Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы
Стараясь унять легкую дрожь, я открыл присланный мне Фриком файл специального формата, который используют астрономы [172]. Я в Германии, в междугородном скоростном поезде; передо мной мой ноутбук. Оглядываюсь исподтишка: остальные пассажиры не обращают на меня ни малейшего внимания. Окошко на экране наконец открывается, и я вижу нечто серое и нечеткое. Увеличиваю изображение, подстраиваю контраст, выбираю свою любимую, самую яркую цветовую шкалу… и вижу ее. Незамкнутый круг? Лошадиная подкова? Нет, скорее это что‐то вроде трех четвертей кольца. Ну разве она не красавица?!
Я не могу оторваться, не могу налюбоваться. Она пленительно нова, но в то же время выглядит так привычно, как если бы мы знали друг друга давным-давно. С час я парю в облаках, а затем опять становлюсь скептиком. Это был только мимолетный взгляд. А какой она покажется мне завтра? И даже если мое первое впечатление подтвердится, надо еще очень многое сделать, чтобы установить отношения. Будут ли они долговременными? До свадьбы пока далеко.
Вскоре приходит мейл от Казунори Акияма. На завтра он планирует телеконференцию с нашей командой – необходимо сравнить свои изображения с чужими. Казунори втолковывает нам, что перед отправкой файлов с изображениями их следует защищать паролем. Он тоже невероятно возбужден, о чем и сообщает словами: “Ууууу! Я не мог спать всю ночь”. Я бы предпочел отправиться прямиком в Неймеген и поговорить со своими студентами, но сейчас мне предстоит сделать доклад на конференции TEDxTalk [173] в университете Ахена. До начала заседания я прокрадываюсь в подсобку и, забившись в щель между стульями и коробками с едой, рассматриваю черные дыры, одну за другой. Какое облегчение! На каждом изображении виден круг. Итак, это все же не мои фантазии! Во время своего выступления рассказать о наших результатах я не могу. Доклад уже устарел, но делаю я его с упоением [174].
В конце июля в Бостоне в Гарвардском университете на чрезвычайно важном семинаре, посвященном визуализации [175], собралось более пятидесяти коллег, представляющих все сообщество EHT. Цель семинара – показать свои изображения: сначала калибровочных источников, а затем и M87. Семинар проходит в середине летних каникул. Мы с женой отдыхаем на Балтике. Но у меня никак не получается полностью отключиться от дел: ожидая последних новостей, я целыми вечерами не могу оторваться от телефона. На изображениях остальных трех групп тоже видны кольца. Теперь они не вызывают удивления, но – чрезвычайно обнадеживают. Юношеская любовь, такая пылкая и такая загадочная, наконец представлена семье влюбленного и сразу признана своей.
Теперь члены ученого совета EHT должны принять решение, что делать дальше и публиковать ли изображение. В течение лета стало понятно, что обработать и проанализировать данные наблюдений Стрельца A* гораздо сложнее. Поэтому сейчас речь идет только о результатах, относящихся к галактике M87. “Давайте сначала разберемся с тем, что легче”, – предлагает мой уважаемый коллега и вице-президент научного совета Джефф Бауэр.
Массивный монстр в M87 идеально подходит для наших целей: даже если поток раскаленной плазмы движется вокруг черной дыры со скоростью, близкой к скорости света, из‐за ее невероятных размеров требуется несколько дней или даже недель, чтобы газ совершил полный оборот. Мы потратили около восьми часов, пытаясь сделать снимок черной дыры в M87 с помощью глобального телескопа. И все это время она, как отъевшаяся медведица во время зимней спячки, оставалась практически неподвижной. С другой стороны, радиоисточник Стрелец A* в центре Млечного Пути меньше M87 в тысячу раз. Это значит, что частота вращения горячего газа в тысячу раз больше и во время съемок его нельзя считать неподвижным: он ерзает и прыгает, как непоседливый двухлетний ребенок на собственном дне рождения. Каждая фотография с длинной выдержкой оказывается в той или иной степени размыта, и получить четкое изображение из данных наших измерений гораздо труднее.
После семинара в Гарварде работавшие вслепую подгруппы визуализации расформировываются. Теперь уже вся команда целиком начинает все с самого начала. Мы приблизительно понимаем, как выглядит радиоисточник M87. Настало время, когда компьютеры должны выявить самые лучшие из всех возможных изображений. “Помериться силами” предстоит трем хорошо зарекомендовавшим себя, проверенным алгоритмам [176]. Команды имитируют дополнительные РСДБ-данные, обманчиво похожие на реальные, но тем не менее служащие прообразом других изображений. Некоторые из них – кольца, некоторые – диски, а другие – просто две кляксы. Данные автоматически обрабатываются алгоритмами, и команда визуализации выдает тысячи изображений. На конечном этапе максимально точно подбираются значения параметров, одинаково хорошо воспроизводящих все смоделированные изображения, включая и те, где посередине нет тени. Если выбрать алгоритм, хорошо реконструирующий только кольца, то мы будем просто сами себя обманывать.
Только теперь наша команда готова использовать три отобранные алгоритма с обновленными параметрами при обработке реально измеренных данных для M87. В итоге мы получаем три слегка различающиеся, но четкие изображения. Я никак не ожидал, что снимки будут такими красивыми. На них виден светящийся красный круг с темным пятном посередине. Цвет не случаен; он обусловлен теоретическими результатами нашей старой статьи о тени черной дыры. Коллега из Аризоны [177] немного скорректировал и подправил цветовую гамму. Увидеть радиочастотное излучение невозможно, но после публикации нашего изображения красное свечение будет ассоциироваться с черными дырами. Потом даже NASA стало использовать красный цвет для компьютерной анимации черной дыры [178]. Когда позднее я рассказал историю окрашенных в красный цвет радиоволн композитору Лотару Коссе, автору современной христианской музыки поклонения и прославления, он с восторгом сказал: “Я вижу цвета, о которых даже не подозревал”. Думаю, сказано очень точно.
Такие изображения уже можно обнародовать. Вроде как заключена тайная помолвка, и с этого дня начинаются приготовления к свадьбе.
Группа анализа готовится начать проверку результатов. Теперь работа идет полным ходом. Теоретики [179] трудятся круглосуточно. Используя суперкомпьютеры, они составляют гигантскую библиотеку моделей черных дыр, чтобы иметь возможность сравнивать их с нашими данными. Такого крупномасштабного и детального моделирования черных дыр не было еще никогда.
Другая команда [180] должна быть готова измерить черную дыру. Каковы ее размеры? Мы можем определить ее массу? А ориентацию?
От того, что за такое короткое время удалось сделать, захватывает дух; о бесчисленных подвигах – существенных и не очень – можно слагать легенды. Все выкладываются полностью, но адреналин и множество бессонных ночей дают о себе знать. То тут, то там кто‐нибудь доходит до предела своих возможностей или даже переходит за этот предел, а кто‐нибудь другой отстает или не может справиться с натиском обстоятельств. Кажется, что круглосуточная работа – акт героизма, но она же становится причиной агрессии, от которой одинаково страдают и сами герои, и их коллеги. На фоне впечатляющей глобальной кооперации нет-нет да и проявляет себя архаичное, буквально фанатичное отрицание всего инородного: фракции обрушиваются одна на другую, считая, что используются чужие – “не отсюда” – идеи и методы. Ухудшаются отношения между членами управленческой команды, так что совету директоров и научному совету приходится выступать в роли миротворцев. Одни подливают масло в огонь, другие пытаются его потушить, но в целом все мы – и сообщество EHT как таковое, и каждый из нас по отдельности – по‐прежнему преданы общему делу и выполняем свою работу максимально хорошо.