«Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы»
Зачем ученые объединяют радиосигналы телескопов
Сверхмассивные черные дыры удерживают все, что оказывается поблизости, даже свет. Поэтому и сфотографировать их нельзя. Однако в апреле 2019 года мы увидели первое в истории изображение пусть не самой черной дыры, но ее тени. Журнал Scienceназвал эту фотографию прорывом года. В книге «Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы» (издательство «Corpus»), переведенной на русский язык Инной Кагановой и Татьяной Лисовской, астрофизик Хайно Фальке, один из главных участников этого проекта, и журналист Йорг Рёмер рассказывают, как ученые получили это изображение, а также что мы знаем и чего не знаем о черных дырах и устройстве Вселенной. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом о том, зачем ученые объединяют радиотелескопы в интерферометры.
Глава 8. Как получить изображение
Великая благодать
В середине 1990-х годов мы накинули на нашу добычу сеть и стали постепенно ее затягивать... хотя в ней еще и оставались прорехи. Говоря юридическим языком, когда мы пытались доказать, что черные дыры сеют хаос в центрах галактик, мы полагались только на косвенные улики. Но, как это обычно бывает (и наука тут не исключение), таких улик оказывается недостаточно. Вы должны продолжать собирать факты в поддержку своей гипотезы до тех пор, пока либо все другие теории в какой-то момент обнаружат свою несостоятельность, либо ваша гипотеза будет опровергнута. И многие астрономы — особенно представители старой гвардии — оставались настроенными скептически в отношении нашей идеи и даже наслаждались поднявшимся ажиотажем. «Не хватает доказательств, — повторяли они. — Вы еще слишком далеки от цели». Снова и снова появлялись статьи, в которых утверждалось, что сверхмассивные черные дыры вообще не могут существовать. Чтобы отбиться от критиков, мы — астрономы — мечтали застукать подозреваемого на месте преступления и получить снимок, на котором было бы видно, что он все еще держит свою жертву. Как это было бы здорово!
Я хотел определенности! Больше всего на свете я хотел увидеть черные дыры!
Должно быть, стремление увидеть то, что скрыто, — это врожденная потребность человека, потребность, таящаяся глубоко в нас. Как ученый я верю только в то, что вижу, но прежде всего я должен верить в то, что в конце концов я это увижу.
Желание увидеть снова и снова овладевает моей душой, когда я слушаю старый духовный гимн «О, благодать». Есть всего несколько песен, трогающих меня столь же сильно, как эта... в особенности один стих из нее, который часто заставляет меня прослезиться: «Был мёртв и чудом стал живой, Был слеп и вижу свет».
Момент, когда наши глаза открываются, когда нам внезапно является истина, бесценен. Выйти из тьмы на свет, когда на тебя сходит благодать постижения новой истины, — один из самых ценных опытов нашей жизни. Иногда я думаю, что тот момент озарения, когда я говорю себе: «Наконец-то я вижу!» — это именно то, ради чего живу. Если я знаю, что такой момент наступит когда-нибудь в будущем, у меня появляются силы и я готов трудиться без устали.
Наверное, именно к этому все и сводится и в вере, и в науке: упорно надеяться, что вам будет дозволено обнаружить нечто новое. «Блаженны те, кто не видел, но уверовал». Так Иисус выразил1 свое отношение к вере, но я всегда считал, что в этом высказывании заключен смысл, который можно выразить словами «Блаженны те, кто пока еще не увидел».
1Евангелие от Иоанна 20:29 (Библия короля Иакова)
В повседневной жизни люди иногда лучше видят сердцем, но в науке нам требуются инструменты, и инструменты большие. Сегодня в астрономии изображения с самым высоким разрешением получаются с помощью метода радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ), который мы все — и мой коллега Томас Кричбаум в Бонне, и я, и многие другие радиоастрономы — используем уже несколько десятилетий.
Начиная с 1960-х годов, ученые принялись соединять отдельные радиотелескопы в интерферометры, чтобы увеличить разрешение изображений. Этот метод в одночасье позволил увидеть детали, которые не мог зарегистрировать ни один отдельный телескоп. В результате получился гигантский инструмент с виртуальной антенной размером с Землю. При использовании этой виртуальной антенны сигналы с отдельных антенн могут быть записаны в компьютер, а затем совмещены.