Снимок чёрной дыры M87 подтверждён новым исследованием

Подтвердили ли снимок чёрной дыры M87?

Да. Исследование, опубликованное в Nature 11 ноября 2026 года, независимо воспроизвело кольцеобразную тень, впервые показанную на снимке чёрной дыры в галактике M87, который Event Horizon Telescope представил в 2019 году ^[1][2]. Авторы из CSIRO, национального научного агентства Австралии, пишут, что их метод «однозначно» воспроизводит кольцеобразную форму ^[1].

Команда — Сэмюэл Лай, Нитьянандан Тьягараджан, Айви Вонг и Фойвос Диакогианнис — применила новый метод построения изображений к общедоступным измерениям EHT ^[1][3]. «Когда мы применили его к исходному набору данных Event Horizon Telescope, мы получили чёрную дыру, почти идентичную по размеру и форме историческому снимку EHT», — сказал Лай и добавил: «Важно, что наша модель не знала, как выглядит чёрная дыра» ^[2].

Лай называет это «первым по-настоящему независимым подтверждением снимка EHT» ^[2]. В CSIRO говорят, что результаты укрепляют уверенность в том, что кольцо — настоящая астрофизическая особенность, а не артефакт реконструкции изображения ^[2][3].

Контраст по масштабу поразителен. Снимок 2019 года был плодом работы сотен учёных; ESO тогда заявила, что в коллаборации EHT участвовало более 200 исследователей ^[2][6]. Проверку же провела группа из четырёх человек. Лай — научный сотрудник CSIRO в Западной Австралии (postdoctoral fellow), сообщает The Register ^[5], а статья опубликована в открытом доступе, так что её может прочитать каждый ^[1].

Почему учёные сомневались в снимке чёрной дыры M87?

Потому что превращение данных EHT в изображение требует сложной обработки, а разные варианты обработки давали разные результаты ^[1][4]. В статье Nature отмечается, что разные подходы к анализу и построению изображений давали расходящиеся картины мелких деталей M87*, а некоторые внешние анализы даже ставили под сомнение его базовую кольцеобразную форму ^[1].

Корень проблемы — разреженные данные. EHT объединяет радиотелескопы по всему миру, имитируя телескоп размером с Землю; эта техника называется радиоинтерферометрией со сверхдлинной базой ^[2][6]. Но станций лишь горстка, поэтому в измерениях остаются большие пробелы, и реконструкция изображения — это «недостаточно ограниченная задача», чувствительная к калибровке, алгоритмам и настройкам, пишут авторы ^[1].

New Scientist сообщает, что большинство повторных анализов давали похожие кольца, но один, опубликованный в 2022 году, не нашёл кольца вовсе ^[4]. «Это как стоять у себя во дворе и пытаться сфотографировать пончик на Луне», — сказал Лай об этой задаче ^[2].

Как новое исследование проверило снимок M87?

Оно построило изображение с нуля, используя только измерения, в которых сокращаются ошибки приборов, и ИИ-модель, никогда не видевшую чёрных дыр ^[1][2]. Подход вкратце:

1. Тройки вместо пар: стандартный анализ объединяет данные пар телескопов. Метод CSIRO объединяет наборы из трёх, что устраняет такие ошибки, пояснил Тьягараджан ^[2][4]; в статье сказано, что получаемые измерения несут «чисто морфологическую информацию», свободную от эффектов калибровки ^[1].
2. Инварианты замыкания: в статье такие не зависящие от калибровки измерения названы «инвариантами замыкания» — единой версией фаз и амплитуд замыкания, которыми радиоастрономы уже пользуются ^[1].
3. Генеративный ИИ без обучения на чёрных дырах: алгоритм GenDIReCT — латентная диффузионная модель, которую, по описанию авторов, обучали на изображениях, не связанных с астрономией ^[1][4]. В разделе «Методы» говорится, что обучающий набор состоял из дополненных естественных изображений CIFAR-10 и простых геометрических фигур, включая кольца и полумесяцы; авторы сообщают, что обучение без фигур не дало заметной разницы ^[1].
4. Перекрёстная проверка: команда также подогнала простые геометрические фигуры к тем же данным и получила средний диаметр 42,3 ± 1,1 микросекунды дуги, что согласуется с 42,2 ± 1,5 по изображениям ^[1].

Диакогианнис отметил заслугу Лая в том, что часть ИИ «учится в процессе реконструкции каждого изображения» под руководством измерений телескопов для конкретного наблюдения ^[2].

Каков размер чёрной дыры M87?

Новое исследование даёт массу 6,5 ± 0,5 млрд масс Солнца по кольцу шириной 42,2 ± 1,5 микросекунды дуги ^[1]. Это совпадает с 6,5 млрд масс Солнца, названными при публикации первого снимка 10 апреля 2019 года ^[6].

Что же такое это кольцо? В статье Nature оно описано как гравитационно линзированное и испытавшее красное смещение излучение вокруг центральной сверхмассивной чёрной дыры, с тёмной центральной тенью ^[1]. ESO в 2019 году объяснила тень гравитационным искривлением и захватом света горизонтом событий ^[6]. Её размер зависит главным образом от массы и расстояния до чёрной дыры, и именно так измеренный угол превращается в оценку массы, «при номинальных параметрах масштабирования», как пишут авторы ^[1].

Микросекунда дуги — это миллионная доля угловой секунды, чрезвычайно малый угол. Чёрная дыра находится в 55 млн световых лет от нас, в центре Messier 87, массивной галактики в скоплении Девы ^[6]. В статье расстояние указано как 16,8 мегапарсека ^[1].

Кольцо выглядит ярче в южной или юго-западной части, а наилучшее совпадение с синтетическими изображениями из моделирования достигается при наклоне около 20 градусов к приближающейся струе, что, по словам авторов, в целом согласуется с 17,2 ± 3,3 градуса по более ранним радионаблюдениям на частоте 43 ГГц ^[1]. Авторы сообщают, что ориентация кольца сместилась против часовой стрелки между 2017 и 2018 годами, и объясняют это турбулентной аккрецией, хотя оговаривают, что тенденция 2017 года может частично отражать скудное покрытие 5 и 6 апреля ^[1].

Чего исследование не делает: оно не ограничивает скорость вращения чёрной дыры. В статье сказано, что лучшие совпадения изображений говорят в пользу ненулевого вращения, в согласии с прежними анализами EHT, но не его величины ^[1].

Какие данные использовало исследование?

Общедоступные измерения EHT на длине волны 1,3 миллиметра за три года наблюдений: 2017, 2018 и 2021 ^[1].

Кампания 2017 года, давшая знаменитый снимок, включала четыре дня наблюдений (5, 6, 10 и 11 апреля). В 2018 и 2021 годах было по два дня ^[1]. Команда выделяет лучший по качеству день каждого года — 11 апреля 2017 года, 21 апреля 2018 года и 18 апреля 2021 года — и сообщает, что все они дают компактное кольцо масштабом около 40 микросекунд дуги ^[1].

Для сравнения команда также воспроизвела эталонную реконструкцию для коллаборации EHT с помощью общедоступного конвейера eht-imaging ^[1]. В исходных наблюдениях 2017 года участвовали восемь телескопов на высокогорных площадках, включая вулканы на Гавайях и в Мексике, и каждый телескоп производил примерно 350 терабайт данных в сутки ^[6]. The Register отмечает, что измерения 2019 года получены восемью телескопами на площадках в Чили, США и Антарктиде ^[5].

Использование нескольких лет важно: артефакт обработки вряд ли появился бы одинаково в независимых наборах данных, а директор EHT Лоран Луанар подчеркнул, что GenDIReCT «восстанавливает кольцевую структуру M87* на протяжении нескольких лет» ^[2].

Доказывает ли это общую теорию относительности?

Это укрепляет одно важное свидетельство, но само по себе теорию не доказывает ^[1][4]. Кольцо — это свет, искривлённый и испытавший красное смещение под действием гравитации чёрной дыры, как предсказывает общая теория относительности ^[1]. Когда был опубликован первый снимок, Хайно Фальке, председатель научного совета EHT, сказал в релизе ESO, что тень — это «нечто предсказанное общей теорией относительности Эйнштейна, чего мы никогда прежде не видели» ^[6].

New Scientist называет новый результат ключевым подтверждением того, что общая теория относительности точно описывает пространство-время вокруг чёрной дыры ^[4]. В статье Nature формулировки сдержаннее: она подтверждает кольцо и его размер и сравнивает изображения с моделями горячего намагниченного газа вокруг чёрной дыры, чтобы оценить угол наблюдения ^[1].

Наука отчасти развивается благодаря таким проверкам, которые проводят небольшие независимые команды. Луанар сказал: «Независимая проверка — суть научного процесса, и она особенно ценна для таких новых результатов, как результаты Event Horizon Telescope» ^[2]. Другой пример проверки новых методов на старых вопросах — Coldest Temperature Ever: 10 Picokelvin in Space Explained и Euclid Telescope Data Release: What ESA's New Map Shows.

Что дальше ждёт построение изображений чёрных дыр?

В CSIRO считают, что метод можно применять и за пределами астрономии, а коллаборация EHT видит в нём инструмент для всего сообщества ^[2][3].

• Другие цели: в статье сказано, что GenDIReCT также испытали на данных EHT по активным галактикам 3C 279 и Centaurus A и на синтетических данных для антенных решёток EHT и ngEHT ^[1].
• За пределами астрономии: Тьягараджан говорит, что методика могла бы помочь улучшить медицинскую визуализацию и картирование землетрясений; это возможные, а не продемонстрированные применения ^[2][3].
• Более широкий инструментарий: Луанар сказал, что подобные исследования «обогащают инструментарий, доступный всему сообществу» ^[2].

Будьте осторожны с утверждениями об ИИ в публикациях. Здесь ИИ помогает восстановить изображение по реальным измерениям; чёрную дыру он не придумывал. О том, как распознать по-настоящему поддельные изображения, рассказывает материал How to Tell if an Image or Video Is AI-Generated: Signs, Tools and Limits. Айви Вонг сказала, что проект «начался с разговора между коллегами по кабинету» ^[2].