Новое исследование предложило метод изучения черных дыр через световые эхо

Свету требуется время, чтобы преодолеть пространство, и это удивительное свойство позволяет нам видеть не просто текущий момент, а историю Вселенной. Фотоны, которые доходят до наших телескопов, раскрывают свое многовековое путешествие, а гравитация, искривляя свет, играет особую роль в этом процессе.

Фото: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Black_Holes_-_Monsters_in_Space.jpg by NASA/JPL-Caltech

Недавнее исследование показало, как этот эффект можно использовать для более глубокого изучения черных дыр.

Около черных дыр наши привычные представления о свете теряют актуальность: гравитация настолько мощна, что свет не движется по прямым линиям. Например, вспышка света рядом с черной дырой создаст множество световых путей: часть фотонов направится прямо к наблюдателю, другие же сначала будут притянуты на противоположную сторону черной дыры и затем направятся в нашу сторону, а некоторые сделают несколько полных кругов вокруг черной дыры, прежде чем достигнут нас.

Это значит, что вместо одной вспышки мы увидим несколько световых эхо.

Такие эхо можно использовать для составления более подробной карты области вокруг черной дыры. Они способны рассказать нам не только о массе и вращении черной дыры, но и о проверке пределов общей теории относительности. Однако текущие наблюдения не позволяют отделить одно эхо от другого, так как они смешиваются в данных.

Команда ученых предложила решить эту проблему, наблюдая черные дыры при помощи двух телескопов — одного на Земле и одного в космосе. Благодаря интерферометрии с длинной базой, данные с этих телескопов можно было бы синхронизировать, что позволило бы разделить световые эхо.

Исследователи провели десятки тысяч симуляций эхо от сверхмассивной черной дыры, подобной той, что находится в галактике M87, и продемонстрировали, что такие коррелированные эхо действительно можно различить.

Создание интерферометра с такой возможностью — сложная задача, но вполне осуществимая с учетом современных инженерных возможностей. В будущем такие наблюдения могут раскрыть скрытые тайны черных дыр и гравитации.

Уточнения

Чёрная дыра́ — область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света.