоваться новые методы анализа данных EHT», - замечает Лучиано Реццолла, профессор Университета Гёте и руководитель команды Франкфурта. «Хотя мы считаем, что общая теория относительности правильна, как ученые, мы должны быть непредвзятыми. К счастью, будущие наблюдения и более современные методы в конечном итоге разрешат эти сомнения», - заключает Реццолла.
Формы черных дыр
«Действительно, независимая информация с орбитального пульсара, который мы активно ищем, поможет устранить эти двусмысленности», - уверен Майкл Крамер, директор MPI для радиоастрономии в Бонне.

Хейно Фальке (профессор Университета Радбуда), который 20 лет назад предложил использовать радиотелескопы для создания образов тени черных дыр, более оптимистичен.

«Существует мало сомнений в том, что EHT в конечном итоге получит убедительные доказательства существования «теневой дыры». Эти результаты побуждают нас совершенствовать наши методы за пределами современного уровня техники и, таким образом, сделать еще более четкие изображения в будущем».
Добавил: Всеволод Гордиенко Дата: 2018-05-19 Раздел: Астрономия