NASA mokslo vizualizacijos studija paskelbė vaizdo įrašą, kuriame demonstruojama, kaip iš šono atrodys dviejų juodųjų skylių sistema. Tokie įspūdingi vaizdo įrašai kuriami ne tik edukaciniais tikslais, jie yra svarbūs norint suprasti mokslininkų pastebėtus astronominius reiškinius.
Modeliavimą parengė ir NASA Mokslo vizualizacijos studijos svetainėje paskelbė Goddardo kosminių skrydžių centras (GSFC) Jeremy Schnittmanas ir Brianas P. Powellas. Pirmasis sukūrė modelį, o antrasis padėjo apskaičiuoti NASA klimato modeliavimo centro superkompiuterį „Discover“. Užtruko beveik visą dieną, kol buvo atlikti visi reikalingi skaičiavimai ir daugiau nei pustrečio tūkstančio procesoriaus branduolių (2% visų - 129 000). Toks atvaizdavimas tipiškame aukščiausios klasės kompiuteryje užtruktų dešimt metų.
Įspūdingas vaizdas yra apskaičiuotas fotonų, kuriuos skleidžia juodųjų skylių kaupimosi diskai, keliai, einantys per išlenktą erdvės laiką. Bendra šių astronominių objektų masė yra 300 milijonų mūsų Saulių. Juoda skylė su oranžiniu kaupimosi disku yra dvigubai masyvesnė už antrąją, kuri turi mėlyną.
Dvigubai iškrypęs dvejetainių juodųjų skylių pasaulis
Įdomu tai, kad spalvos buvo pasirinktos ne tik dėl aiškumo. Jie, nors ir hipertrofuoti, atspindi tikrąjį medžiagos, nukritusios į juodąją skylę, temperatūros skirtumą. Kuo mažesnė jo masė ir atitinkamai įvykio horizonto spindulys, tuo greičiau juda milžiniškos gravitacijos pritraukta medžiaga ir tuo labiau ji įkaista. Dauguma šių juodųjų skylių kaupimosi diskų skleidžiamos šviesos yra ultravioletinių spindulių diapazone.
Vaizdo įraše vienu metu galite pamatyti kelis efektus, kuriuos numato reliatyvumo teorija. Akivaizdžiausias yra gravitacinis lęšis. Šis optinis reiškinys, išreikštas vadinamuosius Einšteino žiedus ar arkas, atrodo kaip daugybiniai koncentriniai arkiniai ar apskrito formos objektų iškraipymai ir atspindžiai. Jie atsiranda, kai šviesa praeina šalia masyvaus kūno. Jo gravitacija taip iškreipia erdvėlaikį, kad fotonai keičia savo trajektoriją, tarsi objektyve.
Dėl gravitacinio lęšio antžeminiai stebėtojai gali matyti objektus taip toli, kad kitaip jų sklindanti šviesa niekada nepasiektų mūsų planetos. Tačiau monetoje yra ir minusas - dažniausiai masyvūs objektai, tokie kaip juodosios skylės, yra ne vien erdvėje, o mokslininkams įdomūs dangaus kūnai yra ne tiesiai už jų, o skirtingais kampais Žemės atžvilgiu. Dėl šios priežasties danguje toli gražu nėra tokių tvarkingų žiedų ir lankų, kaip paprasčiausi modeliavimai - tolimų galaktikų vaizdai pilni iškraipymų ir daugybės žvaigždžių atspindžių.
Norint atskirti tikrus objektus nuo optinių efektų, reikalingos tokios vizualizacijos kaip Schittman ir Powell. Jie padeda išsiaiškinti, kaip šviesa bus iškraipoma esant skirtingoms masyvių objektų pozicijoms. Ir, žinoma, tiksliau interpretuoti mokslinius duomenis, gautus teleskopais iš viso pasaulio.
Kitas įdomus vaizdo įraše pastebimas optinis efektas yra reliatyvistinė aberacija: juodosios skylės atrodo mažesnės, kai yra arčiau stebėtojo. Galiausiai, žiūrint „iš šono“, tai yra žiūrint į juodųjų skylių sukimosi plokštumą, vienas kaupimosi disko kraštas atrodo ryškesnis už kitą. Taip yra dėl Doplerio amplifikacijos (kitas pavadinimas yra reliatyvistinė spinduliuotė), o tai lemia tai, kad spinduliuotės šaltinis, judantis stebėtojo link, atrodo ryškesnis nei tas, kuris tolsta nuo jo.
Apskritai, vaizdo įrašas yra ne tik gražus, bet ir pilnas įdomių detalių. Dėmesingas žiūrovas gali pastebėti dar keletą įdomių elementų, demonstruojančių visą aplinkinio pasaulio grožį. Laimei, neturime patys priartėti prie viską sunaikinančių juodųjų skylių.