Почему первое изображение черной дыры не похоже на то, что было в "Интерстеллар"

До вчерашнего дня никто не знал точно, как выглядят черные дыры. Мы думали, что знаем, представляли их в художественном виде, создавали симуляции и даже использовали их в кино, формируя у самих себя образ того, как должен выглядеть этот космический объект. После просмотра "Интерстеллара", пожалуй, у всех сложились определенные представления о черных дырах.

Однако группа ученых, входящих в проект "Телескоп Горизонта Событий" представила изображение гиганта, масса которого в 6.5 миллиардов раз больше нашего Солнца, а расположен он в центре "соседней" галактики M87. Эта черная дыра вовсе не похожа на Гаргантюа — аналог из фильма Нолана с МакКонахи в главной роли. 

Для начала небольшое введение для тех, кто имеет смутные представления об этих странных космических телах. Черные дыры — это объекты, предсказанные общей теорией относительности Эйнштейна. Они имеют столь огромную массу, что ни свет, ни материя не способны вырваться за пределы гравитационного влияния. А граница, за которую уже ничто не способно выбраться, называется горизонт событий. Вчера ученые продемонстрировали изображение этого феномена — не фотографию, а реконструированное изображение "тени", которую черная дыра отбрасывает на свет, находящийся по другую сторону. 

Представленная черная дыра выглядит почти так, как и ожидали ученые, полагаясь на теорию относительности. 

Слева — изображение черной дыры в центре M87. В центре — изображение, полученное путем симуляции, справа — размытое изображение симуляции для соответствия разрешению телескопа.

Однако обычные люди, складывающие впечатления о черных дырах на основе фильмов, могли ожидать что-то подобное кадру из "Интерстеллар":

Однако в действительности разница не столь большая, как кажется. Изображение, представленное в "Интерстеллар", почти корректно. Главное отличие в том, что вокруг центра вымышленной черной дыры находится полоса материи, которой нет на M87. Причина в том, что мы наблюдаем за объектом со стороны одного из полюсов, а не с экваториальной части. Диск материи вокруг M87 просто скрыт с нашей позиции. Аналогия элементарна — если смотреть на Сатурн со стороны полюса, то диск не будет пересекать экваториальную часть. 

Но это еще не все. Мы не видим черную дыру под прямым углом и это причина еще одного из значительных отличий. Черная дыра M87 имеет более яркие акценты в левой нижней части. Это косвенное доказательство, что скорее всего черная дыра вращается. Материя вокруг черной дыры тоже вращается, при этом пространство-время само по себе будет обернуто вокруг черной дыры. Это значит, что материал, двигающийся в нашем направлении, выглядит ярче, тогда как та материя, что удаляется от нас, выглядит тусклее.

В "Интерстеллар" этой разницы в яркости нет, так как человеческий глаз, скорее всего, не смог бы выделить разницу на двух сторонах черной дыры из-за общей яркости. Кроме того в фильме Кристофера Нолана присутствуют художественные элементы, вроде бликов. Еще одно значительное отличие — диск реальной черной дыры оказался значительно "толще", чем в кино, при этом он пропускает больше света, тогда как в "Интерстеллар" диск был значительно плотнее.

Оригинальная черная дыра Интерстеллар была слишком непонятной

Проект Event Horizon Telescope продолжит делать изображения черной дыры в M87, а также в центре нашей галактики. Этот процесс позволит получить более четкие изображения, открывающие новые особенности черных дыр.