27 октомври 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Визуализация на НАСА показва огъващия светлината танц на двойка черни дупки (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 16 април 2021 в 10:50 49860
В този кадър от новата визуализация на на НАСА на преден план се намира свръхмасивна черна дупка с маса 200 милиона слънчеви маси. Гравитацията й изкривява светлината от акреционния диск на по-малка придружаваща черна дупка почти непосредствено зад нея, създавайки този сюрреалистичен изглед. Различните цветове за акреционните дискове улесняват проследяването на приноса на всяка от тях. Кредит: NASA's Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman and Brian P. Powell

Двойка обикалящи една около друга свръхмасивни черни дупки с милиони пъти масата на Слънцето изпълняват хипнотичен танц в нова визуализация на НАСА.

Филмът проследява как черните дупки изкривяват и пренасочват светлината, излъчвана от водовъртежа на горещ газ - наречен акреционен диск - който заобикаля всяка от тях.

Погледнат близо до орбиталната равнина, всеки акреционен диск придобива характерен вид с двойно гърбица. Но когато единият минава пред другия, гравитацията на черната дупка на преден план превръща партньора си в бързо променяща се последователност от дъги. Тези изкривявания се проявяват, тъй като светлината от двата диска навигира в заплетената тъкан на пространство-времето близо до черните дупки.

Надграждайки предишната си работа върху симулация на черна дупка и нейния акреционен диск, астрофизикът Джереми Шнитман (Jeremy Schnittman) от Космическия център "Годард" на НАСА събра две черни дупки заедно, за да види какво ще се случи.

„Виждаме две свръхмасивни черни дупки, по-голяма с 200 милиона слънчеви маси и по-малка спътница, тежаща наполовина по-малко“, обяснява астрофизикът. 

„Това са видове двойни системи черни дупки, при които смятаме, че и двата члена могат да поддържат акреционни дискове с продължителност милиони години“.

Акреционните дискове имат различни цветове, червен и син, за да улеснят проследяването на източниците на светлина, но изборът отразява и реалността. По-горещият газ излъчва светлина по-близо до синия край на спектъра, а материалът, който обикаля по-малки черни дупки, изпитва по-силни гравитационни ефекти, които произвеждат по-високи температури. За тези маси и двата акреционни диска всъщност биха излъчили по-голямата част от светлината си с дължини под ултравиолетовите, като синият диск достигна малко по-висока температура.

Визуализации като тази помагат на учените да си представят последиците от екстремната гравитация. 

Вижте как екстремната гравитация на две обикалящи една около друга свръхмасивни черни дупки изкривява това, което се вижда. В тази визуализация дискове от ярък, горещ, разбъркващ се газ обграждат и двете черни дупки, показани в червено и синьо, за да проследят по-добре източника на светлина. Червеният диск обикаля по-голямата черна дупка, която има маса 200 милиона пъти масата на нашето Слънце, докато по-малкият й син спътник е наполовина по-малко. Увеличаването на всяка черна дупка разкрива множество, все по-изкривени изображения на партньора си. Кредит: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman and Brian P. Powell

Погледнати отстрани, акреционните дискове изглеждат забележимо по-ярки от едната страна. Гравитационното изкривяване променя траекторията на светлината, идваща от различни части на дисковете, създавайки изкривеното изображение. Бързото движение на газ в близост до черната дупка променя светимостта на диска чрез феномен, наречен усилване на Доплер - ефект от теорият на относителността на Айнщайн, който озарява страната, въртяща се към зрителя, и затъмнява страната, която се върти.

Визуализацията показва и по-фин феномен, наречен релативистка аберация. Черните дупки изглеждат по-малки, когато се приближават към зрителя, и по-големи, когато се отдалечават.

Тези ефекти изчезват при поглед към системата отгоре, но се появяват нови особености. И двете черни дупки създават малки изображения на своите партньори, които обикалят около тях. При поглед отблизо става ясно, че тези изображения всъщност са изгледи от ръба. За да ги произведем, светлината от черните дупки трябва да бъде пренасочена под 90 градуса, което означава, че наблюдаваме черните дупки от две различни перспективи - анфас и откъм ръба едновременно.

Изгледът анфас на системата подчертава изкривеното изображение (вложка) на по-малката черна дупка на нейния по-голям спътник. За да достигне до камерата, по-малката черна дупка трябва да огъне светлината от червения си спътник на 90 градуса. Акреционният диск на това вторично изображение се появява като линия, което означава, че виждаме изглед от края на червения спътник - като същевременно го виждаме и отгоре. Вторично изображение на синия диск също се образува точно извън яркия пръстен на светлината, най-близо до по-голямата черна дупка.
Кредит: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman and Brian P. Powell

„Поразителен аспект на тази нова визуализация е самоподобният характер на изображенията, получени чрез гравитационна леща“, обяснява Шнитман. „Мащабирането на всяка черна дупка разкрива множество, все по-изкривени изображения на партньора си.“

Шнитман създава визуализацията, като изчислява пътя, преминат от светлинните лъчи от акреционните дискове, докато те си проправят път през изкривеното пространство-време около черните дупки. На съвременен настолен компютър изчисленията, необходими за създаванети на кадрите на този филм, биха отнели около десетилетие. Така че Шнитман заедно с учения от Центъра "Годард" Брайън Пауъл (Brian Powel), за да използва суперкомпютъра Discover в Центъра за симулация на климата на НАСА. Използвайки само 2% от 129 000 процесора на Discover, тези изчисления отнеха около един ден.

Астрономите очакват, че в не толкова далечното бъдеще ще могат да откриват гравитационни вълни - вълни в пространството-време - произведени, докато две свръхмасивни черни дупки в система, подобна на тази на Шнитман изобразява, се сливат по спирала.

Директното изобразяване на черна дупка е много работа, а двойките свръхмасивни черни дупки са рядкост, така че е малко вероятно да видим скоро реалната версия на визуализацията на Шнитман - но симулации като тези могат да помогнат да се разбере физиката на екстремни среди около свръхмасивни черни дупки, за да може по-добре да се анализират наблюденията.

Източници: 

New NASA Visualization Probes the Light-bending Dance of Binary Black Holes, NASA

Mind-Bending NASA Visualization Shows The Wild Warping of Binary Black Holes, ScienceАlert


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.