EHT планирует создать первый фильм о черной дыре в галактике M87

Кампания по наблюдению за дыханием гиганта

В марте и апреле 2026 года коллаборация Телескопа горизонта событий (Event Horizon Telescope, EHT) направит свой «око» размером с планету в сердце галактики Мессье 87 для проведения плотно спланированной наблюдательной кампании. Ее цель — не просто сделать очередную статичную фотографию, а снять полноценный фильм. Целью является M87* — черная дыра массой в шесть миллиардов солнечных, чей ставший теперь культовым «силуэт» впервые был представлен широкой публике несколько лет назад. Поскольку гравитационный театр вокруг M87* эволюционирует в масштабах дней, а не минут, ученые полагают, что последовательности изображений высокого разрешения, сделанные с интервалом в несколько дней, можно будет объединить в первое движущееся изображение сверхмассивной черной дыры и ее непосредственного окружения — аккреционного потока и основания релятивистского джета.

Почему M87* — подходящая цель

Не все черные дыры одинаково покладисты. Черная дыра в сердце нашей собственной галактики эволюционирует слишком быстро для нынешнего массива EHT, чтобы можно было снять фильм с длинной выдержкой: горячая плазма совершает оборот вокруг Стрельца А* (Sagittarius A*) за десятки минут. Огромная масса M87* растягивает эти временные масштабы до дней или недель, что играет на руку методу радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ) — технологии, которая связывает радиоантенны по всему миру, превращая их в телескоп размером с Землю. Наблюдатели планируют серии снимков с интервалом примерно в три дня — этого достаточно, чтобы зафиксировать значимые структурные изменения, но при этом избежать размытия изображения при объединении данных.

Что надеется увидеть команда

Научная ценность заключается не в кинематографическом эффекте, а в точных диагностических данных: фильм может показать, как плазма движется вокруг черной дыры, как смещаются яркие области кольца, меняются ли структуры магнитного поля в наблюдаемых временных масштабах и как именно джет вырывается из внутреннего аккреционного потока. Измерение азимутального движения ярких пятен позволит наложить прямые ограничения на спин черной дыры и на магнитогидродинамические процессы, которые управляют формированием джета — ключевое недостающее звено, связывающее физику масштаба горизонта событий с процессами обратной связи в масштабе целой галактики.

Уроки многолетних наблюдений

Стремление создать фильм основывается на результатах многолетней работы EHT, которая уже выявила удивительную изменчивость. Повторный анализ данных за 2017–2021 годы показал, что, хотя общий диаметр кольца — видимый масштаб тени — оставался неизменным в соответствии с предсказаниями общей теории относительности, распределение яркости и паттерн линейной поляризации существенно менялись от эпохи к эпохе. В частности, ориентация поляризации вокруг кольца меняла направление между некоторыми наблюдениями, что указывает на эволюционирующую магнитную среду вблизи горизонта событий и возможные эффекты переднего плана, которые вращают поляризацию на ее пути к Земле. Эти результаты доказывают, что временное разрешение крайне важно для отделения переходных явлений от устойчивых структур.

Модернизация массива и новая чувствительность

Возможность создания фильма во многом обусловлена техническим прогрессом. Добавление новых станций, включая Китт-Пик и Северный расширенный миллиметровый массив (NOEMA) в последних кампаниях, улучшило покрытие и чувствительность. Это позволило EHT обнаруживать слабое излучение за пределами яркого кольца и наложить первые ограничения на излучение джета на масштабах сразу за тенью. Усовершенствованные алгоритмы калибровки и обширная библиотека синтетических данных, созданная на основе реалистичных симуляций, дают аналитикам более мощные инструменты для отделения инструментальных эффектов от истинной астрофизической переменности. Эти достижения снижают вероятность ложноположительных результатов при поиске движения и позволяют проводить более надежные сравнения между данными и релятивистскими магнитогидродинамическими симуляциями.

Алгоритмы, машинное обучение и проблема переменности

Создание фильма на основе разреженных измерений РСДБ — это сложная вычислительная и статистическая задача. Сообщество EHT вложило значительные ресурсы в новые методы визуализации, сочетающие физическое моделирование, байесовский вывод и машинное обучение. Группы исследователей создали огромные библиотеки синтетических наблюдений на основе моделей релятивистской магнитогидродинамики (GRMHD) и обучили нейронные сети распознавать вероятные признаки движения в противовес артефактам, возникающим из-за неполной выборки данных. Эти методы будут иметь решающее значение для превращения необработанных данных в связную временную последовательность, которую ученые смогут интерпретировать физически. Тем не менее, аналитики подчеркивают, что внутренняя изменчивость аккреционного потока — стохастическая турбулентность и события быстрого магнитного пересоединения — фундаментально ограничивают определение параметров, если наблюдения не фиксируют эти изменения напрямую. Временная последовательность — самый ясный способ преодолеть это ограничение.

Логистика: Антарктида и долгий путь к готовому фильму

Наблюдатели предупреждают, что путь от завершения кампании до публикации фильма потребует терпения. Некоторые станции EHT, в частности Телескоп Южного полюса, записывают данные на физические носители, которые могут быть вывезены только во время антарктического лета; жесткие диски прибывают в центры обработки в Северной Америке и Европе через недели или месяцы. Как только необработанные данные будут собраны, несколько независимых групп будут обрабатывать их и создавать изображения, после чего последует перекрестная проверка с симуляциями — все эти этапы означают, что первый публичный фильм может появиться лишь спустя много месяцев после самих наблюдений. Ожидание утомительно, но оправданно: обеспечение достоверности временной последовательности на масштабах горизонта событий требует тщательного учета калибровки, систематических ошибок и алгоритмических искажений.

Что изменит успех этой съемки

Проверенный фильм об M87* станет чем-то большим, чем просто зрелище. Он даст прямые динамические измерения скоростей плазмы вблизи горизонта событий, предоставит наблюдательные данные о вращении черной дыры и наложит новые ограничения на магнитную геометрию, которая запускает и коллимирует релятивистские джеты. Эти джеты являются фундаментальными игроками в эволюции галактик: они переносят энергию далеко от ядра, регулируют звездообразование и формируют историю роста галактики. Взгляд на основание джета с временным разрешением связывает мелкомасштабную релятивистскую физику с крупномасштабными астрофизическими последствиями. Более того, фильмы открывают новые пути для тестирования общей теории относительности в режиме сильного поля и временной зависимости — не только по размеру тени, но и по тому, как пространство-время направляет движущиеся структуры.

Риски, неопределенности и путь вперед

В долгосрочной перспективе: к астрономии горизонта событий в реальном времени

В случае успеха кампания марта–апреля станет предвестником более амбициозных усилий. Концепция Телескопа горизонта событий следующего поколения (ngEHT) предполагает использование гораздо большего количества антенн и непрерывный мониторинг, что в один прекрасный день позволит приблизиться к визуализации динамики черных дыр почти в реальном времени. На данный момент ближайшая цель конкретна и достижима: получить первую последовательность кадров, показывающую сверхмассивную черную дыру и ее окрестности, меняющиеся во времени, и тем самым добавить динамическое измерение в наши наблюдательные тесты гравитации, физики плазмы и того, как черные дыры формируют галактики.

Наблюдатели будут следить за небом в марте и апреле, а затем за жесткими дисками будут следить еще пристальнее. Если кампания увенчается успехом, результатом станет новый вид космического кино — фильм, кадры которого написаны гравитацией, светом и магнетизмом на самом экстремальном рубеже природы.

Источники

• Коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) (пресс-материалы и опубликованные изображения)
• Пресс-релиз Института радиоастрономии Макса Планка (MPIfR) и вклад в результаты EHT
• Препринт ArXiv: "Horizon-scale variability of M87* from 2017--2021 EHT observations" (Event Horizon Telescope Collaboration)
• Препринт ArXiv: "Deep learning inference with the Event Horizon Telescope I. Calibration improvements and a comprehensive synthetic data library"
• Материалы Кембриджского университета и заявления Серы Маркофф относительно кампании по созданию фильма