Представленная здесь визуализация чёрной дыры красноречиво иллюстрирует то, как её гравитация искажает наше представление о ней. Всё её окружение выглядит так, как будто смотрим на неё через кривое зеркало. Анимация имитирует то, как выглядит чёрная дыра, окружённая падающей в неё материей. Хорошо известно, что в результате этого падения образуется достаточно тонкая (по сравнению с шириной), горячая структура, называемую аккреционным диском. Экстремальная гравитация чёрной дыры искажает свет, испускаемый различными областями диска, создавая такой деформированный внешний вид.
Хорошо видно, что постоянно формируются и рассеиваются в диске яркие узлы. Это происходит по мере того, как изменяется поведение магнитных полей, проходящих сквозь бурлящий газ. Газ, расположенный ближе всего к чёрной дыре, вращается со скоростью, близкой к скорости света, в то время как внешние части вращаются немного медленнее. Это различие растягивает и разрывает яркие узлы, образуя светлые и тёмные полосы в диске.
Если смотреть на ребро плоскости вращения чёрной дыры, турбулентный диск газа, вращающийся вокруг неё, приобретает необычный вид. Экстремальная гравитация чёрной дыры изменяет траекторию движения света, поступающего из разных частей диска, создавая искажённое изображение. Гравитационное поле чёрной дыры перенаправляет и искажает свет, идущий из разных частей диска, но то, что именно мы видим, зависит от нашего угла обзора. Источник: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Если смотреть сбоку, то слева диск выглядит ярче, чем справа. Светящийся газ на левой стороне диска движется в направлении на нас так быстро, что эффекты, описанные в теории относительности Эйнштейна, придают ему увеличение яркости. Противоположная ситуация происходит на правой стороне, где газ, удаляющийся от нас, становится более тусклым. Эта асимметрия исчезает, когда мы смотрим на диск строго прямо, как бы ему в лицо, потому что с этой точки зрения ни один материал не движется по направлению нашего взгляда.
Ближе всего к чёрной дыре гравитационное искривление света становится настолько чрезмерным, что мы можем видеть нижнюю сторону диска в виде яркого кольца света, как бы очерчивающего чёрную дыру. Это, так называемое, “фотонное кольцо” состоит из множества колец, которые постепенно становятся все менее яркими и более тонкими. Они образуются от света, который успел обойти чёрную дыру два, три или даже больше раз, прежде чем достичь наших глаз. Поскольку чёрная дыра, смоделированная в этой визуализации, является сферической, фотонное кольцо выглядит практически круглым и идентичным с любого угла обзора. Внутри фотонного кольца находится тень чёрной дыры – область пространства, площадь которой примерно вдвое больше горизонта событий, её точки невозврата.
“Моделирование и создание анимации на основе этих моделей, которую мы видим здесь, действительно помогает нам увидеть и понять то, что имел в виду Эйнштейн, когда заявил, что гравитация деформирует ткань пространства и времени. До недавнего времени подобные визуализации ограничивались нашим воображением и компьютерными программами. Я никогда не думал, что можно будет увидеть настоящую чёрную дыру. Тем не менее, 10 апреля 2019 года команда Event Horizon Telescope представила первое в истории изображение тени чёрной дыры, используя радиообзоры ядра галактики M87″, – объясняет Джереми Шниттман, исследователь, который создал эти великолепные изображения с помощью специального программного обеспечения в Центре космических полетов НАСА.
По информации НАСА.
Источник: