Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

Если вы собираетесь выполнить Фурье-преобразование изображения, например, головы человека, низкие изображения-ноты позволят уловить только форму головы, но не детали лица. С другой стороны, различить четкие контуры рта и носа, но не головы вокруг них, позволят высокие изображения-ноты. Важно то, какова, исходя из положения источника радиоволн, длина виртуальных струн. Если смотреть на струну под некоторым углом, она кажется короче, чем когда смотришь на нее прямо сверху. Поскольку Земля вращается, прогнозируемая длина струны и ее направление меняются, и в течение нескольких часов ночных наблюдений телескоп настраивается.

Чтобы с помощью РСДБ-сети получить хорошее изображение, чувствительность каждого отдельного телескопа должна быть точно откалибрована относительно каждого другого телескопа и время запаздывания между телескопами должно быть скорректировано. Это эквивалентно сборке и тщательной полировке зеркала, состоящего из нескольких сегментов, или точной настройке пианино. Наша калибровочная группа[165] приступает к работе весной 2018 года. Ее задача – убедиться в правильности микширования, то есть провести перед началом нашего концерта настройку аппаратуры и звука, регулируя уровни громкости многочисленных различных инструментов, принимающих участие в исполнении большого музыкального произведения. Только тогда у нас появится возможность сыграть симфонию, только тогда из какофонии наших данных может возникнуть гармоничное изображение черной дыры.

Однажды в середине мая, когда я уже собираюсь уходить, у меня в кабинете появляется Сара Иссаун и говорит подозрительно бесстрастным тоном: “Вы уже видели наши первые калибровочные графики для Sgr A* и M87? По-моему, они должны вас заинтересовать”. Настроение у Сары по обыкновению приподнятое, но сегодня ее глаза еще и как‐то плутовато поблескивают. Я с любопытством смотрю на экран. Отвожу взгляд… смотрю еще раз. И ошеломленно спрашиваю: “Вы все верите в то, что видите?” “Ну, это пока предварительные данные, и нам еще надо их тщательно перепроверить”, – отвечает она.

Калибровочная команда изучает состоящую из едва заметных точек кривую. Это – “звукоряд” для M87. Наподобие темброблока[166] старомодной Hi-Fi-стойки ди-джея, эта кривая показывает упорядоченную по частоте “громкость” каждой измеренной нами “ноты”. При смещении по ней в область “нот высокой частоты” изображения громкость монотонно снижается и постепенно доходит до нуля. Если бы изображение черной дыры было портретом, мы бы точно знали размер ее головы: чем высоких нот меньше, тем голова больше. Но затем кривая начинает опять подниматься вверх. Мы измерили и достаточно много громких высоких нот. У головы есть лицо, и мы его запечатлели! Самые высокие и самые важные для успеха нашего предприятия ноты достигли нас в самые последние минуты, когда наблюдение велось одновременно и в Испании, и на Гавайях. Поистине поразительно!

Я облегченно вздыхаю, но все‐таки продолжаю нервничать. “Это слишком хорошо, чтобы быть правдой!” Форму данной кривой знает каждый – она есть в любом учебнике по радиоастрономии[167]. “Боюсь сглазить, но кривая достаточно точно соответствует Фурье-преобразованию кольца. Если это действительно так, то объект M87 и впрямь настолько большой, насколько считают некоторые, и мы видим его тень”, – говорю я, испытывая почти благоговейный трепет. “Да, от шести до семи миллионов солнечных масс”, – улыбаясь, добавляет Сара.

“Хорошо, подождем и потом посмотрим”, – отвечаю я, сделав невозмутимое лицо. Тем не менее весь остаток дня я нервно расхаживаю по кабинету. Ощущение такое, будто вот-вот должен появиться очень важный гость, которого вы ждали десятки лет. Вскоре мы впервые его увидим. Благодарственная молитва звучит в комнате, где обычно рассуждают вполне трезво.

Большой сюрприз

Поскольку РСДБ измеряет не все ноты, то с точки зрения теории это означает, что наши данные можно сопоставить с большим числом изображений. Если нет полной нотной записи симфонии, то теоретически по имеющимся нотам можно наиграть большое число мелодий, хотя, вероятно, большинство из них будет звучать очень нескладно.

Меня беспокоит один вопрос: как убедиться, что мы не обманываем сами себя? Именно мы должны стать своими самыми строгими критиками. К счастью, кажется, в нашей команде все ясно осознают эту опасность, и потому, анализируя данные, мы проверяем каждый шаг по крайней мере двумя независимыми методами.