17.04.2021
Василий Парфенов
5 083

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.
Позавчера, 21:16
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

Позавчера, 19:15
Илья Ведмеденко

Российские специалисты из НПО имени С. А. Лавочкина предложили создать надувной модуль, который будет уводить старые космические аппараты с орбиты.

Вчера, 17:52
Оксана Шолохова

Швейцарские ученые разработали для школьников специальную экшен-видеоигру об альтернативной реальности, и с ее помощью смогли улучшить точность и скорость чтения, и даже в целом академическую успеваемость.

Позавчера, 11:00
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

Позавчера, 21:16
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

19.12.2021
Александр Речкин

Корпорация Илона Маска с 2012 года разрабатывает космический корабль, который может изменить правила игры в космической отрасли. Starship, как его называют, должен стать многоразовой транспортной системой, способной доставить на Красную планету до 100 человек за раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: