Кратко — цель: найти наблюдательные эффекты, которые однозначно различают объект с истинным горизонтом событий $материя«исчезает»$ и компактный объект с твёрдой или отражающей поверхностью $gravastar,плотныйнейтронныйостатоксэкстремальнымгравитационнымкраснымсдвигом$. Оптические/радио/Х-лучевые и временные/поляризационные измерения в комплексе дают самые жёсткие ограничения.

1) Общая стратегия $координованнаямультидлинноволноваякампания$

Цели: Sgr A $лучшийпоблизости,быстрымвариациям$ и/или M87 $большоймасштаб,стабильнаякольцеваяструктура$.Координовать: VLBI мм/субмм $EHT/ngEHT/ALMA$, ближний ИК интерферометр $VLTI/GRAVITY,GRAVITY+$, высокочувствительные X-ray миссии $NICER,XMM-Newton,NuSTARсейчас;XRISM,Athenaвбудущем$, поляриметрия $EHT-поляриметриявмм,IXPEдляX-ray$, высокочастотная фотометрия $JWST/ELTдляИК$, и мониторинг в радио/мм $ALMA,SMA$.Наблюдать одновременно/синхронно: получить образную $VLBI$, спектральную, поляризационную и временную $кадровая$ информацию.

2) Диапазоны длин волн и обоснование

Мм / субмм $\approx 230–345GHz$: VLBI-разрешение ≲ O$10$ μas; формирование «тени» / кольца фотонной орбиты; поляризация синхротронного излучения. Нужен динамический имиджинг $кадрызавременапорядкаt_g$.НИ-инфракрасный $K-band\approx 2.2\mu mиближние$: наблюдение вспышек, горячих «горячих точек» на диске/потоке; GRAVITY даёт астрометрию ~10 μas и временное разрешение ~10–100 с — критично для Sgr A*.Рентген $0.3–80keV$: корона/столкновение аккрецирующих потоков, отражённый спектр $железнаялинияFeK\alpha 6–7keV$, реверберационные задержки; временное разрешение от милисекунд до секунд/минут $взависимостиотмассы$.Поляризация в мм и X-ray: даёт геометрию магнитного поля и отражающих поверхностей.$Дополнительно$ средняя инфракрасная / оптическая фотометрия для поиска термической компоненты поверхности.

3) Требуемое угловое и временное разрешение $ориентационныечисла$

Угловое: ≲ O$10$ μas $чтобыразрешатьрадиусфотоннойорбиты/тень$. Для Sgr A и M87 масштаб горизонта — десятки μas, поэтому EHT/ngEHT и GRAVITY-уровень необходим.Временное: для Sgr A характерный гравитационный временнóй масштаб t_g = GM/c^3 ~ O$10$–O$100$ секунд — нужна кадрировка секунда–десятки секунд; для M87 — часы. X-ray/ИK мониторинг должен иметь разрешение ≪ t_g $т.е.секундыдляSgrA\ast$.Спектральное разрешение: в X-ray достаточно для исследования широких релятивистских линий Fe $энергетическоеразрешение\lesssim сотниэВсейчас,лучше—десяткиэВдляточногореверберационногокартирования$.

4) Конкретные наблюдаемые сигнатуры и почему они различают варианты

A. Наличие/отсутствие постоянного термического излучения поверхности $«поверхностнаяподсветка»$

Ожидается: если есть твёрдая поверхность, падающая материя должна высвободить кинетическую/потенциальную энергию и, при высокой поглощательной способности, излучить $вИК/оптическом/ммдиапазонах$ — постоянный $илизависимыйот\dot{M}$ компонент в спектре.Для горизонта: энергия уносится за горизонт и не даёт аналогичной постоянной термической подсветки.Наблюдение: глубокие квантования $quiescent$ в ИК/мм; поиск б/к спектра чёрного тела или переизлучения от поверхности. Верхний предел на такой компонент даёт ограничение на отражающую/радиационную эффективность поверхности и на её радиус $черезгравитационныйкрасныйсдвиг$.Интерпретация: детектирование значимого термического компонента inconsistent с горизонтом; отсутствие — ставит предел на отражательность/радиацию поверхности, поддерживает наличие горизонта $нонеполностьюисключаетсверхкрасныеповерхности—см.погрешностиниже$.

B. Линейные и временные «эхо» $фотонныеотражения/ретроградныеотражения$

Модели с отражающей поверхностью предсказывают отражения падающих всплесков: вспышка из короны/флуктуации аккреции → часть света напрямую наблюдается, часть отражается от поверхности и даёт отсроченные яркостные «эхо» с характерными задержками порядка нескольких × t_g $временасветовыхкруговуграницыфотонныхорбитивнутрь,плюсмногократныелэнзинговыеобходыдаютсериюэхо$.Для горизонта такие повторяющиеся эхо отсутствуют $падаетэкспоненциальнобыстро,т.к.волныпоглощаютсязагоризонтом$.Наблюдение: высокочастотная временная серия в мм/НИ-инфракрасном/Х-лучах; автокорреляция, поиск повторяющихся задержек, перекрёстные корреляции между каналами; смотреть на серии уменьшенных амплитудных эхо с периодом ~несколько t_g.Интерпретация: детектирование повторных лент эхо → сильный аргумент в пользу отражающей/твёрдой поверхности; отсутствие → ограничение на отражающую способность/альбедо поверхности.

C. Картинка «тени» и светимость внутри неё $образкольца/яркостьвнутритени$

Для классического BH ожидается чёткая теневая область с кольцом фотонной орбиты; при полностью абсорбирующем горизонте внутренняя часть тусклая. Если поверхность отражает или излучает, можно увидеть дополнительно подсветку внутри «тени» $особеннопривысокомальбедо$.Наблюдение: VLBI $EHT@230GHzи@345GHz$ динамическое изображение и поляриметрия; статистическая проверка на наличие внутреннего централизованного источника.Интерпретация: обнаружение значимой подсветки внутри тени — аргумент против полностью поглощающего горизонта; отсутствие — согласуется с горизонтом, но нельзя исключить очень слабое/сильно редшитированное излучение поверхности.

D. Реверберационные задержки в X-ray $reflection/reverberationmapping$

В BH-системах временные задержки между первичным континуумом $корона$ и релятивистским отражённым сигналом $FeK\alpha ,мягкоеизлучение$ соответствуют расстоянию до отражающей пластины $диска$ и внутренняя граница диска $ISCO$. Для поверхности добавляется отражение от поверхности — короткие, очень малые задержки $порядкарадиуса$ и, возможно, спектр, отличающийся по форме.Наблюдение: хорошо калиброванная реверберационная кампания в X-ray с высокой чувствительностью и временной статистикой $NICER/NuSTAR/XMM$; поиск структур в функциях задержки на временах ~t_g.Интерпретация: дополнительный коротко-лаговый компонент consistent с отражением от поверхности; его отсутствие — ограничение.

E. Поляризация и её временная эволю

Отражённый свет получает специфическую поляризацию; внутренняя отражающая поверхность и множественные лэнзинговые обходы изменят поляризационное распределение и могут создавать быстрые изменения в поляризации, связанные с эхо.Наблюдение: поляриметрические кадры в мм $EHT$ и в X-ray $IXPE$ совместно с временной серией.Интерпретация: обнаружение поляризационных эхо/ненормальной внутренней поляризации даёт аргумент в пользу отражающей поверхности.

F. Высокочастотные QPO и моды пограничного условия

Наличие твёрдой поверхности вводит иные граничные условия для аккреционного потока и его осцилляций $сильноеотражение/отскок$, что может менять амплитуды и частоты квазипериодических осцилляций $QPO$.Наблюдение: временная спектроскопия в X-ray/НИ-инфракрасном с целью поиска устойчивых QPO на частотах, близких к ISCO.Интерпретация: систематические расхождения с предсказаниями BH-граничных условий — косвенный аргумент в пользу поверхности.

5) Анализ данных — как искать сигнатуры

Одновременная кросс-корреляция lightcurve в многодиапазонах; вычисление автокорреляций и поиска периодических эхо.Реверберационный анализ в Fourier-пространстве $фазы/лаги$ для X-ray спектров и для NIR–X-ray связок.GR ray-tracing моделирование: предсказать изображения/поляризацию/временные ответы для набора моделей $чернаядырасгоризонтом,поверхностьсразличнойальбедо/радиусом,разныекрасныесмещения$ и сравнить методом байесовской подгонки.Stacking вспышек: если эхо слабые, объединять много вспышек, вычитая прямую компонент, чтобы обнаружить слабые повторяющиеся задержки.

6) Интерпретация результатов и ограничения

Положительный обнаруживаемый сигнал поверхности $термическоеизлучение,эхо,подсветкавнутритени,специфическаяреверберационнаякомпонента,поляризационныеэхо$ — сильный аргумент в пользу отсутствия классического горизонта. Требуется исключить альтернативные объяснения $локальныеоблакапыли,сверхплотныйдиск,джеты$ через спектро-поляриметрию и моделирование.Отсутствие сигнатур — ставит жёсткие верхние пределы на:
отражательность/альбедо поверхности,расстояние поверхности от радиуса горизонта $черезгравитационныйкрасныйсдвиг:оченьблизкокR_sнаблюимыйпотокредуцируется$,энерговыделение при падении материи $т.е.насколько«поглощающей»являетсявнутренняяграница$.
Это поддерживает модель с горизонтом, но не даёт абсолютной «доказательной» невозможности поверхности, если поверхность экстремально близка к радиусу горизонта и/или почти полностью поглощает/перенаправляет энергию $сильныйкрасныйсдвиги/иливнутренняятранспортацияэнергии$.Важно: теоретически можно сконструировать «почти чёрные» объекты, чьи наблюдаемые эффекты бесконечно малы из‑за экстремального красного сдвига; такие модели тяжело опровергнуть исключительно электромагнитными наблюдениями. Комбинация с другими тестами $гравитационныеволныотслиянийипоиск«эхо»врингдауне$ даёт дополнительные ограничения.

7) Практический план наблюдений $примердляSgrA\ast$

Кампания 1 $образы+поляризация$: несколько ночей EHT/ngEHT на 230 и 345 GHz + ALMA, сбор поляриметрии, цель — динамическая визуализация тени, поиск подсветки внутри кольца.Кампания 2 $быстрыефлейры$: скоординированные GRAVITY $K-band,времякадра10–30s$ + NICER/NuSTAR + мм-связка $ALMAsingledishилиEHTкраткиекадры$ — поиск эхо и реверберационных лагов в реальном времени.Кампания 3 $глубокиеквииесцентныепределы$: JWST/ELT глубокие экспозиции в ИК и ALMA в мягких режимах — поиск/предел на поверхностное термическое излучение.Постобработка: GR‑raytracing Fit/Model selection между «horizon» и «surface» моделями; оценка вероятностей/постерироров.

8) Ограничения, систематические ошибки и как с ними бороться

Геометрия аккреции и ориентация: различия в геометрии могут имитировать или маскировать сигнатуры; нужно широкое моделирование.Поглощение, пыль, джеты — мультидиапазонные данные помогут отделить.Очень сильный гравитационный красный сдвиг поверхности может сделать её эмиссию практически неощутимой; тогда только жёсткие пределы компаний могут исключить только менее «экстремальные» поверхности.Чувствительность и время интеграции VLBI: для Sgr A* быстрые вариации осложняют VLBI-интерферометрию; требуется короткая интеграция и методы динамической реконструкции.

9) Что будет считаться «убедительным» доказательством?

Одновременное обнаружение нескольких независимых сигналов, совместимых с моделью поверхности и несовместимых с моделью горизонта: например, статистически значимые повторяющиеся эхо с задержками ≈ few × t_g в различных диапазонах + обнаружение термического компонента поверхностного происхождения + поляризационные закономерности, моделируемые только при наличии отражающей поверхности.Одиночное наблюдение одного эффекта $например,подсветкавнутритени$ надо проверять на альтернативы; требуется согласие с моделями по спектру/поляризации/времени.

10) Заключение — рекомендации

Лучший путь: провести скоординированные многодиапазонные кампании на Sgr A $высокаятемповаярезолюция$ и M87 $статистическистабильнаяструктура$ с EHT/ngEHT + GRAVITY + X-ray миссии + поляриметрия.Фокус: поиск эхо/лагов порядка t_g, глубокие пределы на термическое излучение поверхности и сопоставление динамических изображений $наличие/отсутствиеподсветкивнутритени$ с GR‑raytracing моделями.Даже «негативный» результат $отсутствиепризнаковповерхностидооченьмалыхуровней$ — мощное подтверждение модели с горизонтом и даёт количественные верхние пределы на отражающую способность и расположение поверхности.

Могу при желании:

привести конкретные числовые оценки чувствительности $пороговыеяркости/флюсы$ для Sgr A* и требуемые интеграционные времена, илиподготовить набор GR‑raytracing моделей $параметрыповерхности:радиус,альбедо,g‑factor$ и список ожидаемых наблюдаемых кривых для сравнения с данными.