Почему черные дыры так привлекательны?
Можно назвать множество причин: они жадные монстры, превращая их в идеальный сюжет для фильма Диснея . Они искажают пространство-время, демонстрируя странные последствия общей теории относительности. Они настолько массивны, что внутри границы, известной как горизонт событий, ничто - даже свет - не может избежать его гравитационной хватки.
Но, пожалуй, самой интригующей особенностью черных дыр является их полнейшая загадка. Из-за правил относительности никто не может сообщить, что происходит внутри границ черной дыры.
«Мы могли бы испытать все безумные вещи, которые происходят внутри черной дыры, но мы никогда не сможем никому рассказать», - радиоастроном. Хейно Фальке сказал. «Мы хотим знать, что там происходит, но не можем».
Фальке и его коллеги по международному Телескоп горизонта событий проект приоткрыл завесу всего два года назад, когда они выпустили первый снимок тени сверхмассивной черной дыры . Но непреходящая тайна - главная тема новой книги Фальке о поисках EHT, «Свет во тьме: черные дыры, Вселенная и мы» - и в последней части Подкаст Fiction Science , в котором основное внимание уделяется пересечению фактов и научной фантастики.
Фальке, который профессор астрофизики в Университете Радбауд в Нидерландах, имеет все возможности, чтобы взглянуть изнутри на проблемы и победы, с которыми столкнулась команда Event Horizon Telescope на пути к своему революционному изображению в 2019 году.
Начиная с 20 лет назад, Фальке продвигал идею объединения данных с радиотелескопов по всему миру, чтобы создавать изображения черных дыр, лежащих в основе галактик , включая наш Млечный Путь. Как только идея воплотилась в жизнь, он стал председателем научного совета проекта - и помогал сотням астрономов руководить наблюдениями, отправлять обратно данные с восьми мест по всему миру и разрабатывать алгоритмы для создания изображений.
Фальке и его товарищи по команде столкнулись с множеством земных проблем:
- Поскольку проект опирался на точно синхронизированные радионаблюдения в регионы от Гавайев и Испании до Чили и Антарктиды астрономам приходилось ждать, когда на каждом участке будет достаточно хорошая погода. При этом оказывается, что апрель - самый добрый месяц. «Ни для одного из телескопов это лучшее время года, но наименее худшее для всех», - пояснил Фальке.
- Сотни триллионов байтов данных собирались каждый день в рамках кампании наблюдений, и возвращение всех этих ценных данных на жесткие диски заняло целых шесть месяцев. В Антарктиде, например, южная зима исключила поставки до октября.
- Команде приходилось сталкиваться как с техническими, так и с социальными сбоями. В Мексике один исследователь был задержан вооруженным отрядом во время наблюдательной кампании 2018 года. «Мы до сих пор не знаем, была ли это тайная полиция или какая-то банда… в то время происходила небольшая битва», - сказал Фальке. «Но это был довольно пугающий опыт». Из-за этой и других неудач, включая пандемию коронавируса, первая кампания в 2017 году была самой продуктивной на сегодняшний день, создав изображение черной дыры M87.
Хорошей новостью является то, что команда телескопа Event Horizon смогла возобновить наблюдения в апреле этого года. «Мы попробовали еще раз, и это, вероятно, сработало», - сказал Фальке. «Мы еще не знаем, потому что не изучили данные».
Ближайшие достопримечательности могут включать изображение черной дыры в центре Млечного Пути, известной как Стрелец A *.
Более того, тот факт, что Стрелец A * в 1000 раз ближе и меньше M87, на самом деле затрудняет получение стабильного изображения. «Мы работаем над этим и опубликуем данные по нему», - сказал Фальке. 'Данные не будут потеряны - это я обещаю'.
Фальке сказал, что телескоп Event Horizon изучал и другие черные дыры. «Некоторые на самом деле выглядят довольно интересно, а один выйдет [в исследовательской статье] через пару недель», - сказал он. «Но там мы не сможем увидеть горизонт событий, потому что они слишком малы или слишком далеко».
Команда стремится со временем создавать изображения, которые могли бы показать черные дыры в движении. «Я убежден, что с помощью нашего эксперимента мы сможем снимать фильмы», - сказал Фальке. «Это одна из наших следующих целей. Нам может понадобиться еще несколько телескопов, и в конце концов мы действительно захотим отправиться в космос ».
Черные дыры и телескоп Event Horizon также находятся в центре внимания сервисов потокового видео, таких как Netflix а также Apple TV + благодаря выпуску 98-минутного документального фильма под названием «Черные дыры: край всего, что мы знаем». В фильме история EHT переплетается с другими нитями, включая попытки смоделировать поведение черной дыры в лаборатории и поиски решения проблемы, известной как информационный парадокс черной дыры .
Информационный парадокс датируется десятилетиями, и в нем участвует один из самых известных физиков мира Стивен Хокинг. Он и другие теоретики твердо верили, что информацию, как и энергию, нельзя создать или уничтожить. Однако, как только объект погружается за горизонт событий черной дыры, вся информация об этом объекте, по-видимому, теряется навсегда. Или это правда?
Хокинг обсуждал стратегии решения головоломки. «Черные дыры: край всего, что мы знаем» отслеживает Хокинга и его сотрудников, которые пытаются показать, что информация, попадающая в черную дыру, может каким-то образом запечатлеться на ее поверхности.
Трагедия командного квеста в том, что Хокинг умер в 2018 году прежде, чем работа может быть завершена. Тем не менее его имя появляется в опубликованной статье под названием «Энтропия черной дыры и мягкие волосы».
«Он был бы так счастлив, если бы понял, что с этим проектом у нас что-то получилось», - говорит в документальном фильме Саша Хако, ведущий автор статьи. «И, к сожалению, мы просто не успели вовремя».
Смерть и конец времени также фигурируют в размышлениях Фальке о тайне черных дыр, в книгах и документальных фильмах. «Люди всегда интуитивно связывают смерть со смертью», - говорит он в фильме.
Подобно смерти, метафорически описанной в «Гамлете» Уильяма Шекспира, черная дыра - это неоткрытая страна, из которой не возвращается ни один путешественник . «Черные дыры представляют собой конец пространства и времени, поскольку Большой взрыв на самом деле представляет собой начало пространства и времени», - сказал мне Фальке. «Эта вселенная пойдет в каком-то направлении, и вы никогда не сможете узнать, куда она движется в какой-то момент».
Как ученый, Фальке видел в этом источник разочарования. Но как христианин он видит в этом возможность для вещей, лежащих за горизонтом событий, за пределами области физики.
«Я думаю, что есть некоторые вещи в нашей жизни и нашей вселенной, которые вы могли бы решить и дать место только через веру - или просто не думать об этом вообще», - сказал он.
Физика может иметь подтолкнул Стивена Хокинга к атеизму , но тайны черных дыр все глубже втягивают Фальке в его веру.
«Мы не можем объяснить все с помощью одной лишь физики», - настаивал Фальке. «Вы знаете, Вселенная настолько богаче, что все еще есть место, если не потребность, для надежды, любви и веры. Это действительно то, что делает нас людьми - искать ответы, заглядывать в потусторонний мир, понимать, что мы можем знать и чего не можем знать ».
Чтобы узнать больше о черных дырах и вымыслах, в том числе о взглядах Фальке на «Интерстеллар» и рекомендациях к прочтению Клуба использованных книг Cosmic Log, посетите Оригинальная публикация Алана Бойла о научной фантастике в Cosmic Log . Вы можете послушать эпизоды Подкаст Fiction Science с помощью Якорь , яблоко , Google , Пасмурная погода , Spotify , Выключатель , Карманные слепки а также Радио Общественное .
Свинцовый снимок: сверхмассивная черная дыра M87 в поляризованном свете подчеркивает характерные черты магнитных полей. Кредит: EHT сотрудничество .