Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы - Фальке Хайно

Димитриос Псалтис – научный руководитель проекта – пытается направить этот креативный шторм в более организованное русло и предлагает план публикации. Надо ли быстро обнародовать изображение, сопровождаемое короткой статьей, в одном из больших научных журналов, например, в Nature? Пожалуй, нет – это будет неправильно понято. Мы не должны подставляться: изображение настолько эффектно и настолько необычно, что нас могут обвинить в погоне за сенсацией. Сделано уже очень много, и все наши результаты должны быть задокументированы! После многочисленных обсуждений с нами и со всеми членами научного сообщества Псалтис предлагает план, получивший благословление научного совета: будет написано шесть научных статей. Мы хотим должным образом описать весь научный процесс, необходимый EHT для успешной работы. В него входят: технология РСДБ, калибровка данных, построение изображения, моделирование и анализ изображения – значит, по статье на каждый вопрос. Кроме того, должен быть обзор, обобщающий и классифицирующий полученные результаты. Всего выходит 204 страницы – почти книга, посвященная одному изображению.

В ноябре 2018 года на большое совместное собрание EHT в университет Неймегена приезжает 120 ученых[181]. Здесь пройдет совместное обсуждение всех различных аспектов EHT. Это первое общее собрание со времени последнего раунда наблюдений и после подписания в 2017 году соглашения о создании нашего научного сообщества. Много любви и старания вложила в подготовку этой недельной встречи моя ассистентка Катерина Кенигштайн. Конференция проходила в недавно отреставрированном старом иезуитском монастыре Берхманианум (теперь это корпус Неймегенского университета). Здесь, в старой капелле, под строгими взглядами святых мы будем обсуждать “направление атаки” EHT и шесть планируемых статей.

Утром в понедельник я стою на улице у монастыря и ожидаю прибытия автобусов, которые должны привезти моих коллег из близлежащих отелей. Когда открываются двери автобусов, я вижу так много знакомых лиц, что на душе сразу становится тепло. Вокруг царит хорошее, радостное настроение. Часто слышна фраза: “А я вас знаю: видел на экране”. До сих пор многие из нас никогда не встречались лично – лишь виртуально, на бесчисленных многочасовых видеоконференциях.

Через полтора года началась эпидемия коронавируса, многие из нас оказались в карантине, и правила работы большого числа компаний изменились. К тому времени для EHT дневные и ночные видеоконференции уже стали абсолютной нормой, но в 2018 году установленный нами самими карантин был прерван общей конференцией и интенсивной совместной работой. Этот опыт оказался невероятно важен для взаимоотношений внутри EHT. Он показал, какие эмоциональные факторы и социальные аспекты теряются, когда люди общаются друг с другом только с помощью экранов, камер и микрофонов. Атмосфера конференции в Неймегене заставила вспомнить о встречах одноклассников, на которых ты видишь все еще очень тебе близкие, но все же ставшие уже несколько чужими лица.

В перерывах повсюду стоит гул, как в пчелином улье: повсюду стихийно образуются группы, где идет непринужденный разговор. Обычно в это время в Нидерландах серо и сыро, но сейчас, как бы напоминая о тех днях, когда мы проводили наблюдения, погода нам благоволит. Следуя старой РСДБ-традиции, я настаиваю на коротком футбольном матче и даже забиваю гол. (Правда, на следующий день по лестнице подниматься трудновато.) Главное событие недели – прием, который организовала Катерина Кенигштайн в церкви Св. Стефана – самой большой церкви Неймегена. Поначалу выбор места показался мне странным, но потом я сообразил, что в секуляризованных Нидерландах это дает возможность научной организации финансово поддержать храм. Сильное впечатление произвел на всех оперный певец, выступивший на приеме. Когда, выйдя на балкон, он начал петь под аккомпанемент органа, из карманов появились телефоны, чтобы заснять его на видео, и носовые платки, чтобы промокнуть слезы.

На пленарных заседаниях координаторы, отвечающие за каждую из статей, представляют свои индивидуальные планы. Как ответственный координатор основной статьи, цель которой – подвести итог нашей работы, я спрашиваю у присутствующих: “Какова наша концепция? Что за историю мы рассказываем? Какие утверждения мы рискнем сделать?”

Мы определенно видим тень – именно такую, какую можно ожидать от черной дыры. Но, подчеркивает Псалтис, доказать, что черные дыры действительно существуют, мы никогда не сумеем. Можно только утверждать, что наши результаты совпадают с предсказаниями общей теории относительности, – и это совпадение достаточно впечатляющее. Наше изображение соответствует невероятно большому числу изображений, полученных теоретической группой при одно-однозначном моделировании на компьютере искусственных РСДБ-измерений. Это и подарок судьбы, и ее проклятие. Как я уже говорил, тень – очень надежный и очень заметный признак черных дыр. Но мы, например, не можем сказать, вращается ли наша черная дыра, а если вращается, то с какой скоростью.

И все же, поскольку мы научились проникать внутрь светящегося радиотумана, мы видим черное пятно. Имеется прямая корреляция между размером этого пятна и его массой. Кольцо – это свет, окутывающий черную дыру со всех сторон. Он ярче на границе темного пятна, и именно этого следует ожидать, когда газ вращается вокруг черной дыры со скоростью, близкой к скорости света, двигаясь по направлению к нам. В соответствии с общей теорией относительности такое движение с околосветовой скоростью фокусирует и усиливает свет в направлении вперед. Поскольку джет, а с ним и ось вращения плазмы, направлены вверх и вправо от нас и при этом нижняя часть газа движется по направлению к нам, то кольцо должно вращаться по часовой стрелке.

Однако наш главный результат – размер кольца. На языке астрономов его диаметр 42 угловые микросекунды. Кто бы мог подумать, что после всех этих лет, после обработки квадрильона графиков на суперкомпьютерах, ответ на самый главный вопрос – вопрос вопросов! – окажется 42[182]?! Все свелось к этому числу.

Нам на Земле кажется, будто черная дыра не превосходит размерами находящееся в Нью-Йорке горчичное зернышко с дырочкой, на которое мы смотрим из Неймегена. Другой пример – волосок, каким мы его видим с расстояния в 350 километров. Поскольку от нас до M87 около 55 миллионов световых лет, это соответствует диаметру в 100 миллиардов километров. Сравнивая с результатами моделирования, мы можем получить невероятную массу этакого чудища: около 6,5 миллиарда масс Солнца. По меркам нашей Солнечной системы длина окружности горизонта событий черной дыры такого размера должна быть в четыре раза больше орбиты Нептуна.

И все же в данный момент по‐прежнему неясно, что из “сфотографированного” надо считать – и что будет считаться – изображением. Ведь в общей сложности имеется двенадцать изображений: четыре дня измерений и три разных алгоритма обработки данных. В группе визуализации разгораются серьезные дебаты. Джефф Бауэр и я пытаемся выступать в роли арбитров. Наконец группа решает просто усреднить три алгоритмических метода и, используя данные за тот апрельский день 2017 года, когда условия для измерений были наилучшими, построить одно изображение. Изображения, полученные на основе данных за другие дни и с использованием каждого из алгоритмов, тоже будут представлены, но займут не такое видное место. Это – соломоново решение. Теперь каждый член команды по праву может утверждать, что в этом едином изображении представлена и его работа.

Остается еще последний важный вопрос: когда именно состоится публикация? По плану Шепа Доулмана это должно произойти в феврале. Ориентировочно во время большой пресс-конференции в Вашингтоне на ежегодном собрании Американской ассоциации содействия развитию науки – самой крупной научной конференции в мире. Мне кажется, что мы торопимся. Дэн Маррон и я стоим за перенос даты публикации на весну или даже на лето. Как и хорошая наука, хорошие научные статьи требуют времени, а в сутках всего двадцать четыре часа. Быстро выясняется, что февраль – это нереально, и все соглашаются сдвинуть публикацию на апрель, на время после запланированного, но позже отмененного раунда измерений. Призыв Доулмана “Энергично, но не выходя за рамки возможного” становится девизом посвященных. Чтобы подготовить все к апрелю, каждому из нас – даже с учетом дополнительного времени – предстоит напряженная работа. “Энергично” – это еще мягко сказано.