Студио за научни визуализации НАСА публикува видео, показващо как би изглеждала система от две черни дупки отстрани. Такива впечатляващи видеоклипове са създадени не само с образователна цел, те са важни за разбирането на астрономическите явления, наблюдавани от учените.
Симулацията е публикувана на сайта на агенцията, тя показва създаването на модела и неговите изчисления на суперкомпютъра Discover на Центъра за климатични симулации НАСА. За извършване на всички необходими изчисления отне почти цял ден и повече от 2,5 хиляди процесорни ядра. Такава визуализация би отнела 10 години работа на обикновен мощен компютър.
Видеото по-долу показва резултата от изчисляването на пътищата на фотоните, излъчвани от акреционните дискове черни дупки, които преминават през изкривено пространство-време. Общата маса на тези астрономически обекти е 300 милиона от нашите слънца. Черна дупка с оранжев акреционен диск е два пъти по-масивна от друга със син.
Интересното е, че цветовете не са избрани просто за яснота. Те, макар и хипертрофирани, отразяват реалната разлика в температурата на материята, падаща върху черна дупка. Във видеото веднага можете да забележите няколко ефекта, предвидени от Теорията на относителността. Най-очевидният е гравитационните лещи. Това е оптичен феномен, изразен чрез така наречените пръстени или Арките на Айнщайн, изглежда като множество концентрични дъгообразни или кръгови изкривявания и преотражения на обекти. Те възникват, когато светлината преминава близо до масивно тяло. Неговата гравитация изкривява пространство-времето толкова много, че фотоните променят траекторията си, сякаш в леща.
Благодарение на гравитационните лещи от Земята можете да видите обекти толкова далеч, че тяхната светлина никога не би достигнала нашата планета иначе. Но има и другата страна на монетата - в повечето случаи масивни обекти като черни дупки не са сами в космоса и интересните за учените небесни тела не са точно зад тях, а под различни ъгли спрямо Земята. Поради това в действителност пръстените и дъгите в небето далеч не са толкова чисти, колкото в най-простите симулации - снимките на далечни галактики са пълни с изкривявания и многократни преотражения на звезди.
Също интересно:
- Поляризираната светлина разкрива тайните на магнитното поле на черна дупка
- Астрономи откриха свръхмасивна черна дупка в движение
За разграничаване на реални обекти от оптични ефекти и визуализации са необходими. Те помагат да се разбере как светлината ще бъде огъната на различни места на масивни обекти. И, разбира се, по-точно е да се интерпретират научни данни, получени от телескопи.
Друг интересен оптичен ефект във видеото е релативистичната аберация: черните дупки изглеждат по-малки, когато са по-близо до наблюдателя. Когато се гледа отстрани, тоест когато се гледа от равнината на въртене на черните дупки, единият ръб на акреционния диск изглежда по-ярък от другия. Това е обяснено Доплерово усилване, което води до факта, че източникът на радиация, движещ се към наблюдателя, изглежда по-ярък от този, който се отдалечава от него.
Като цяло видеото на НАСА е не само красиво, но и пълно с интересни детайли. Внимателен зрител може да забележи още няколко интересни елемента, които демонстрират цялата красота на околния свят. За щастие, не е нужно сами да се приближаваме до черните дупки, за да им се насладим.
Прочетете също: