Космический объект вращается, но его тень — область, откуда не выходит свет, — не обладает идеальной округлостью. Астрофизики рассмотрели чёрную дыру в рамках нестандартной теории гравитации — так называемого мира на бране, где наша Вселенная представляет собой трёхмерную поверхность, погружённую в пространство большего числа измерений. В такой модели у чёрной дыры появляется дополнительный параметр — приливной заряд, который служит мерой того, как дополнительные измерения искажают гравитационное поле. Авторы работы проследили, как лучи света огибают такую дыру, и построили её изображение.

Луч света здесь подобен гонцу, бегущему по изогнутым улицам незнакомого города. Когда наблюдатель смотрит почти перпендикулярно на полюс дыры, вторичное кольцо — слабый призрачный обод — прячется внутри основного яркого круга. Стоит наклонить взгляд — и картина резко меняется: кольца расходятся, возникает резкая асимметрия. За этот перекос отвечают сразу три фактора: вращение самой дыры, угол зрения и тот самый приливной заряд.

Авторы не ограничились формой тени. Они добавили в модель падающий поток вещества — газ, который устремляется к дыре от последней стабильной орбиты (минимального радиуса, где возможны устойчивые круговые движения) до самого горизонта событий — границы, за которую ничто не может вырваться. Это позволило вычислить сдвиги частоты излучения по всему диску. Главным фактором, определяющим эти сдвиги, оказался наклон наблюдателя. Сравнив два радиодиапазона — 86 ГГц и 230 ГГц, — учёные увидели, что яркость и общая мощность излучения выше на более низкой частоте. А ещё диск, вращающийся в ту же сторону, что и дыра, светит иначе, чем диск, движущийся навстречу.

Такой детальный портрет невидимого объекта — не просто упражнение в теории. Когда телескопы следующего поколения получат снимки теней чёрных дыр, именно асимметрия и частотная окраска расскажут, не скрываются ли в гравитации следы дополнительных измерений.