Тень сомнения: что мы на самом деле видим на снимках черной дыры Sgr A*?

С появлением Телескопа Горизонта Событий (Event Horizon Telescope, EHT) у человечества появилась возможность заглянуть в самые потаенные уголки Вселенной — в область, непосредственно прилегающую к черным дырам. В 2022 году команда EHT представила миру сенсационные снимки Sgr A*, сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики. Эти изображения демонстрировали яркое кольцо, которое было интерпретировано как тень черной дыры, образованная искривлением пространства-времени.

Однако не все ученые разделяют эту точку зрения. Японские астрофизики под руководством Макото Миёси провели независимый анализ данных EHT 2017 года и пришли к неожиданному выводу. По их мнению, кольцо, запечатленное на снимках EHT, может быть всего лишь артефактом, вызванным несовершенством телескопа.

Их исследование, опубликованное в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, основано на традиционных методах построения изображений с помощью радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой (РСДБ).

Вместо кольца Миёси и его коллеги увидели вытянутую структуру, ориентированную с востока на запад. Восточная часть этой структуры оказалась ярче западной, что, по мнению ученых, может быть следствием эффекта Доплера, возникающего при вращении аккреционного диска вокруг черной дыры.

На чем же основаны столь смелые выводы?

Ключевым аргументом японских астрофизиков является структура функции рассеяния точки (ФРТ) — характеристики телескопа, которая определяет его способность различать детали изображения. ФРТ EHT 2017 года оказалась крайне неоднородной, с выраженными боковыми лепестками, расположенными на расстоянии около 50 микросекунд дуги от основного пика. Именно этот размер совпадает с диаметром кольца, запечатленного на снимках EHT.

Миёси и его коллеги показали, что такая структура ФРТ может создавать ложные кольцевые структуры даже при обработке данных, полученных от точечных источников или просто шума. Это ставит под сомнение надежность изображений EHT, особенно учитывая, что Sgr A* является крайне переменчивым объектом.

Интенсивность и структура Sgr A* меняется на масштабах часов и даже минут. Это создает серьезные трудности для РСДБ, поскольку для получения качественных изображений требуется, чтобы наблюдаемый объект оставался неизменным в течение длительного времени.

Команда EHT разработала специальный метод для учета переменности Sgr A*, однако, по мнению Миёси, этот метод основан на ряде предположений о физических свойствах объекта и не может гарантировать достоверность полученных результатов.

На пути к истине

Японские ученые подчеркивают, что для получения надежных изображений окрестностей черных дыр необходимо увеличить количество станций EHT, чтобы обеспечить более полное покрытие u-v плоскости (пространства пространственных частот). Это позволит получать снимки с более высоким разрешением и уменьшить влияние ФРТ на результат.

Кроме того, авторы исследования отмечают, что для достоверной интерпретации данных EHT необходимо тщательно анализировать ФРТ и учитывать ее влияние на получаемые изображения.

Полученные Миёси и его командой результаты ставят под сомнение интерпретацию снимков Sgr A*, полученных EHT, и подчеркивают необходимость дальнейшего совершенствования методов РСДБ для изучения окрестностей черных дыр. Будущее покажет, насколько верны выводы японских астрофизиков, однако их исследование заставляет задуматься о том, что мы видим на захватывающих дух снимках EHT: тень черной дыры или искусную иллюзию, созданную нашим несовершенным инструментом познания?