Общая теория относительности Эйнштейна вблизи черной дыры.
[музыка] Привет, Кирилл Масленников, Пулковский астроном, ведущий канала QWERTY! Я сегодня хочу вам рассказать об одном совсем недавнем, очень, по моему, интересном открытии в работе экономической — это наблюдение сверхсильной черной дыры в центре нашей галактики.
Я уже рассказывал, выданные, так знаете, что в центре нашей галактики таится такой гравитационный монстр — сверхмассивная черная дыра массой около 4 миллионов солнечных масс. На самом деле, по масштабам сверхмассивных дыр, которые, видимо, есть в центре любой спиральной галактики, это не очень много. И вообще надо понимать, что не надо считать эту дыру каким-то таким центром нашей галактики. Она по сравнению с масштабом всей галактики очень занимает небольшое место, и массы не в кайф, очень небольшая.
Нельзя сказать, что она притягивает к себе все эти спиральные ветви нашей галактики; она притягивает только ближайшую к ней окрестность. Вот, но тем не менее, это такой очень интересный объект. Вообще я уже много вместе говорил о черных дырах, это что с ними связаны масса таких загадочных явлений, которые воображения не сразу принимает. Ну, хотя бы то, что плотность такой большой черной дыры оказывается совсем небольшая, минимальная плотность воды.
Все обычно считают, что черная дыра должна быть очень-очень-очень плотной, но на самом деле совсем нет. Это средняя плотность. А ведь вы должны понимать, что внутри черной дыры, конечно, оно не равномерно распределяется. Вся масса несется к центру, где таится вот эта непонятная сингулярность, в которую все и стекается. А сам горизонт событий черной дыры не представляет собой никакой поверхности физической, на которую можно там опереться, там были, которую можно перейти и заметить.
Если мы оказываемся в окрестности такой черной дыры, приближаемся к горизонту событий, мы можем совершенно не заметить, что пересекли его. У нас ничего не случится, мы просто движемся вперед. А на самом деле, мы уже повернуть обратно не можем, так мы этого не знаем. Если захотим это сделать, тогда мы заметим, что ничего не получается. А потом, движемся вперед, ничего такого заметного не станет происходить. Мы даже можем прекрасно прожить свою жизнь до конца и считать, что все нормально и происходит, и мы никуда особенно не попали.
Но это может быть стоит отдельно поговорить о черных дырах, хабах, удивительной физике. А сейчас я еще расскажу о том, что, собственно, представляло собой вот это конкретное исследование. Дело в том, что эту черную дыру наблюдают уже больше двадцати лет. И удивительная точная техника, которые обладают сейчас астрономы, работающие на очень большом телескопе в Чили, позволяет им добиваться такого угла разрешения, что они способны разделять положение звезд, находящиеся на расстоянии нескольких микросекунд дуги друг от друга.
Вот площадка, которую вы сейчас видите у себя на экране, представляет собой квадратную секунду дуги. Для обычного телескопа она вся была бы залита светом одной-единственной звезды. Интерференционная техника, которую применяют, позволяет видеть, что происходит внутри вот такого очень маленького квадратика площади неба. Я хочу напомнить о том, что, собственно, такое интерферометрия, как там, и об этом правду заговорили.
Дело в том, что согласно законам физической оптики, разрешение телескопа — это самое маленькое угловое расстояние, на котором мы можем видеть соседние звезды, где они не сливаются в одну. Так вот, разрешающая сила современного телескопа определяется диаметром его зеркала. Чем больше зеркало, тем меньше углы, мы можем разрешать. На них можно попробовать резко усилить разрешающую силу следующим способом: поставить два телескопа на большом расстоянии друг от друга.
Скажем, 10-20 метров таких зеркал пока что не бывает и попробовать считать их одним зеркалом, как бы двумя кусками одного зеркала. Тогда в этом направлении, которое соединяет наши зеркала телескопа, разрешающая сила в столько же раз увеличится, сколько раз мы раздвинули телескопы друг от друга. Здесь есть одна большая трудность. Дело в том, что это все-таки разные телескопы, а мы должны считать, что это как бы куски одного и того же зеркала.
То есть, надо добиться того, чтобы световой поток имел одинаковую фазу, когда приходит на прием. И вот это как раз есть основная сложность оптической интерферометрии. Для этого вводятся точнейшие линии задержки, которые позволяют отрегулировать фазу приходящего пучка и добиться того, чтобы в точке, где они сходятся, они имели одинаковую фазу. Тогда мы получаем соответствующую энергетическую картину.
Именно это сделано практически на телескопе в Ялте. Там все четыре вот этих огромных 8-метровых телескопа, а еще добавочный 4 вспомогательных, скоро могут образовывать одну такую, как бы, единую интерферометрическую систему. И все эти пучки световые в подземном коридоре сходятся вместе и попадают на прием. Вот благодаря такой уникальной филигранной технике, а больше нигде в мире, кроме этого места, такого устройства не существует, удалось добиться такой невероятной точности.
Как вы видите на этой картинке, мы видим отдельные звезды, которые кружатся вокруг невидимой черной дыры, как и полагается быть черным дырам. Мы видим их траектории, видимых орбит. И одна из таких звезд, называемая S2, она уже совершила полный оборот вокруг черной дыры и начинает свой второй круг вокруг нее. И вот то, что уже в течение 20 с лишним лет эти звезды регулярно наблюдаются, удалось практически построить для них орбиты, позволило сделать одно замечательное измерение.
Дело в том, что в очень сильном поле тяготения, которое присутствует в окрестностях черной дыры, начинают сильно проявляться эффекты общей теории относительности. Как известно, общей теории относительности Эйнштейна, в отличие от частной, это, собственно, теория тяготения. Она определенным образом объясняет природу сил тяготения. А существует несколько альтернативных теорий тяготения, и никто в принципе не знает, какая, собственно, из них в конечном счете верна. Поэтому регулярно проводятся проверки, количественные проверки.
Но для этого нужны специальные условия. Вот как раз в окрестностях этой сверхмассивной черной дыры такие условия существуют. И сутью работы, которую вам рассказываю, является как раз проверка одного из количественных следствий общей теории относительности. А именно речь идет о так называемом гравитационном красном смещении света, который излучается в направлении от черной дыры. Не из нее, конечно, из нее выйти не может.
Объекта, который находится в окрестности. Так вот, этот свет смещается, длина волны его смещается в красную сторону, то есть объекты кажутся краснее, чем они есть на самом деле. Этот эффект очень маленький, но его можно померить. И он по-разному предсказывается разными теориями. Вот сутью этой работы как раз и было измерение этого эффекта. И могу сразу сказать, что он блестяще подтвердил именно общую теорию относительности и не вошел в согласие с некоторыми другими теориями гравитации.
Вот такая, по-моему, очень интересная работа была проделана этим летом. Время публикации и этим летом сама работа, видите, идет включение десятков лет. И вот мне показалось, что будет интересно вам. А не знаете, думаю, что мы скоро сможем еще сообщить вам о новых работах в этом направлении. До встречи! Подписывайтесь, ставьте лайки, до свидания!