Как учёные сфотографировали чёрную дыру: горизонт событий и тень M87*

Объект, который в принципе нельзя сфотографировать

Начнём с факта, который многих ставит в тупик.

То самое знаменитое «фото чёрной дыры» 2019 года на самом деле показывает не чёрную дыру, а её тень.

Чёрная дыра — область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, включая кванты самого света. Раз свет не может выйти из чёрной дыры, увидеть саму дыру напрямую физически невозможно — можно лишь зафиксировать тёмный силуэт на фоне светящегося вещества вокруг неё.

Что такое горизонт событий на самом деле

Горизонт событий — это граница, за которой события уже не могут повлиять на внешнего наблюдателя. Для невращающейся чёрной дыры радиус этой границы, называемый радиусом Шварцшильда, вычисляется по формуле r_s = \frac{2GM}{c^2}, где G — гравитационная постоянная, M — масса чёрной дыры, а c — скорость света (1).

Важный нюанс: горизонт событий — это не физическая поверхность, а чисто геометрическая граница в пространстве-времени. Ничто её не пересекает в привычном смысле «удара о стену» — объект просто проходит точку, откуда уже нет пути назад.

Как выглядит настоящая «тень» чёрной дыры

То, что на самом деле фотографируют астрономы — это тень чёрной дыры: тёмная область на фоне раскалённого вещества аккреционного диска, образующаяся из-за экстремального искривления света вблизи горизонта. Диаметр этой тени примерно в 5,2 раза больше радиуса Шварцшильда.

Первое такое изображение — снимок сверхмассивной чёрной дыры M87* в галактике Messier 87 — было представлено 10 апреля 2019 года после двух лет обработки данных. Для его получения 300 учёных из 80 институтов объединили восемь радиотелескопов по всему миру в единую сеть, работающую как один телескоп размером с целую планету.

Чёрная дыра в центре нашей собственной галактики

12 мая 2022 года та же коллаборация Event Horizon Telescope представила изображение Стрельца A* — сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути. А в 2024 году учёные впервые получили изображение этого объекта в поляризованном свете, что позволило обнаружить спиральные магнитные поля вблизи её края.

Что происходит с пространством и временем на границе

Чем ближе к горизонту событий, тем сильнее замедляется время относительно внешнего наблюдателя. Вещество, пересекающее эту границу, разгоняется до скорости света, а экстремальная масса чёрной дыры искажает саму геометрию окружающего пространства.

Масштаб этих объектов поражает воображение: чёрная дыра массой в четыре миллиона солнечных масс могла бы поместиться в пространстве между Солнцем и орбитой Меркурия.

Что нового узнали учёные за последний год

2025 год оказался особенно насыщенным на открытия, связанные с чёрными дырами.

• Январь 2025 — телескоп «Джеймс Уэбб» зафиксировал мощные вспышки от Стрельца A* в среднем инфракрасном диапазоне.

• Март 2025 — радиоинтерферометр ALMA обнаружил вблизи Стрельца A* вращающиеся потоки газа, названные «космическими торнадо».

• Август 2025 — найдена одна из древнейших сверхмассивных чёрных дыр, существовавшая уже через 500 миллионов лет после Большого взрыва.

• Декабрь 2025 — обнаружена «убегающая» чёрная дыра массой 10 миллионов Солнц, движущаяся со скоростью 3,5 миллиона км/ч и формирующая звёзды на своём пути.

• Декабрь 2025 — впервые зафиксирована система из трёх активно питающихся сверхмассивных чёрных дыр на пути к слиянию, удалённая на 1,2 млрд световых лет.

Почему это не просто красивые снимки

Каждое такое наблюдение помогает проверить общую теорию относительности Эйнштейна в самых экстремальных условиях Вселенной — там, где гравитация настолько сильна, что законы физики работают на пределе человеческого понимания. Чёрные дыры остаются единственными объектами космоса, которые буквально прячут от нас часть реальности — и именно в этой невидимости заключена их научная притягательность.

Хотите узнать больше об основах?

Если тема чёрных дыр заинтересовала вас с азов — что это такое, как они образуются и почему их называют самыми загадочными объектами космоса — читайте нашу статью "Чёрные дыры простыми словами".