Студія наукових візуалізацій NASA опублікувала ролик, в якому демонструється, як система з двох чорних дір буде виглядати з боку. Такі вражаючі відео створюються не тільки з просвітницькою метою, вони важливі для розуміння астрономічних явищ, за якими спостерігають вчені.
Симуляцію опублікували на сайті агентства, в ній показується створення моделі і її обчислення на суперкомп’ютері Discover Центру кліматичних симуляцій NASA. Щоб виконати всі необхідні розрахунки, знадобився майже цілий день і понад 2,5 тис. процесорних ядер. Така візуалізація зайняла б 10 років роботи звичайного потужного ПК.
На відео нижче – результат розрахунку шляхів фотонів, випромінюваних акреційними дисками чорних дір, які проходять через викривлений простір-час. Сумарна маса цих астрономічних об’єктів становить 300 млн наших Сонць. Чорна діра з помаранчевим акреційним диском вдвічі масивніша іншої – з блакитним.
Що цікаво, кольори обрані не просто для наочності. Вони, нехай і гіпертрофовано, відображають реальну різницю в температурі речовини, що падає на чорну діру. На відео можна помітити відразу кілька ефектів, передбачених Теорією відносності. Найочевидніший – гравітаційне лінзування. Це оптичне явище, що виражається так званими кільцями або арками Ейнштейна, виглядає як множинні концентричні дугоподібні або кругові спотворення і перевідзеркалення об’єктів. Виникають вони, коли світло проходить неподалік від масивного тіла. Його гравітація настільки викривляє простір-час, що фотони змінюють траєкторію, ніби в лінзі.
Завдяки гравітаційному лінзуванню з Землі можна побачити об’єкти віддалені настільки, що іншим шляхом світло від них ніколи не досягло б нашої планети. Але є і зворотна сторона медалі – в більшості випадків, масивні об’єкти на кшталт чорних дір знаходяться в просторі не поодинці, і цікаві вченим небесні тіла виявляються не прямо за ними, а під різними кутами відносно Землі. Через це на ділі в небі видно далеко не такі акуратні кільця і дуги, як в найпростіших симуляціях – знімки далеких галактик сповнені спотворень і багаторазових перевіддзеркалень зірок.
Щоб відрізнити реальні об’єкти від оптичних ефектів і потрібні візуалізації. Вони допомагають розібратися, як буде викривлятися світло при різному розташуванні масивних об’єктів. І, звісно, точніше інтерпретувати наукові дані, отримані телескопами.
Ще один цікавий оптичний ефект в ролику – релятивістська аберація: чорні діри здаються меншими, коли вони ближче до спостерігача. При погляді «збоку», тобто перебуваючи в площині обертання чорних дір при погляді на них, один край акреційного диска виглядає яскравіше іншого. Це пояснюється Доплерівським посиленням, яке призводить до того, джерело випромінювання, яке рухається до спостерігача, виглядає яскравішим за те, що віддаляється від нього.
Загалом, відео NASA не просто гарне, а й повне цікавих деталей. Уважний глядач може помітити ще кілька цікавих елементів, які демонструють всю красу навколишнього світу. На щастя, нам непотрібно самим наближатися до чорних дір, щоб ними насолодитися.
.jpg)
