Путешествие
к чёрной дыре

Саша Плавин

астроном

Гарвард · центр по изучению чёрных дыр

Black Hole Initiative

Я в дежурной комнате обсерватории Радиотелескоп ночью Рабочий стол: экраны с данными наблюдений Пультовая, за окном — антенны
ЗемляЧёрная дыраЭйнштейнGPS????

Маяки Вселенной

Занятие 1 · Навигация · Путешествие к чёрной дыре

Любое путешествие
начинается с навигации

И на Земле навигация всегда шла по небу.
Самый первый маяк — Солнце.

Шаг 1. Палка и тень

высотапалкидлина тениотклонениеот вертикалиего и ищем

Меряем обе длины и записываем.

Шаг 2. Куда смотрит тень

СЮВЗтень

Кладём компас у основания палки. Записываем, в какую сторону легла тень.

пример — у вас свои числа

Если меряем около полудня

Стень легла точно на северСолнце в самой верхней точкекомпас больше не нуженширота = отклонение + 19°19° — широта подсолнечной точки в конце июля

Запасной ход: около местного полудня всё проще. Круг и нитка не нужны — широта считается сразу, долгота по-прежнему из времени.

Шаг 3. Точное время

11:26:00по часам на руке15:26:00UTC — общее время ЗемлиUTC = наши часы + 4

Треугольник — на бумагу

6 дюймов3,5 дюймана улице6 дюймов3,5 дюйма?°отклонение от вертикали — с транспортира

Ничего не вычисляем. Переносим те же длины на бумагу и прикладываем транспортир.

пример — у вас свои числа

Угол — это уже расстояние

мы30°подсолнечная точка1 градус по Земле = 111 кмотклонение = 30°30 × 111 км ≈ 3300 км

Солнце отклонено от вертикали на 30° → и мы на 30° в стороне от подсолнечной точки.

пример — у вас свои числа

Почему 1° = 111 км

40 000 км ÷ 360

Окружность Земли — примерно 40 тысяч километров.
Так её и договорились мерить, когда придумывали метр.

Время говорит, где Солнце

Гринвич · 0°51,5°СолнцеЗемля крутится24 ч = 360°1 ч = 15°15:26 UTC → 51,5° з. д.

Смотрим на Землю сверху, с Северного полюса. Долгота подсолнечной точки — это просто часы.

пример — у вас свои числа

Нитка на глобусе

подсолнечнаяточка≈ 3300 кмнитка такой длины

Втыкаем булавку в подсолнечную точку, отмеряем нитку — получается круг.
Мы где-то на этом круге.

пример — у вас свои числа

Тень выбирает точку

✗✗✓мы здесьтень совпаласерые стрелки — наша тень, приложенная в чужой точке

Прикладываем транспортир в разных местах круга: ищем, где направление на Солнце совпало с тенью.

пример — у вас свои числа

Как сузить?

Чтобы попадать в сантиметры

многокруг, ещё круг — и точкапятно✗точка✓точечныепятно не укажет, где именнонеподвижныемаяк уехал — карта врёт

Солнце — плохой маяк

одно, огромное, едет по небуа нужно вот такоеточка · не движется · таких много

Такое во Вселенной есть

Квазар 3C 273 на снимке Хаббла

3C 273 · первый найденный квазар · 2,4 миллиарда световых лет
Лучи крест-накрест — это блик телескопа. Сам объект — точка.

Эта точка — чёрная дыра

Не чёрная. Ярче, чем все звёзды её галактики вместе.
Почему — разберём в следующий раз.

рисунок · ESO/M. Kornmesser

Так далеко,
что не двигается

Она летит с огромной скоростью — но с 2,4 миллиардов световых лет
это незаметно даже за сто лет наблюдений.

Идеальный маяк: точка, которая стоит.

Каталог этих маяков

Карта неба: 22 839 источников каталога RFC

Всё небо на одной картинке. Каждая точка — далёкая чёрная дыра.
22 839 маяков — всё, что измерено радиотелескопами с 1980 года.

Как их измеряют

Антенна VLBA на Китт-Пик

Десяток таких антенн по всей планете смотрят на один квазар одновременно.
Получается телескоп размером с Землю. Этим занимаемся мы с коллегами.

И только потом — спутники

Спутник GPS Block III

Спутник знает своё место относительно Земли.
А где в этот миг сама Земля повёрнута — говорят квазары. Больше сказать некому.

GPS в твоём телефоне
работает благодаря
чёрным дырам

Чтобы точно знать, где ты, нужны маяки, которые не двигаются.
Самые неподвижные маяки во Вселенной — далёкие чёрные дыры.

рисунок · ESO/M. Kornmesser

Чёрная —
и самая яркая
во Вселенной

Так не бывает. В следующий раз разберёмся, как это возможно.