Нейтронные звезды. Как понять зомби из космоса

В конце концов он добрался до телескопа и через несколько часов работы, когда ветер стал утихать, вернулся на станцию, которая находилась примерно в одном километре оттуда. Станция – это свой особенный маленький мир, где есть тренажерный зал, языковые классы, стол для пинг-понга и спутниковый интернет (который работает только несколько часов в день), чтобы не терять связи с цивилизацией. Снег там никогда не тает, и каждый год выпадает еще около двадцати сантиметров. Потом он оседает под собственным весом, и по этой причине здание площадью 7400 квадратных метров было поставлено на несколько опорных колонн, благодаря которым оно никогда не будет погребено под снегом. Попасть сюда отнюдь не просто: Марроне сначала коммерческим рейсом летел из США в Новую Зеландию, в город Крайстчёрч, а затем садился на небольшой военно-транспортный винтовой самолет ВВС США LC-130 “Геркулес”, установленный на лыжи, и перелетал на станцию “Мак-Мердо” на острове Росса (где приходилось ожидать вылета в течение ночи или дольше, в зависимости от погоды), а оттуда уже к Южному полюсу.

Это был пятый визит Марроне в Антарктиду, но он “опускался на дно мира” не только ради острых ощущений. Хотя телескоп SPT существует с 2007 года, именно Марроне в 2010-м пришла в голову идея подсоединить его виртуально в качестве составной части к нескольким другим наземным антеннам, чтобы вместе они образовали массив телескопов планетарного масштаба – телескоп горизонта событий EHT. Термин “горизонт событий” относится к воображаемой границе сферической области вокруг черной дыры, из-за которой выйти наружу ничто, даже свет, уже не может. Черная дыра, как считается, остается после того, как массивная звезда (более массивная, чем те, из которых получаются нейтронные звезды) оказывается раздавлена собственной гравитацией. В черной дыре вся масса сосредоточена в очень маленькой области в центре, называемой сингулярностью (в случае вращающейся черной дыры эта сингулярность представляет собой кольцо).

10 апреля 2019 года сообщество EHT вошло в историю, опубликовав снимок, на котором изображен словно бы красновато-оранжевый пончик на черном фоне. Хотя снимок был расплывчатым и казался не очень впечатляющим, это было первое в истории изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре самой большой галактики Мессье 87 (M87) в близлежащем скоплении галактик в созвездии Дева, снятое с высоким разрешением. (Я узнала эту новость, когда подключилась к интернету, сидя в бункере – изолированной комнате – рядом с телескопом MeerKAT в Южной Африке, так что для меня лично это колоссальное событие стало еще грандиознее.) Эта черная дыра, в 6,5 миллиарда раз более массивная, чем Солнце, находится на расстоянии 55 миллионов световых лет от нас. Ученые на основании общей теории относительности Эйнштейна долгое время полагали, что черная дыра должна быть похожа на тень, отбрасываемую на яркий фон светящегося газа. Теперь они получили первое тому доказательство⁴.

Гравитация искривляет свет, а эффект Доплера увеличивает частоту и интенсивность света с той стороны черной дыры, которая вращается по направлению к наблюдателю, то есть к нам. Мы не можем видеть того, что находится позади черной дыры, но большая часть света, который должен был бы прийти к нам оттуда, линзируется, то есть огибает черную дыру. Это означает, что очень небольшое количество света может прийти к нам непосредственно из пространства перед черной дырой, потому что любой прямой свет отклонится и уйдет из нашего поля зрения. “Свет перед черной дырой в основном перенаправляется вокруг нее под действием гравитации или захватывается горизонтом событий”, – говорит Марроне.

Поскольку черная дыра находится очень далеко, чтобы получить ее изображение, ученым понадобился огромный сверхчувствительный инструмент с очень высоким разрешением. И гигантский телескоп EHT – именно такой инструмент. Он использует принцип сверхдлиннобазисной интерферометрии, который реализуется путем синхронизации нескольких радиотелескопов, разбросанных по всему земному шару. Используя вращение нашей планеты, эта система телескопов становится инструментом размером с Землю с разрешением 20 угловых микросекунд, который способен регистрировать волны с длиной до всего лишь 1,3 миллиметра⁵.