NASA візуалізувало «танці» чорних дір (відео)

Пара чорних дір виконує гіпнотичний танець у новій візуалізації NASA. У новому моделюванні показали, як чорні діри спотворюють і перенаправляють світло, що виходить від виру гарячого газу, названого аккреційним диском, який оточує кожну з них. Про це повідомляє NASA.

Пара надмасивних чорних дір обертається по орбіті, здійснюючи дивовижні па, в новій візуалізації NASA.

Якщо дивитися з боку площини орбіти, кожен аккреційний диск набуває характерного двогорбого виду. Але коли один проходить попереду іншого, гравітація чорної діри на передньому плані перетворює її партнера в швидко мінливу послідовність вигинів. Ці спотворення проявляються, коли світло від обох дисків переміщається по заплутаній матерії простору і часу поруч з чорними дірами.

"Ми спостерігаємо дві надмасивні чорні діри, велику з масою в 200 мільйонів мас Сонця і іншу, яка важить вдвічі менше", - говорить Джеремі Шніттман, астрофізик з Центру космічних польотів NASA імені Годдарда в Грінбелті, штат Меріленд, який створив візуалізацію.

Аккреційному диски мають різні кольори, червоний і синій, щоб спростити відстеження джерел світла. Більш гарячий газ випромінює світло ближче до синього кінця спектра, а речовина, що обертається навколо більш дрібних чорних дір, відчуває більш сильні гравітаційні ефекти, що викликає більш високі температури.

Можна помітити, що аккреційні диски з одного боку виглядають помітно яскравіше. Гравітаційне спотворення змінює шлях світла, що виходить від різних частин дисків, створюючи спотворене зображення.

Швидкий рух газу близько чорної діри змінює світність диска за рахунок явища, названого доплеровським посиленням - ефект теорії відносності Ейнштейна, який збільшує яскравість боку, обертається до спостерігача, і затемнює сторону, що обертається протилежно від спостерігача.

Візуалізація також показує більш тонкий феномен, названий релятивістською аберацією. Чорні діри здаються менше в міру наближення до глядача і більше в міру віддалення.

Шнітман створив візуалізацію, обчисливши шлях, прохідний променями світла від акреційних дисків, коли вони пробиралися через викривлений простір-час навколо чорних дір.

На сучасному настільному комп'ютері обчислення, необхідні для створення кадрів відео, зайняли б близько десяти років. Тому Шнітман об'єднався з ученим з Годдарда Брайаном П. Пауеллом, щоб використовувати суперкомп'ютер Discover в Центрі моделювання клімату NASA. При використанні всього 2% з 129 000 процесорів Discover ці обчислення зайняли близько доби.

Астрономи очікують, що в недалекому майбутньому вони зможуть виявляти гравітаційні хвилі - брижі в просторі-часі, - що виникає, коли дві надмасивні чорні діри в системі, дуже схожі на ту, яку зобразив Шніттман, поєднуються і зливаються по спіралі.