(Goddardove stredisko pre vesmírne lety NASA/Jeremy Schnittman a Brian P. Powell) Aj keď je veľmi ťažké priamo zobraziťtieň a priestor okolo čiernej diery, to nie je jediný nástroj, ktorý majú astronómovia vo svojej súprave.
Na základe dlhoročných pozorovaní a analýz existuje niekoľko desaťročí dlhá tradícia čierna diera vizualizácií, siahajúc až k dieluFrancúzsky astronóm Jean-Pierre Luminet v 70. rokoch 20. storočia.
Fascinujúce je, že simulácie sa veľmi približovali tomu, čo sme videli, keď obrovský medzinárodný tím vedcov konečne zachytil apriamy obraz supermasívnej čiernej diery, dnes už známy model M87*. Vieme teda, že naše predpovede boli tradične veľmi presné.
Kvôli intenzívnym gravitačným poliam sa veci poriadne rozbijú. Svetlo sa ohýba a jeho intenzita sa mení podľa toho, ktorým smerom sa pohybuje. Čo sa teda stane, keď nebude jeden, ale dvaja čierne diery uzamknutý na vzájomnej obežnej dráhe, každý so svojou vlastnou gravitáciou a každý obiehaný vlastným žiariacim akréčným diskom prachu a plynu?
No, mohlo by to vyzerať trochu ako najnovšia, extrémne trippy vizualizácia čiernej diery od NASA.
Stavať na jehopredchádzajúca práca simulovanej čiernej diery a jej akrečného disku, astrofyzik Jeremy Schnittman z Goddard Space Flight Center NASA spojil dve čierne diery, aby zistil, čo sa stane.
'Vidíme dve supermasívne čierne diery, väčšiu s 200 miliónmi hmotností Slnka a menšieho spoločníka s polovičnou hmotnosťou.' vysvetlil .
'Toto sú druhy binárnych systémov čiernych dier, o ktorých si myslíme, že obaja členovia by mohli udržiavať akrečné disky trvajúce milióny rokov.'
Simulácia začína, ako keby ste sa pozerali zhora nadol, keď sa dve supermasívne čierne diery obiehajú okolo seba. V strede každého z nich je tieň čiernej diery, obklopený širokým akrečným diskom.
Tenký prstenec medzi vnútorným okrajom akrečného disku a tieňom čiernej diery sa nazývafotónový kruh, kde je gravitácia taká silná, že fotóny sú uväznené na stabilnej dráhe okolo čiernej diery. Ak by sa tieto fotóny priblížili k čiernej diere, spadli by za horizont udalostí, kde ich nevidíme.
Ako simulácia pokračuje, pohľad diváka sa posúva nadol k orbitálnej rovine dvoch čiernych dier.
Spočiatku simulácia vyzerá veľmi podobneiné simulácie, ktoré ste mohli vidieť, so svetlom disku ohnutým vzadu, aby vytvorilo halo, a svetlom pred čiernou dierou je tieň jasnejšie, keď sa pohybuje smerom k divákovi, a slabšie, keď sa vzďaľuje. Toto je známe ako relativistické vyžarovanie a je to spôsobené Dopplerovým efektom, čo je spôsob, akým sa vlny (v tomto prípade svetelné vlny) zjavne menia v závislosti od smeru ich pohybu.
Potom to začne byť naozaj divné, veľmi rýchle.
Schnittman použil dve rôzne farby na znázornenie dvoch čiernych dier, pretože to uľahčuje ich rozlíšenie, keď sa gravitačné polia ohýbajú a deformujú, čo spôsobuje, že svetlo prechádza zložitými zakrivenými dráhami, vypočítanými pomocou výkonného superpočítača. Svetlo každej čiernej diery je ešte viac skreslené, pretože je ovplyvnené gravitáciou jej binárneho spoločníka.
Potom sa pohľad presunie zhora nadol so zväčšeným pohľadom - pričom cestovanie okolo fotónového prstenca jednej čiernej diery je bočný pohľad na jej spoločníka. Je to preto, že svetlo je ohnuté o 90 stupňov, čo znamená, že dostávame simultánne zhora nadol a skreslené bočné pohľady na každú čiernu dieru.
'Výrazným aspektom tejto novej vizualizácie je sebepodobná povaha obrazov vytvorených gravitačnou šošovkou,' povedal Schnittman . 'Priblíženie na každú čiernu dieru odhaľuje viaceré, čoraz viac skreslené obrazy jej partnera.'
Gravitačné šošovky sú v skutočnosti užitočným nástrojom na videnie do hlbších oblastí vesmíru, pretože zväčšujú a často duplikujú vzdialenejší objekt. Môžu to byť aj galaxie a kopy galaxiígravitačné šošovky, aj keď šošovkované objekty nevyzerajú tak ohybne a zvláštne ako obrázky vytvorené dvoma aktívnymi supermasívnymi čiernymi dierami.
Priame zobrazenie čiernej diery je veľa práce a binárne supermasívne čierne diery sú zriedkavé, takže je nepravdepodobné, že by sme čoskoro videli skutočnú verziu Schnittmanovej vizualizácie - ale takéto simulácie nám môžu pomôcť pochopiť fyziku extrémne prostredie okolo supermasívnych čiernych dier, aby sme mohli lepšie analyzovať pozorovania, ktoré môžeme urobiť.
Navyše vyzerajú naozaj úžasne.