Изображение черной дыры M87 подтвердило ее массу и теорию относительности

Первое изображение черной дыры подтвердило, что масса этого сверхмассивного объекта в центре галактики M87 близка к тому, что астрономы рассчитали на основе вращения близлежащих звезд, — решая давнюю дискуссию о том, как наилучшим образом измерить массу черной дыры.

Черная дыра в M87, которая расположена на расстоянии около 55 миллионов световых лет от Земли, является первой черной дырой, масса которой была рассчитана тремя методами: измерением движения звезд, измерением движения окружающих газов, а теперь, благодаря Event Horizon Telescope, через диаметр тени черной дыры.

В 1978 году первые оценки массы основывались на том, чтобы отследить движение звезд, вращающихся вокруг большого гравитационного центра. Астрономы обнаружили, что звезды должны вращаться вокруг чего-то, что в 5 миллиардов раз превышает массу Солнца. Более точная оценка в 2011 году, использующая подобную звездную технику, увеличила вес в 6,6 миллиардов раз по сравнению с массой Солнца.

Между тем, астрономы в 1994 году сделали другую оценку, проследив, как газ вращается вокруг черной дыры. Этот метод предполагает, что масса черной дыры составляла 2,4 миллиарда солнечных масс, которая была пересмотрена в 2013 году до 3,5 миллиардов солнечных масс. И в течение многих лет не было ясно, какая техника приблизилась к истине.

Теперь изображение EHT, показывающее оранжевое кольцо газов и пыли вокруг черной дыры, решило проблему. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, диаметр темного пространства в центре изображения — тени черной дыры — напрямую связан с ее массой.

«Большие черные дыры отбрасывают большие тени», — сказал на конференции в Массачусетском технологическом институте член команды EHT астрофизик Майкл Джонсон. «Легко проверить, является ли один или другой из этих методов измерения массы правильным». Тень черной дыры M87 дала диаметр в 38 миллиардов километров, что позволяет астрономам рассчитать ее массу в 6,5 миллиардов солнц — очень близко к массе, рассчитанной через движением звезд.

Размер тени также отрицает идею о том, что черная дыра является червоточиной, теоретическим мостом между отдаленными точками в пространстве-времени.

Если бы черная дыра в галактике M87 была червоточиной, то теория предсказывает, что она должна выглядеть намного меньше, чем есть на самом деле. «Это потрясающее подтверждение» общей теории относительности, сказал Джонсон. «Мы немедленно исключаем все эти экзотические возможности».