Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

“Ради бога, пусть с ними не случится ничего плохого”, – думаю я. Уже бывало, что при перевозке данные РСДБ терялись. На этих дисках хранятся все сокровища EHT, все наши драгоценные материалы. Резервное копирование невозможно, поскольку объем данных слишком велик. Нам приходится работать без страховки, без ремней безопасности. Потеря данных будет неописуемой катастрофой и для нас, и для нашего проекта. Вся кампания пойдет прахом, и кто знает, когда мы опять дождемся такой хорошей погоды.

Один за другим наши ящики приходят в обсерваторию Хейстек. Оттуда часть данных пересылается в Институт Макса Планка в Бонне. Дольше всего приходится ждать жесткие диски с Южного полюса. До окончания антарктической зимы осталось полгода, и только тогда их можно будет отправить со станции Мак-Мердо. Все это время члены нашей команды на Южном полюсе будут оставаться на станции. Их ночь кончится еще не скоро.

За пять дней наблюдений каждый из восьми телескопов собрал около 450 терабайт данных. Это значит, что нам предстоит проанализировать порядка 3,5 петабайта, а петабайт – это число с 15 нулями! Первый шаг – согласовать данные разных телескопов, то есть стандартизовать и расположить данные в строго хронологическом порядке. Эту работу планируют разделить между собой команды из Массачусетса и Бонна. Кроме того, каждая из команд перепроверит часть данных других команд. Оба института десятилетиями занимаются подобной работой, и все же – доверяй, но проверяй.

Установление корреляционных зависимостей обусловлено необходимостью “выудить” радиоволны, сохраненные в безбрежном море данных, и наложить их одну поверх другой. EHT – это интерферометр, а информация, которую с его помощью можно получить, всегда представляет собой комбинацию волн, зарегистрированных двумя телескопами. Для наших целей сам по себе один телескоп вообще бесполезен. Интерференцию можно представить себе так: вы бросаете два камня в пруд, в результате чего на его поверхности образуются расходящиеся круги, иначе говоря, – волны. Когда волны перекрываются, они в определенных местах гасят друг друга, а в других местах усиливают, что приводит к появлению характерного узора. Полное название этого узора, состоящего главным образом из пересекающихся линий, “картина интерференционных полос”, но радиоастрономы для краткости называют его просто “полосы”. Исходя из направления и интенсивности линий, можно очень точно определить относительный размер камней и место, где они коснулись воды. Задача радиоастрономов сложнее: свои измерения они проводят не в тихом пруду, а, скорее, в океане во время шторма. Прежде чем что‐то можно будет увидеть, приходится накладывать друг на друга горбы и впадины невероятного количества волн, а для этого волны должны быть строго синхронизированы, так как иначе интерференционная картина развалится.

Для синхронизации радиоволны надо сдвинуть друг относительно друга так, чтобы они колебались, условно говоря, в одном и том же ритме. Эксперты в корреляционных центрах чем‐то напоминают ди-джеев, которые, регулируя скорости двух проигрывателей, выравнивают ритм двух разных песен. Песни звучат как одна мелодия, если их ритмы синхронизированы идеально. Отличие с радиоастрономами состоит в том, что последние работают не с двумя проигрывателями, а со сложными регистраторами данных Mark 6 с разных телескопов. Только когда эти данные идеально синхронизированы, телескопы начинают функционировать в РСДБ-режиме.

Ди-джей сразу знает, синхронизировал ли он проигрыватели, а нам предстоит долго ждать результатов. Если ди-джей ошибся и ритмы двух песен не синхронизированы, он сразу это заметит или в крайнем случае увидит, что танцующие затыкают уши и из‐за резких звуков убегают с танцпола. Но, проводя измерения, мы не можем проверить, все ли работает синхронно. Наш опыт наблюдений напоминает опыт первых исследователей морских просторов: без GPS, без каких‐либо ориентиров они плыли по безбрежным водам, надеясь добраться до далекой цели. До самого конца мы не будем знать, не пошли ли все наши усилия прахом. Как и путешественники, мы узнаем это, только благополучно добравшись до цели. Полосы – иначе говоря, хорошо перекрывающиеся структуры – обнаружить удается не всегда. До поступления результатов нам остается только ждать, нервничать и грызть ногти.

Чтобы подстроить темп каждого из телескопов, необходимо знать (и знать точно!) как положение каждого из них относительно неба, так и относительное время прихода радиоволн из космоса. Для оценки этих величин эксперты РСДБ используют модель движения Земли, учитывающую ее вращение, нестабильность вращения и измеренное смещение полюсов за счет движения и морей, и слоев атмосферы. Суперкомпьютер, который связывает между собой более тысячи операционных устройств, ищет в статических изображениях радиоволн, зарегистрированных каждой парой телескопов, общие колебания, сдвигая для этого волны так, чтобы они совпали друг с другом, и выбирает самые лучшие корреляции.