Тени галактических центров: от сверхмассивных черных дыр к голым сингулярностям и кротовым норам

Аннотация

Впервые возникновение тени (темного пятна в окрестности черной дыры) было рассмотрено в мысленном эксперименте Джеймса Бардина в 1973 г. Тем не менее возможность астрономических наблюдений тени при этом не обсуждалась,
поскольку ее размер был слишком мал для всех известных оценок масс черных дыр и расстояний до них. Кроме того, предположение Бардина о наличии светящегося экрана за черной дырой выглядело нереалистичным. В 2005 г. в нашей работе было предсказано, что если наблюдать сверхмассивную черную дыру в Галактическом центре в миллиметровом или субмиллиметровом диапазоне, то удастся обнаружить темное пятно (тень) размером (диаметром) примерно 50 угловых микросекунд (поскольку, как указывается в тексте цитируемой статьи, $r_g = 5$ микроугловых секунд для черной дыры в галактическом центре, а размер тени $2(27)^{1/2}\, r_g)$. Это предсказание подтвердилось в 2022 г. после обработки наблюдений Галактического центра коллаборации «Телескоп горизонта событий» (соответствующие наблюдения были проведены в 2017 г.). Ранее нами были получены аналитические соотношения для размера тени как для черных дыр Райсснера–Нордстрёма с электрическим зарядом, так и с приливным зарядом, который может возникнуть из-за наличия дополнительного измерения. Тем самым оказывается возможным ограничить заряды (в том числе приливные) для Sgr A* и М87*, исходя из полученных наблюдений размеров тени в окрестности этих объектов. Обсуждаются вопросы о наличии теней в окрестностях голых сингулярностей и кротовых нор.