NASA показало завораживающий «танец» двойной системы из черных дыр — Naked Science
8 минут
Василий Парфенов

NASA показало завораживающий «танец» двойной системы из черных дыр

5.4

Студия научных визуализаций NASA опубликовала ролик, в котором демонстрируется, как система из двух черных дыр будет выглядеть со стороны. Такие впечатляющие видео создаются не только с просветительской целью, они важны для понимания наблюдаемых учеными астрономических явлений.

NASA показало завораживающий «танец» двойной системы из черных дыр
©NASA’s Goddard Space Flight Center, Jeremy Schnittman and Brian P. Powell

Симуляцию подготовили и опубликовали на сайте Студии научных визуализаций NASA сотрудники Центра космических полетов имени Годдарда (GSFC) Джереми Шиттман (Jeremy Schnittman) и Брайан Пауэлл (Brian P. Powell). Первый создал модель, а второй помог с ее обсчетом на суперкомпьютере Discover Центра климатических симуляций NASA. Чтобы выполнить все необходимые вычисления потребовался почти целый день и более двух с половиной тысяч процессорных ядер (2% от общего числа — 129000). Подобная визуализация заняла бы десять лет работы обычного мощного ПК.

Завораживающая картинка — результат расчета путей фотонов, излучаемых аккреционными дисками черных дыр, которые проходядят через искривленное пространство-время. Суммарная масса этих астрономических объектов составляет 300 миллионов наших Солнц. Черная дыра с оранжевым аккреционным диском вдвое массивнее второй, у которой он голубой.

Для обладателей широкого интернет-канала и больших мониторов доступно разрешение 4K / ©NASA’s Goddard Space Flight Center, Jeremy Schnittman and Brian P. Powell

Что интересно, цвета выбраны не просто для наглядности. Они, пусть и гипертрофированно, отражают реальную разницу в температуре вещества, падающего на черную дыру. Чем меньше ее масса, а следовательно и радиус горизонта событий, тем быстрее двигается притягиваемая колоссальной гравитацией материя и сильнее разогревается. Большая часть света, излучаемого аккреционными дисками этих черных дыр, лежит в ультрафиолетовом диапазоне.

На видео можно заметить сразу несколько эффектов, предсказанных Теорией относительности. Самый очевидный — гравитационное линзирование. Это оптическое явление, выражающееся так называемыми кольцами или арками Эйнштейна, выглядит как множественные концентрические дугообразные или круговые искажения и переотражения объектов. Возникают они когда свет проходит неподалеку от массивного тела. Его гравитация настолько искажает пространство-время, что фотоны меняют траекторию, будто в линзе.

Благодаря гравитационному линзированию земные наблюдатели могут увидеть объекты удаленные настолько, что иным путем свет от них никогда не достиг бы нашей планеты. Но есть и обратная сторона медали — в большинстве случаев, массивные объекты вроде черных дыр находятся в пространстве не по одиночке, и интересные ученым небесные тела оказываются не прямо за ними, а под разными углами относительно Земли. Из-за этого на деле в небе видны далеко не такие аккуратные кольца и дуги, как в простейших симуляциях — снимки далеких галактик полны искажений и многократных переотражений звезд.

Чтобы отличить реальные объекты от оптических эффектов и нужны визуализации, подобные сделанной Шиттманом с Пауэллом. Они помогают разобраться, как будет искажаться свет при разном расположении массивных объектов. И, естественно, точнее интерпретировать научные данные, полученные телескопами со всего света.

Еще один любопытный оптический эффект, заметный в ролике — релятивистская аберрация: черные дыры кажутся меньше, когда они ближе к наблюдателю. Наконец, при взгляде «сбоку», то есть находясь в плоскости вращения черных дыр при взгляде на них, один край аккреционного диска выглядит ярче другого. Это объясняется Доплеровским усилением (другое название — релятивистское излучение), которое приводит к тому, что движущийся к наблюдателю источник излучения выглядит ярче, чем отдаляющийся от него.

В общем, видео не просто красивое, но и полное интересных деталей. Внимательный зритель может заметить еще несколько любопытных элементов, демонстрирующих всю красоту окружающего мира. К счастью, нам не нужно самим приближаться к всепожирающим черным дырам, чтобы ею насладиться.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

14 мая
24 минуты
НИУ ВШЭ

Кто такой нейропсихолог, где проходят границы его профессиональной компетенции, в чем специфика его работы и как развивались представления о становлении нейропсихологии? Об этом рассказывает участница Программы привлечения российских постдоков, научный сотрудник научно-учебной лаборатории нейробиологических основ когнитивного развития Высшей школы экономики Елена Лысенко.

Вчера, 12:51
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Вчера, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

14 мая
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

24 апреля
9 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали обратную связь всех конечных точек смертности с содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот. Согласно их выводам, более высокие уровни некоторых основных ПНЖК в тканях и крови могут снижать вероятность смерти от всех причин в среднем на 13% и в итоге замедлять процесс старения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: