Νομίζατε ότι οι Ορίζοντες γεγονότων της Μαύρης Τρύπας φαινόταν παράξενος. Ρίξτε μια ματιά στο Binary Black Hole Event Horizons
Μία από τις πιο περίεργες προβλέψεις της γενικής σχετικότητας είναι ότι η βαρύτητα μπορεί εκτρέπουν το μονοπάτι του φωτός. Το φαινόμενο παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον Άρθουρ Έντινγκτον το 1919. Ενώ το φαινόμενο κάμψης του Ήλιου είναι μικρό, η εκτροπή του φωτός κοντά σε μια μαύρη τρύπα μπορεί να είναι σημαντική. Τόσο σημαντικό που χρειάζεστε έναν ισχυρό υπερυπολογιστή για να υπολογίσετε πώς θα συμπεριφέρεται το φως.
Πρόσφατα, η NASA Goddard Media Studios κυκλοφόρησε μερικά βίντεο που μας δείχνουν πώς μπορεί να φαίνεται ένα δυαδικό σύστημα μαύρης τρύπας υπό βαρυτικό φακό. Η προσομοίωση ανιχνεύει τα μονοπάτια του φωτός που προέρχονται από τους δίσκους προσαύξησης δύο μαύρων τρυπών σε κοντινή τροχιά. Το ένα με μάζα 200 εκατομμυρίων Ήλιου, το άλλο με μισή μάζα. Η προσομοίωση εκτελέστηκε στον υπερυπολογιστή Discover στο Κέντρο Προσομοίωσης Κλίματος της NASA και χρειάστηκε περίπου μία ημέρα για να ολοκληρωθεί.
Δείτε το βίντεο της NASA Goddard για να δείτε την πιο πρόσφατη προσομοίωση.
Αυτή η νέα προσομοίωση λαμβάνει υπόψη μερικά από τα πιο ανεπαίσθητα εφέ. Για παράδειγμα, κοντά σε μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα, το φως που προέρχεται από την πλευρά που περιστρέφεται προς το μέρος μας θα φαίνεται πιο φωτεινό, ενώ το φως από την πλευρά που περιστρέφεται μακριά από εμάς θα φαίνεται πιο αμυδρό. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως ενίσχυση Doppler. Ένα άλλο παράξενο φαινόμενο είναι γνωστό ως σχετικιστική εκτροπή, όπου οι μαύρες τρύπες εμφανίζονται μικρότερες όταν κινούνται προς τον θεατή και μεγαλύτερες όταν απομακρύνονται.
Κάθε δίσκος προσαύξησης περιέχει μια αντανάκλαση του άλλου. Πιστώσεις: Κέντρο διαστημικών πτήσεων Goddard της NASA/Jeremy Schnittman και Brian P. Powell
Ίσως η μεγαλύτερη υπολογιστική πρόκληση είναι ότι δεν μπορείτε να κάνετε απλώς μια απλή προσομοίωση πρώτης τάξης του φακού. Όταν δύο μαύρες τρύπες είναι οπτικά κοντά η μία στην άλλη, το φως από τη μαύρη τρύπα Α μπορεί να παραμορφωθεί από τη μαύρη τρύπα Β σε σημείο που να συστραφεί πίσω στη μαύρη τρύπα Α. Στη συνέχεια, μπορεί να ξαναφωτιστεί πριν προλάβει να μας οδηγήσει τρόπος. Τα μονοπάτια φωτός μπορεί να παραμορφωθούν τόσο πολύ μερικές φορές που είναι δύσκολο να προσδιοριστεί από ποιο δίσκο προσαύξησης προήλθε το φως. Για να γίνει πιο ορατό αυτό το εφέ, η οπτικοποίηση χρησιμοποιεί ένα έντονο κόκκινο χρώμα για τον δίσκο προσαύξησης της μεγαλύτερης μαύρης τρύπας και ένα έντονο μπλε χρώμα για αυτό της μικρότερης μαύρης τρύπας. Στο βίντεο και τις εικόνες, μπορείτε να δείτε αντανακλάσεις του ενός δίσκου συσσώρευσης μαύρης τρύπας σε αυτόν του άλλου. Η εγγύτητα των μαύρων οπών παραμορφώνει επίσης το οπτικό σχήμα των δίσκων προσαύξησης, κάνοντάς τους να φαίνονται πιο οβάλ από ό,τι είναι στην πραγματικότητα.
Παρόλο που αυτό δεν είναι μια προσομοίωση ενός πραγματικού συστήματος μαύρης τρύπας, μας λέει πολλά για το πώς μπορούν να εμφανιστούν οι δυαδικές μαύρες τρύπες. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό καθώς ανακαλύπτουμε περισσότερες δυαδικές μαύρες τρύπες από τα βαρυτικά τους κύματα. Αν και οι ίδιες οι μαύρες τρύπες δεν εκπέμπουν φως καθώς συγχωνεύονται, οι δίσκοι προσαύξησής τους εκπέμπουν. Καθώς κατανοούμε καλύτερα πώς αυτό το φως παραμορφώνεται από τη βαρύτητα, μπορούμε να συνδυάσουμε καλύτερα οπτικά και βαρυτικά δεδομένα για να μας δώσουμε μια λεπτομερή κατανόηση των πραγματικών συγχωνεύσεων μαύρης τρύπας.
Αναφορά:GMS N. GMS. «Η Οπτικοποίηση της NASA διερευνά τον διπλά παραμορφωμένο κόσμο των δυαδικών μαύρων τρυπών». https://svs.gsfc.nasa.gov/13831. Δημοσιεύθηκε στις 15 Απριλίου 2021.