Коротко и по существу — что именно можно проверить, какие систематические ограничения мешают сделать выводы жёсткими, и как это связано с информационным парадоксом.
1) Конкретные тесты ОТО и альтернативных теорий, доступные через EHT (M87*) и временные вариации (Sgr A*):
- Тест размера и формы тени (shadow): сравнение измеренного диаметра кольца $d_{\mathrm{obs}}$ с предсказанием Керра/Шварцшильда. Для невращающегося чёрного как эталон
$$d_{\mathrm{Schw}}=\frac{6\sqrt{3}GM}{c^{2}D},$$ отклонение можно параметризовать как $\delta =(d_{\mathrm{obs}}-d_{\mathrm{Kerr}})/d_{\mathrm{Kerr}}$. Современные данные ограничивают $|\delta |$ на уровне порядка $\sim 10\%$.
- Тест на "no‑hair": измерение мультипольных моментов (в первую очередь квадрупольного момента $Q$) через несферичность/асимметрию тени. В Керра $Q=-M{a}^2$; отклонение параметризуют $Q=-M{a}^2(1+ϵ)$ и ставят ограничения на $ϵ$.
- Поразмерная и азимутальная структура фотонного кольца (photon ring): наличие и яркость высоко‑порядковых колец чувствительны к геодезическим около горизонта; их детекция проверяет траектории световых лучей в сильном поле.
- Временные тесты (Sgr A*): периодические вспышки/«hot spots» дают орбитальные периоды $T$ около ISCO; скейл
$$T\sim 2\pi \frac{r^{3/2}}{\sqrt{GM}}$$ даёт оценку радиуса орбиты и косвенно — спина и метрики. Для Sgr A* $T_{\mathrm{ISCO}}$ порядка десятков минут (для $M\sim 4\times 10^6{M}_{\odot }$: $\sim 30$ мин при $a\approx 0$, короче при прокродуктном спине).
- Поляризация и Faraday‑ротaция: картина магнитных полей и распределение плазмы проверяют GRMHD‑модели в рамках ОТО и ограничивают альтернативы, где электромагнитная структура и плазменная динамика сильно отличаются.
- Ограничение экзотических замен горизонта (ECOs, firewall, reflective surface): модели с твёрдой поверхностью/сильным отражением предсказывают изменения яркости внутри тени и/или временные эхо; отсутствие таких эффектов на больших масштабах ставит пределы на параметры таких моделей.
2) Основные систематические ограничения интерферометрической реконструкции:
- Ограниченная и разреженная uv‑покрытие: приводит к неоднозначности реконструкций; результат зависит от используемых регуляризаторов/приоров (CLEAN, RML, MEM и т.д.).
- Разрешающая способность и динамический диапазон: текущая лучшая угловая разрешающая способность EHT ~ $20$–$25$ мкас; структуры меньше разрешения (многочленные фотонные кольца) неразрешимы.
- Временная изменчивость (особенно для Sgr A*): интеграция по времени может "сглаживать" динамику; для Sgr A* требуется динамическая имидж-реконструкция, что усложняет интерпретацию.
- Межзвёздное рассеяние (scattering): особенно важно для Sgr A* — искажает структуру, требует модели деконволюции; остаточные ошибки в scattering kernel вносят систематические смещения.
- Калибровочные ошибки (амплитуда, фаза), атмосферные и инструментальные шумы: влияют на точность измерения диаметра и асимметрии кольца; замеры, основанные на closure‑фазах/амлитудах, более устойчивы, но не идеальны.
- Модельная зависимость при интерпретации: перевод образа в параметры метрики требует GRMHD‑моделей плазмы; неопределённость физических параметров плазмы (температура, магнитизация, распределение частиц) даёт систематические погрешности в выводах о метрическом отклонении.
3) Что реально ограничено сейчас (уровень точности) и что можно ожидать:
- Текущие EHT‑результаты для M87* проверяют классическую картину Керра на уровне порядка десятков процентов (размер/круглость тени, отсутствие яркой поверхности). Подробные мультипольные тесты пока ограничены.
- Для Sgr A* время‑разрешённые наблюдения дают независимые ограничения на орбитальные периоды и спин, но систематики (scattering, динамичность) делают эти ограничения менее жёсткими.
- Будущие улучшения (дополнительные станции, более короткие волны, многократные наблюдения, улучшенная поляриметрия) должны позволить снизить систематики и, возможно, выявить фотонные кольца высших порядков и сильнее тестировать no‑hair.
4) Соотношение с информационным парадоксом:
- EHT‑изображения и временные вариации проверяют классическую геометрию и поведение излучения в окрестности горизонта на макроскопических масштабах $\gg l_{\mathrm{Planck}}$. Они не решают информационный парадокс, который по сути квантово‑гравитационная проблема восстановления информации при испарении и требует наблюдений квантовых эффектов на планковских масштабах.
- Однако данные ставят эмпирические ограничения на классы «модифицированных» моделей, которые предсказывают макроскопические отличия от классического горизонта (например, отражающие поверхности, яркие внутренние оболочки или сильные эхо‑сигналы). Отсутствие яркой поверхности и согласие с тенью Керра disfavour модели с высокой отражающей способностью на горизонтовых масштабах.
- Вывод: EHT подтверждает классическое поведение метрики вблизи горизонта и ограничивает макроскопические альтернативы, но не напрямую не показывает механизмы восстановления квантовой информации; для этого нужны либо детектируемые квантовые эффекты (очень маловероятно с текущей аппаратурой), либо комплементарные наблюдения (гравитационные волны, глубокие спектральные/темпоральные сигнатуры эхо).
Короткая резюме: EHT и временные наблюдения Sgr A* дают прямые тесты геометрии около горизонта: размер/форма тени, мультиполи, фотонный кольцо и динамика горячих пятен. Ограничены они реальными систематиками интерферометрии (uv‑покрытие, рассеяние, модельные приоритеты, динамичность). Эти наблюдения сильно затрудняют макроскопические замены горизонта, но не решают фундаментально информационный парадокс, который остаётся задачей квантовой гравитации.