Чёрная дыра — не просто тёмное пятно на небе. Её тень ложится на светящийся фон из падающего вещества и хранит отпечаток самой геометрии пространства. Если гравитация устроена хоть немного иначе, чем мы привыкли думать, тень это выдаст.
В новой работе физики проследили за лучами света в окрестностях вращающейся чёрной дыры в так называемой гравитации Расталла. Эта теория добавляет к уравнениям Эйнштейна два новых числа: параметр структуры γ и параметр Расталла μ. С помощью компьютерной симуляции лучи запускали от далёкого наблюдателя и смотрели, какой силуэт вырисовывается на фоне аккреционного диска — раскалённого вещества, закручивающегося вокруг дыры.
Результат оказался чётким: при фиксированной скорости вращения с ростом γ тень заметно расширяется. Область захвата фотонов увеличивается, словно чёрная дыра «распухает» в глазах далёкого зрителя. Одновременно тень становится более круглой — вращение меньше её деформирует. Параметр μ тоже вносит свою лепту, и совместное влияние обоих чисел оставляет на тени различимый узор.
Так тень превращается в инструмент: измеряя её размер и отклонение от идеального круга, можно заглянуть в устройство гравитации на фундаментальном уровне. Возможно, будущие наблюдения с телескопами, подобными Event Horizon Telescope, помогут выбрать между эйнштейновской картиной и её расширениями.
Тень чёрной дыры примерно в 2,5 раза больше её горизонта событий — той границы, откуда не возвращается даже свет.