📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить. Прошу разобрать полностью

В центре галактики M87, в 55 миллионах световых лет от нас, притаилась чёрная дыра массой как 6,5 миллиардов Солнц. В 2019 году телескоп Event Horizon Telescope (EHT) впервые показал её портрет: оранжевый бублик с тёмной сердцевиной. Но бублик — не сама бездна. Это светящийся газ, разогретый до миллиардов градусов, который кружится перед тем, как исчезнуть навсегда. А настоящая тень — чуть меньше кольца, и её размер закодирован в излучении.

Астрофизики построили тысячи компьютерных симуляций аккреционных дисков — по-разному закрученных, намагниченных, с разным наклоном к наблюдателю. Каждая симуляция давала своё кольцо и свою тень. Сравнивая их, авторы вывели калибровочную кривую: как по измеренному кольцу восстановить истинный размер тени. Оказалось, что погрешность можно снизить в несколько раз, если наблюдать на частоте 345 ГГц (почти вдвое выше нынешней), использовать геометрические ограничения от алгоритма PRIMO и учесть, что ось вращения чёрной дыры в M87 почти совпадает с направлением гигантского джета — струи плазмы длиной в тысячи световых лет.

Самый неожиданный помощник в этой работе — «фильтрация по времени задержки». Измеряется не просто размер кольца, а то, насколько стабильно этот размер держится от кадра к кадру. Дрожание кольца выдаёт турбулентность газа, а устойчивость — геометрию самой чёрной дыры. Такой подход, по расчётам авторов, способен сделать калибровку ещё точнее с каждым новым сеансом наблюдений EHT.

Когда масса чёрной дыры известна из других измерений, уточнённая связь «кольцо–тень» превращается в тест общей теории относительности. Если тень окажется не там, где предсказано, — значит, гравитация вблизи горизонта событий работает иначе, чем думали. Пока все проверки подтверждают Эйнштейна, но точность растёт, и каждый новый снимок — это шаг к тому, чтобы увидеть отклонение, если оно существует.