Теоретическая возможность существования черных дыр следует из решения в 1915 году Карлом Шварцшильдом некоторых уравнений Альберта Эйнштейна. Сегодня мы знаем, что в космосе действительно существуют области пространства-времени, гравитационное притяжение которых настолько велико, что никакие объекты, включая фотоны света, не могут их покинуть. В 2016 году команде физиков удалось услышать и записать звук двух черных дыр, сталкивающихся в миллиардах световых лет от Земли – это открытие окончательно подтвердило пророчество общей теории относительности Эйнштейна. А всего через три года мир увидел первое изображение тени черной дыры, расположенной в центре галактики Messier 87 (находится на расстоянии 55 миллионов световых лет от нашей планеты). Поскольку стремительное развитие технологий, сложные современные приборы и зонды исследования космоса позволяют ученым обнаруживать и изучать этих космических монстров, пришла пора нанести их на карту, избавив себя от потенциальной возможности оказаться поблизости к черной дыре. Если мы, конечно, когда-нибудь сможем заплыть так далеко в космический океан.
Перед вами подробная карта 25 000 черных дыр, которые, возможно, пожирают планеты и звезды пока вы читаете эти строки.
Как черные дыры поместили на карту?
Несмотря на триумфальные открытия последних лет, черные дыры чрезвычайно сложно обнаружить, особенно если они не испускают никакого излучения. Идентифицировать их можно, когда вокруг черных дыр вращаются такие материалы, как пыль и газ, так как интенсивность процесса аккреции генерирует излучение, которое можно обнаружить с Земли. Недавно, с помощью крупнейшей в мире сети радиотелескопов LOFAR, астрономам наконец удалось обнаружить огромное количество космических монстров.
На сегодняшний день LOFAR – единственный радиотелескоп, способный обнаруживать и получать изображения сверхмассивных черных дыр (излучающих частоты ниже 100 мегагерц) с высоким разрешением. Примечательно, что LOFAR состоит из 52 станций, расположенных в девяти странах: Франции, Нидерландах, Польше, Великобритании, Германии, Латвии, Италии, Швеции и Ирландии и является совместным проектом голландского института радиоастрономии ASTRON и университетов Амстердама, Гронингена, Лейдена, Неймегена, а также немецкого консорциума GLOW.
Покрывая всего четыре процента северного неба, LOFAR намеревается нанести на карту всю наблюдаемую область в сверхнизких световых частотах, однако это будет нелегкая задача, поскольку все станции LOFAR базируются на Земле. В попытках обнаружить сверхнизкочастотные радиоволны, ионосфера планеты – слой атмосферы Земли, наполненный заряженными частицами – представляет собой огромную проблему, искажая низкочастотные сигналы, приходящие из космоса. Из-за этого обнаружение черных дыр, излучающих частоты ниже 5 мегагерц, крайне затруднительно. Сложность задачи усугубляется атмосферными условиями, которые могут меняться время от времени.
Нельзя отрицать, что черные дыры – самая разрушительная сила во Вселенной, ведь они поглощают все, что имело неосторожность оказаться поблизости их горизонта событий.
Чтобы помочь астрономам в определении местоположения этих зловещих объектов, международная группа ученых во главе с исследователями из Нидерландского Лейденского университета недавно представила для публикации в журнале Astronomy & Astrophysics всеобъемлющую карту, точно определяющую местоположение 25 000 сверхмассивных черных дыр.
«C помощью LOFAR – нового и удобного инструмента – астрономы и астрофизики могут наблюдать ночное небо, покрытое блестящими белыми огнями, каждый из которых – самая настоящая черная дыра, освещенная радиоизлучением обреченной материи, поглощаемой и выбрасываемой после близкого столкновения,» – пишут авторы научной работы.
Как пишет издание Phys.org, авторы нового исследования наблюдали далекие галактики на радиочастотах от 42 до 66 мегагерц. В целом на уникальную космическую картографию потребовалось более 256 часов наблюдений и дополнительных лет анализа. В ходе исследования были задействованы 52 станции сети LOFAR, расположенные в девяти европейских странах.
«Это результат многолетней работы над невероятно сложными данными», – сказал в официальном пресс-релизе руководитель исследования и бывший ученый Лейденского университета Франческо де Гасперин. «Нам пришлось изобретать новые методы преобразования радиосигналов в изображения неба».
Светлые точки на этой карте – это не звезды, а сверхмассивные черные дыры – одни из самых загадочных объектов во Вселенной.
Чтобы набрать данные о черных дырах и поместить каждого кандидата в его предполагаемую галактику, ученые использовали суперкомпьютеры, усиленные новыми алгоритмами для коррекции искажающего эффекта ионосферы каждые четыре секунды. Соавтор исследования Рейну ван Верен из Лейденской обсерватории объясняет, что эффект подобен попытке увидеть мир со дна плавательного бассейна, где на ваше зрение влияют поверхностные волны, отклоняющие световые лучи и изменяющие четкость картинки.
В будущем, с помощью телескопа LOFAR и суперкомпьютеров, астрономы надеются обнаружить объекты радиочастотой ниже 50 мегагерц и нанести на нее все северное небесное полушарие. Будем ждать!
