Астрономам наконец удалось сфотографировать чёрную дыру – телескоп горизонта событий запечатлел объект, который находится в галактике Messier-87 в 53,5 миллиона световых лет от Земли. Этот научный прорыв в очередной раз подтверждает общую теорию относительности Эйнштейна, а также проливает свет на извечный вопрос о природе чёрных дыр. Чёрную дыру на фото назвали Powehi в честь тёмного источника бесконечного созидания, упомянутого в гавайской оде о создании мира.

Телескоп горизонта событий представляет собой массивную сеть радиотелескопов и станций интерферометрии, которые разбросаны по всему земному шару. С помощью этой системы последние несколько лет интернациональная команда учёных занималась отслеживанием двух объектов: сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути Стрелец А* и галактики Messier-87 в Скоплении Девы. Увидеть саму чёрную дыру невозможно, однако её присутствие выдает кольцо сверхгорячего газа – так называемый аккреционный диск, который по сути является следом объектов, поглощаемых чёрной дырой. На границе чёрной дыры газы двигаются со скоростью света, в результате трения частиц материя раскаляется до невероятных температур и начинает испускать мощнейшее излучение. На опубликованном астрономами снимке на фоне яркого жёлто-оранжевого кольца видно силуэт или тень массивной чёрной дыры в галактике M-87.

Развитие технологии, позволившей увидеть чёрную дыру, оказалось непростой задачей. Ни один телескоп, действующий на нашей планете, не располагает достаточной мощностью, чтобы детально рассмотреть дыру. Первым шагом к получению первого снимка космического объекта стало международное сотрудничество. С помощью специализировано оборудования, в том числе восьми радиотелескопов, разбросанных по всей планете, учёным удалось создать мощнейший виртуальный телескоп, мощности которого хватило, чтобы рассмотреть галактику в миллионах световых лет от нас. Для хранения и обработки огромного объёма информации, полученной с виртуального телескопа, экспертам понадобилось невероятное количество жёстких дисков, их общий вес составил около пятисот килограммов. Восемь радиотелескопов собрали более 5 петабайтов (10¹⁵ байт) данных – это эквивалент роскошной коллекции mp3-файлов, которые не повторяясь проигрывались бы на протяжении 5 тысяч лет.

Для формирования единого изображения из множества снимков, полученных с восьми телескопов, был создан специальный алгоритм. Его разработкой занимались аспиранты Массачусетского Технологического Института. Любое двухмерное цифровое изображение состоит из пикселей, характеристики которых можно закодировать при помощи математических формул. Как и при фотосъёмке на обычную цифровую камеру, снимки, полученные с телескопа, могут быть неравномерными, а разработанный учёными алгоритм позволил сгенерировать одно изображение из самых удачных снимков.

Проект по запечатлению столь массивного космического объекта является своего рода краш-тестом общей теории относительности. Общая теория относительности отличается от других метрических теорий тяготения использованием уравнений Эйнштейна для связи кривизны пространства-времени с присутствующей в нём материей. Эти уравнения могут предсказать расположение, размер и форму объекта, обладающего гравитационным полем. Полученное изображение подтверждает предположение теории о существовании чёрных дыр – объектов с мощнейшей гравитацией, силе которой не может противостоять даже свет. Размер и форма тени этого объекта также совпадает с предсказанными с помощью уравнений габаритами: сферическая чёрная дыра в галактике Messier-87 – настоящий монстр даже среди сверхмассивных чёрных дыр. Изучив эту чёрную дыру, исследователи определили, что её масса примерно в 6,5 миллиарда раз превышает массу Солнца. Масса Солнца составляет 1,9885⋅10³⁰ кг – 332 940 масс Земли.

Полученное изображение чёрной дыры Powehi – всего лишь первое из множества предстоящих открытий. Новый алгоритм позволит получить исчерпывающую информацию о самых отдалённых космических объектах. Кроме того, астрономы наконец смогут исследовать Стрелец А* – самую близкую к Земле чёрную дыру, расположенную в центре Млечного Пути, а также изучить её влияние на галактику в долгосрочной перспективе.