Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

Следующий шаг – сохранение волн. Как ни удивительно, сегодня даже свет можно хранить в цифровом виде! Сначала волны следует опять отфильтровать, чтобы их частоты соответствовали гораздо более низким частотам наших приборов. Устройство Дэна Вертимера, предназначавшееся изначально для программ SETI, преобразует повторно отфильтрованные волны в биты и байты. Теперь свет из глубин космоса соответствует пиксельной последовательности виртуальных “башен” высотой ноль, один, два или три блока. Конечно, высота “башен” – это только очень грубая аппроксимация осцилляций радиоволн, но “башен”, как и зарегистрированных радиоволн, очень много.

Объем регистрируемых данных невероятен: 32 гигабайта в секунду, то есть 32 миллиарда нулей и единиц в секунду. Если рисовать на бумаге “башни”-данные линиями миллиметровой толщины, то примерно через две секунды нам уже потребовался бы рулон бумаги, достаточный, чтобы обернуть весь земной шар. К счастью, теперь бумажную перфоленту заменили жесткие диски. Числовая революция явно сыграла на руку проекту EHT.

После записи измерений жесткие диски отсылаются по почте для дальнейшей обработки в Бостон и Бонн. И когда длительный процесс обработки этого гигантского массива данных будет завершен, появится крошечный рисунок. А ведь это только предварительная работа с информацией! На самом деле мы регистрируем радиошум, идущий от неба, от наших приемников и – очень слабый – от края черной дыры. К счастью, большая часть радиошумов, источниками которых являются небо и приемник, могут быть отфильтрованы при последующей обработке. Вся энергия сигналов космического радиоисточника, собранных таким телескопом за одну ночь, невероятно мала. Она эквивалентна энергии, приобретенной волоском длиной в 1 миллиметр, падающим с высоты 1 миллиметр на стеклянную пластинку. Маловероятно, что после этого на стекле останется хотя бы царапинка, и тем не менее мы можем измерить воздействие такого удара.

Чтобы затем данные можно было точно совместить, каждый телескоп нуждается в абсолютно точных часах. Точные часы изготавливаются в Швейцарии, что известно как простым покупателям, так и физикам. В нашем случае речь идет не об обычных механических чудо-часах, а о невероятно точном хронометре эры атомной физики. Город Невшатель вблизи Берна – один из главных центров, где изготавливают такие приборы. Именно здесь выпускаются атомные часы, используемые в навигационной спутниковой системе “Галилей”, – европейской альтернативе американской GPS. Наши атомные часы тоже из Невшателя. Это часы на основе водородного мазера, цена которых начинается с пятизначного числа за штуку.

Если ты астроном и работаешь с телескопом, то есть один человек, связываться с которым тебе не рекомендуется. Это – оператор, знающий свой телескоп от и до. Он или она, в полном соответствии с названием его или ее должности, сидя в диспетчерской перед стеной с экранами, управляет антенной телескопа, как капитан кораблем. На горе всегда одновременно присутствуют два оператора, сменяющие друг друга каждые двенадцать часов. Они живут поблизости и привычны к уединенной жизни на горе Грэм. (На языке апачей это название означает “Большая сидящая гора”.)

При определенных измерениях оператор может передать виртуальный руль находящимся в комнате астрономам, но он немедленно заберет его обратно, если возникнут какие‐то проблемы или дальнейшим наблюдениям помешает сильный ветер.

При РСДБ-экспериментах для каждого телескопа имеется четкое расписание, которого следует придерживаться. Теоретически это расписание должно соблюдаться автоматически, поскольку предполагается, что с точностью до доли секунды все телескопы в одно и то же время направлены на один и тот же радиоисточник. Чтобы предотвратить какие‐либо недоразумения, связанные с часовыми поясами, используется всемирное время – время пояса, в котором находится давно превращенная в музей английская Гринвичская королевская обсерватория.

Проводя измерения, мы не только наблюдаем за центром нашей Галактики или центром галактики M87. Для определения чувствительности наших телескопов мы между сеансами вновь и вновь направляем их радиоантенны на калибровочные источники. Часто для этих целей используются хорошо известные квазары или галактики. Одна из таких галактик была открыта Гершелем в конце XVIII века. Она известна как 3C 84 и расположена в 240 миллионах световых лет от Млечного Пути в скоплении галактик в созвездии Персей. Галактика 3C 84 – надежный и сильный источник радиоизлучения.

Часто за время одной сессии пеленгуются координаты трех или четырех разных квазаров. Только таким образом можно откалибровать всю систему. Для РСДБ даже атомные часы недостаточно точны. Их приходится корректировать с помощью этих космических источников, и тогда постфактум можно убедиться, что все часы идут в унисон.