Искривлённый мир чёрной дыры - визуализация

Новая визуализация чёрной дыры иллюстрирует, как её гравитация искажает всё, что её окружает, словно мы видим ЧД в карнавальном зеркале.
Визуализация моделирует образ чёрной дыры, окружённой падающей в неё материей, которая образует тонкую горячую структуру, называемую аккреционным диском.
Чудовищная гравитация чёрной дыры искажает свет, испускаемый различными частями диска, создавая такой причудливый внешний вид.

Раскалённый вращающийся газ постоянно пронизывают вихри магнитных полей, и в аккреционном диске непрерывно формируются и рассеиваются узлы яркого излучения.
Газ в диске, ближе всего расположенный к чёрной дыре, вращается со скоростью, близкой к скорости света, в то время как внешние области диска вращаются немного медленнее.
Благодаря этой разнице скоростей вращения яркие узлы растягиваются и срезаются, создавая в диске сочетание светлых и тёмных полос.

Если обратить внимание на левый край диска, то с этой стороны он выглядит ярче, чем справа. Светящийся газ с левой стороны диска движется по направлению к нам настолько быстро, что эффекты теории относительности Эйнштейна увеличивают его яркость; справа виден обратный эффект - удаляющийся от нас газ становится немного темнее.
Эта асимметрия исчезает, если смотреть на диск прямо, поскольку с этой точки зрения вещество не движется вдоль линии нашего обзора.

Вблизи чёрной дыры гравитационное искривление света становится настолько экстремальным, что нижняя часть диска представляет собой яркое кольцо света, очерчивающее контур чёрной дыры.
Это так называемое "фотонное кольцо" состоит из множества колец, которые постепенно становятся всё темнее и тоньше из-за того, что свету не один раз приходиться обогнуть чёрную дыру прежде чем скрыться из нашего поля зрения.
Поскольку чёрная дыра имеет форму сферы, фотонное кольцо выглядит почти круглым и идентичным с любого угла обзора.
Внутри фотонного кольца расположена тень чёрной дыры, площадь которой примерно вдвое больше горизонта событий - точки невозврата.

"Моделирование действительно помогает нам визуализировать то, что имел в виду Эйнштейн, когда говорил, что гравитация деформирует ткань пространства и времени, - объясняет Джереми Шнитман, который создал эти великолепные изображения с помощью специального программного обеспечения в Центре космических полетов им. Годдарда. - До недавнего времени эти визуализации ограничивались нашим воображением и компьютерными программами. Я никогда не думал, что можно будет увидеть настоящую черную дыру".

Тем не менее, 10 апреля этого года команда учёных масштабного общемирового проекта Event Horizon Telescope (Телескоп горизонта событий) выпустила в свет первое в истории изображение тени чёрной дыры, полученное с использованием радионаблюдений сердца галактики M87 (Мессье 87).

Статья об этом: http://www.proza.ru/2019/04/12/718.


На изображении (справа налево):

1. Тень чёрной дыры - это область, которая примерно в два раза больше горизонта событий (точки невозврата чёрной дыры), образованная гравитационным линзированием и захватом световых лучей.
2. Фотонное кольцо - это кольцо света, состоящее из нескольких искаженных изображений аккреционного диска. Свет, образующий эти изображения, облетел вокруг чёрной дыры два, три или более раз, чтобы в конце концов исчезнуть из нашего поля зрения. Эти многократные образы диска становятся тоньше и тусклее вблизи чёрной дыры.
3. Вид обратной стороны диска.
Образуется изменением траектории световых лучей, исходящих от дальней стороны диска, гравитационным полем чёрной дыры.
4. Доплеровское излучение.
Свет, излучаемый газом в аккреционном диске ярче с той стороны, где вещество движется по направлению к нам, и тускнеет с другой стороны, где вещество удаляется от нас.
5. Аккреционный диск - это горячий тонкий вращающийся диск, образованный материей, медленно закручивающейся по спирали по направлению к чёрной дыре.

Края турбулентного газового диска, вращающегося вокруг чёрной дыры, имеют ошеломляющий двугорбый вид. Экстремальная гравитация чёрной дыры изменяет траекторию света, исходящего от разных участков диска, создавая искаженное изображение.
Мощнейшее гравитационное поле чёрной дыры перенаправляет и искажает свет, но то, что мы видим, зависит от угла нашего обзора. Наибольшее искажение возникает при взгляде на систему ЧД вблизи её границ.



P.S. Данное изображение чёрной дыры сильно напоминает Гаргантюа - сверхмассивную чёрную дыру из фантастического фильма "Интерстеллар", которая практически является центральным действующим "лицом" картины.
Образ Гаргантюа был рассчитан, смоделирован и воссоздан специально для этого фильма астрофизиком Кипом Торном.



Источник: https:// www.nasa.gov/ feature/ goddard/ 2019/ nasa-visualization-shows-a-black-hole-s-warped-world/


Здесь интересная статья о чёрных дырах автора Соня Ляцкая: http://www.proza.ru/2019/09/27/1863