Вокруг невидимого костра кружится светящийся газ. Сам костёр скрыт, но его очертания угадываются по тому, как пляшет пламя. Примерно так астрономы «видят» чёрные дыры — не сам объект, а раскалённое вещество, которое перед падением в бездну разгоняется до огромных скоростей и светится. В новом исследовании учёные построили компьютерную модель такого «костра» для чёрной дыры, которая живёт не по законам Эйнштейна, а по чуть изменённым правилам — так называемой гравитации с нарушением Лоренцевой симметрии (особого рода однородности пространства и времени).

Портрет сильно зависит от двух чисел: заряда чёрной дыры и параметра, показывающего, насколько сильно нарушена привычная симметрия пространства. Когда этот параметр растёт, тень чёрной дыры сжимается — как будто само пространство сильнее давит на неё. А заряд, наоборот, усиливает яркостный контраст: одна сторона кольца становится заметно ярче другой. Это происходит из-за того, что вращающаяся чёрная дыра закручивает за собой само пространство, словно ложка в мёде. Чем больше заряд, тем сильнее эффект.

Учёные сравнили два варианта светящегося газа: один похож на густой бублик, другой — на тонкий диск. Во втором случае кольцо получается геометрически более чётким, и легче отделить главное изображение от вторичных «эхо»-колец. Эти кольца возникают, когда свет огибает чёрную дыру несколько раз. Поляризация света — направление, в котором колеблется электромагнитная волна, — тоже меняется вместе с параметрами чёрной дыры. Она повторяет рисунок яркости и отражает геометрию искривлённого пространства.

Эти расчёты — не просто игра ума. Когда телескопы вроде Event Horizon Telescope получают снимки теней чёрных дыр, каждый пиксель можно сравнить с библиотекой моделей и понять, с каким именно объектом мы имеем дело. Пока что все наблюдения согласуются с обычной эйнштейновской чёрной дырой, но кто знает, что покажут следующие, ещё более чёткие снимки. И тогда невидимый костёр, возможно, откроет новые подробности своей природы.