Черная дыра и искривление пространства

По следам очень хорошей статьи Анны Филимоновой о черных дырах:

http://www.proza.ru/2019/09/27/33

Привожу моё небольшое дополнение. Может оно кому-то сделает этот феномен более понятным.

Однажды в глубокой юности я увидела какой-то фантастический фильм, где была показана якобы черная дыра. Это выглядело вполне как галактика, и мне было довольно смешно - как можно увидеть черную дыру, если из нее не может выйти свет? Много позже я поняла - да, хоть изображение в кино не соответствовало никакой действительности, и да, конечно, мы не можем увидеть эту дыру, но все же вокруг нее будет очень много интересного, что можно увидеть. Так вот что именно можно пронаблюдать?

Сначала представьте себе Сатурн с его величественными кольцами, а потом представьте себе этот Сатурн стал черным, невидимым - и вы поймете ситуацию. Есть сверкающие кольца, которые вращаются вокруг чего-то, чего мы на самом деле не видим. Но оно там есть. Эти кольца, вернее это вещество, притянутое черной дырой, вращается с огромной скоростью и расположено в экваториальной плоскости - как и в любой другой галактике, сформированной вокруг любого массивного небесного тела. Это не спокойные ледяные кольца, которые неторопливо кружат вокруг нашего родного газового гиганта Сатурна, это вполне разогнанная до почти световых скоростей материя, которая может быть плотной и разогретой около этого небесного тела и более разреженная и медленная на удалении. Еще это можно представить в виде водоворота - только очень быстрого.

Хорошо, это понятно. Но на картинке (слева) это не очень похоже на кольца. Это скорее похоже на странный смайлик без лица, но в шляпе, которую наверное некоторые зрители видели в фильме Интерстеллар. Дело в том, что пространство искажено, и то, что позади этого небесного тела, мы видим частично поверх и частично ниже него. Картинка словно вывернута. То есть изображение это все же подобно кольцам Сатурна, отраженным в кривом зеркале или вернее видимым через сильную линзу.

Не поленитесь сходить по ссылке (внизу) и посмотреть в динамике - это совершенно бесподобное зрелище, на которое можно смотреть очень долго.

Также если вы не видели фильма Интерстеллар, то тоже очень рекомендую его посмотреть. В его съемках принимала участие группа ученых, а Кип Торн (Kip Thorne) даже написал об этом книжку с научными объяснениями "The Science of Interstellar", где рассказал, как они задались целью создать образы и визуализации, максимально приближенные к тому, что на самом деле известно науке или по крайней мере использовать реальные научные гипотезы. Поэтому в том, что касается визуализации черной дыры, были использованы настоящие научные работающие модели, и видеоряд был сделан по последним научным представлениям. Что и доказала недавняя реальная фотография черной дыры (фото в центре).

Однако это не все понимают - почему же мы видим всё в такой форме? И чтобы понять простоту и красоту этого феномена, найдите в поисковике изображения по словам космическая линза или гравитационная линза. Добавьте слово gif - этот компьютерный формат позволяет анимацию. И вы увидите что-то подобное. (Фото справа. Здесь к сожалению не разрешен этот формат, потому можете пойти в мой жж по ссылке внизу, где статья приведена с живыми картинками.)

https://nebula8.livejournal.com/325723.html

На этой визуализации очень легко увидеть в динамике, почему у колец вокруг черной дыры такая странная форма. На изображении показана компьютерная модель, как бы выглядело прохождение черной дыры на фоне далекой галактики. Заметьте, что сама галактика не затронута, она находится далеко, и ничего с ней не происходит. Меняется только изображение ее - это выглядит как если бы вы взяли толстую круглую линзу и проносили бы ее на фоне той же галактики или простого геометрического рисунка. Если у вас есть такая линза или стеклянный шар, то не поленитесь это сделать. Это самый простой эксперимент, который поможет понять явление.

https://www.youtube.com/watch?v=_NgBE1pMRJM

Так что самая большая трудность понимания в том, что картинка для нас статична. Как только вы ее видите в динамике, то происходит "узнавание" явления, и теперь уже нет проблем понять, почему вы видите кольца и вокруг тени черной дыры, и сверху, и снизу. Просто посмотрите это видео!

https://www.youtube.com/watch?v=o-Psuz7u5OI


Более того, возможность увидеть изображение в динамике, позволяет также открыть новые черные дыры. Как только астрономы заметят, что целый сектор прежде знакомой картинки стал вести себя несколько странно - как будто через лупу - одни звезды смещаются вверх, другие вниз, изображение размазывается, то это верный знак того, что между этой фоновой картинкой и вами есть невидимый объект, который и искажает эту самую фоновую картинку. Совсем недавно объявили о том, что в нашей родной и казалось бы слегка изученной солнечной системе нашелся именно такой объект - где-то позади Нептуна. Именно благодаря микро-линзовому эффекту, замеченному в этом районе (насчитали шесть событий), ученые предположили наличие экзотического неопознанного пока объекта, и это могут быть либо крупные планеты-странники либо первичные черные дыры, которые образовались из сверхплотной материи в момент начала расширения Вселенной.

https://arxiv.org/abs/1909.11090
https://lenta.ru/news/2019/09/27/hole/

Кстати эффект космической линзы был открыт Эйнштейном и блестяще доказан во время солнечного затмения в начале прошлого столетия, когда свет от звезды, проходящий рядом с Солнцем, отклонялся от своего первоначального направления обтекая Солнце, потому звезды оказывались видимы не на положенным им местах, а на большем расстоянии от Солнца.

Так что наблюдайте звездное небо - может быть удастся заметить необычное поведение звездного фона и по этому поведению найти новые не замеченные прежде объекты. Правда наблюдать придется долго.

С картинками этот же текст находится здесь:
https://nebula8.livejournal.com/325723.html