Шеп Доулман, астрофизик из Гарварда и первый директор коллаборации Event Horizon Telescope, сравнивает нужное разрешение с бытовой задачей: стоя в Нью-Йорке, прочитать дату на монете, которую кто-то держит в Лос-Анджелесе. Речь о тени чёрной дыры в центре Млечного Пути. С расстояния около 27 000 световых лет она занимает примерно 50 микросекунд дуги. По другой его формулировке, столько же места на небе занял бы мандарин, лежащий на Луне.

Про то, как эту задачу решили и что собираются делать дальше, Доулман рассказал в подкасте Quanta Magazine «The Joy of Why»; интервью с ним вышло 29 октября 2026 года. Это редакционный материал с полной расшифровкой, а не рецензируемая статья. Поэтому дальше я отделяю то, что подтверждено независимыми публикациями, от того, что остаётся словами участника проекта.

Почему нужен телескоп размером с Землю

Угловое разрешение телескопа определяется отношением длины волны к диаметру апертуры. Доулман формулирует это так: «Ключевое в том, что угловое разрешение телескопа, то есть способность различать мелкие детали на небе, зависит от длины волны наблюдения, делённой на размер телескопа». Уменьшать длину волны и наращивать диаметр можно только до пределов, заданных атмосферой и технологией.

Наблюдения ведут вблизи 230 ГГц, что соответствует длине волны около 1,3 мм. Это компромисс: миллиметровые волны проходят сквозь горячий газ и пыль вокруг чёрной дыры, чего не делает видимый свет. Если подставить в формулу длину волны 1,3 мм и диаметр Земли около 12 800 км, получится разрешение порядка 20 микросекунд дуги. Оценка приблизительная, у конкретных изображений разрешение хуже, но порядок совпадает с нужным для кольца размером 50 микросекунд.

Построить зеркало такого диаметра невозможно. Радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (РСДБ) решает задачу иначе: несколько далёких друг от друга антенн одновременно смотрят на один объект, а их записи потом совмещают. В обзоре Quanta 2022 года этот приём описан как превращение Земли в гигантский виртуальный телескоп за счёт объединения обсерваторий от Южного полюса до Испании.

Часы, диски и погода на всех площадках

Записи с разных континентов совпадут только при исключительной точности по времени. На каждой площадке сигнал записывают вместе с метками водородного мазерного стандарта частоты. По словам Доулмана, такие часы «теряют около секунды за десять миллионов лет». Без этого гребни и впадины волн, принятых в Чили и на Гавайях, не удалось бы совместить.

Цену точности хорошо показывает одна деталь. В Мексике, на Большом миллиметровом телескопе, часы поднимали по винтовой лестнице на высоту около 15 000 футов (примерно 4 600 м), а затем держали в деревянном корпусе и подогревали лампами накаливания, чтобы температура оставалась нужной.

Дальше вмешивается погода. Доулман говорит: «Каждый вечер перед запуском наблюдений мы должны убедиться, что погода хорошая везде». Один заснеженный или затянутый облаками пункт ломает сеанс, потому что все антенны должны работать одновременно.

Логистика добавила отдельную сложность. В наблюдениях 2017 года данных было так много, что передать их по сети не представлялось возможным: по данным Quanta, более тысячи жёстких дисков физически перевезли в два центра обработки, в обсерваторию Хейстек под Бостоном и в Институт радиоастрономии Общества Макса Планка в Бонне. Сами телескопы оставались чужими. Доулман описывает, как пришлось убеждать их коллективы: «Нам пришлось убедить эти телескопы, что мы привезём своё оборудование, прикрутим его, в некоторых случаях возьмём в руки их очень чувствительную аппаратуру и будем вести наблюдения так, как этот телескоп не проектировали». По его оценке, на первый результат работали около 250 человек.

Почему первой сняли M87, а не нашу дыру

Начинать логично было с ближайшей цели, Стрельца A*, чёрной дыры массой около 4 миллионов солнечных. Но масса задаёт темп. Чем легче дыра, тем быстрее движется вещество на ближних орбитах, и за одну ночь объект успевает измениться. Доулман: «Во время ночи наблюдений объект, который вы пытаетесь снять, меняет свой вид. Вещество обращается вокруг него, бурлит, турбулентно, и выглядит по-разному в каждый момент». Компьютерный учёный Кэти Бауман в материале 2022 года описывает то же самое резче: «Вещество вокруг Стрельца A* вращалось так быстро, что его вид мог меняться от минуты к минуте».

M87* тяжелее примерно в 1600 раз, то есть почти в две тысячи, поэтому его динамика медленнее, и за ночь он практически не меняется. Расстояние до него другое: 55 миллионов световых лет против 27 тысяч. Выигрыш в массе компенсирует проигрыш в расстоянии, и угловой размер обоих колец оказывается близким. По данным Quanta 2019 и 2022 годов, масса M87* составляет 6,5 миллиарда солнечных; в интервью Доулман округляет её до шести.

Публика 2019 года ждала снимок нашей дыры и получила M87*. Джанна Левин, автор колонки Quanta, вспоминает это разочарование-удивление в эссе о первом изображении. Стрельца A* показали только в 2022 году, через пять лет после наблюдений: материал Quanta об этом вышел 12 мая 2022 года.

Как убедиться, что кольцо не придумано

Первый признак дал не снимок, а график. Амплитуду сигнала от пары антенн откладывают против расстояния между ними, и кольцо даёт характерный горб. Доулман рассказывает, что увидел этот горб на данных и по положению особенности понял: размер совпадает с предсказанным.

Дальше началась работа с алгоритмами восстановления изображения. Их тренировали на синтетических данных: брали правдоподобную картину, добавляли шум и смотрели, восстановит ли программа исходное. Затем команду разделили на четыре группы с разными алгоритмами, и группы не могли общаться между собой. «Каждая группа имела данные, но они не могли разговаривать друг с другом, потому что мы хотели убедиться, что мы все не сидим в одной комнате и не думаем: „Я вижу кольцо. Ты видишь кольцо? Я вижу кольцо“. А это не кольцо», объясняет Доулман логику. Все четыре группы независимо получили кольцо. Следующие полгода ушли на попытки его уничтожить: алгоритмы обучали на всём, кроме колец, и снова запускали на данных. Кольцо возвращалось.

Логика здесь та же, что в разборе о том, почему научному ИИ мало находить закономерности: ему нужно проверять гипотезы. Найденная структура считается результатом не тогда, когда она появилась, а когда выдержала попытку её опровергнуть.

Здесь нужна оговорка. Всё описание процедуры известно со слов участника проекта. Первичной статьи коллаборации о калибровке, конфигурации массива и конвейере обработки в собранном пакете материалов нет, поэтому детали этого этапа по рецензируемым источникам здесь не проверить.

Что измеряет кольцо и чего не измеряет

Радиус кольца задаётся уравнениями Эйнштейна и зависит прежде всего от массы. Доулман упоминает множитель, в который входит корень из 27, но подчёркивает главное: диаметр кольца в основном определяется массой чёрной дыры. Это и делает снимок измерением, а не иллюстрацией.

Со спином сложнее. Если дыра не вращается, кольцо одной величины; если вращается максимально быстро, кольцо того же вида, но примерно на 4% меньше. Разница слишком мала, чтобы надёжно выделить её на существующих изображениях. Поэтому статичная картинка плохо ограничивает вращение, а значит, и историю роста дыры.

Зачем нужно кино

Динамика даёт то, чего не даёт форма. Время оборота вещества для Стрельца A*, по словам Доулмана, составляет «от получаса, если дыра не вращается, до четырёх минут, если вращается максимально». Разница в семь с лишним раз, и её можно измерить, если снимать быстрее, чем меняется картинка.

Движение обещает и больше. Поляризованный свет прослеживает магнитные поля, а они связаны с джетами, которые выбрасывают ядра галактик. Кроме того, кино помогло бы отсеивать объекты-имитаторы: тела чуть больше горизонта, с поверхностью, которые во всём остальном ведут себя как чёрные дыры. Если поверхность есть, она должна светиться в инфракрасном диапазоне, и такие ограничения уже ставят. Размер горизонта оказывается пробным камнем для моделей, где объект не совсем то, чем кажется.

Открытым остаётся и вопрос о заряде. Левин возражает против того, что астрофизические дыры быстро нейтрализуются окружением, Доулман отвечает: «Давайте не исключать, давайте просто измерим». Это обмен репликами в разговоре, а не результат наблюдений.

Что уже известно о быстрой переменности

Независимое подтверждение того, что Стрелец A* действительно мерцает на минутных и часовых масштабах, даёт рецензируемая работа по данным ALMA. Юхэй Ивата с соавторами наблюдали источник в диапазоне 230 ГГц десять дней в октябре 2017 года и построили десять кривых блеска длительностью по 70 минут, измеряя поток в одноминутных снимках на 217,5, 219,5 и 234,0 ГГц. Поток менялся от 2,0 до 3,4 Ян, наибольшая амплитуда составила 14%. Периодограммы для двух эпизодов дали пики около 30 минут выше уровня ложной тревоги 3σ. Авторы сопоставляют этот масштаб с периодом орбиты на последней устойчивой круговой орбите вокруг дыры массой 4 миллиона солнечных, который для невращающейся дыры составляет около 30 минут. Полный текст открыт, DOI 10.3847/2041-8213/ab800d.

Работа при этом осторожнее, чем её пересказы. Авторы напоминают, что сообщения о квазипериодических колебаниях у Стрельца A* ранее не подтверждались частью исследований и остаются спорными, что структурная функция не всегда надёжна для количественной оценки времени и что модель джета их данными не исключается. Когерентного запаздывания между 217,5 и 234,0 ГГц они не нашли, зато обнаружили зависимость спектрального индекса от потока. Главное ограничение: это исследование переменности, выполненное одной обсерваторией, а не демонстрация того, что кино силами планетарного массива снять возможно.

Сколько антенн нужно и когда

Ключ к фильму лежит в арифметике. Число независимых пар антенн растёт как N(N-1)/2, то есть добавление одной площадки даёт не одну новую связь, а сразу набор. Доулман называет пять критичных точек: Чили, Мексика, Вайоминг, Канарские острова и Танзания на склонах Килиманджаро. По его словам, финансирование первого телескопа на Канарах уже обеспечено.

С Танзанией история длиннее. Работа с Открытым университетом Танзании и другими местными институтами началась более чем за три года до интервью, и согласие местных сообществ рассматривается как условие, а не формальность: «Ответ „нет“ вполне приемлем, и на этом всё». Срок, который он называет, это начало 2030-х. Там же заявлено, что обработка будет занимать дни, а не годы, как в первых публикациях.

Что в этом обзоре не проверено

Границы доказательной базы стоит обозначить прямо. Сроки, финансирование, площадки и обещание «цветных фильмов высокого разрешения» известны только из слов интервьюируемого; независимых документов о строительстве в пакете материалов нет. Два обзора Quanta (2019 и 2022) и интервью 2026 года не проходили рецензирования. Первичной статьи коллаборации об инструменте и о методике восстановления изображения здесь нет.

Есть и нестыковка в популярных описаниях. Материал 2022 года называет Стрельца A* примерно в 30 раз шире Солнца, эссе 2019 года говорит о 17. Возможно, речь о разных определениях (горизонт против тени с фотонным кольцом), но источники этого не оговаривают, и я не берусь решать вопрос за них.

Практический смысл всей конструкции скромнее, чем слово «портрет». Размер кольца уже проверен и совпал с предсказанием общей теории относительности в пределах погрешности. Не проверено главное для физики: как ведёт себя вещество, когда дыра вращается быстро, и совпадёт ли тогда геометрия с расчётом. Ответ на это требует не нового зеркала, а новых площадок, большего числа пар антенн и умения строить кадры быстрее, чем успевает измениться сам объект.

Источники

  • Levin J., Strogatz S., guest Doeleman S. How Do You Take a Picture of a Black Hole? Quanta Magazine, The Joy of Why, 29 октября 2026. Расшифровка интервью, не рецензируется. quantamagazine.org
  • O'Callaghan J. Black Hole Image Reveals the Beast Inside the Milky Way's Heart. Quanta Magazine, 12 мая 2022. Научная журналистика. quantamagazine.org
  • Levin J. What the Sight of a Black Hole Means to a Black Hole Physicist. Quanta Magazine, 10 апреля 2019. Авторская колонка. quantamagazine.org
  • Iwata Y., Oka T., Tsuboi M., Miyoshi M., Takekawa S. Time Variations in the Flux Density of Sgr A* at 230 GHz Detected with ALMA. The Astrophysical Journal Letters 892, L30, 2 апреля 2020. Рецензируемая статья, открытый доступ. IOPscience, DOI
Схема объясняет, как записи с разнесённых антенн с точными метками времени сводятся в одно наблюдение и почему добавление площадок ускоряет набор деталей изображения.

Фото: ELG21 / Pixabay