Niezwykła animacja NASA pokazuje w akcji dwie czarne dziury

Aby wykonać pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury, naukowcy musieli poważnie się wysilić. Na szczęście, jako że na temat czarnych dziur wiemy coraz więcej, badacze są w stanie tworzyć coraz lepsze, jeszcze bliższe rzeczywistości, ich wizualizacje. NASA właśnie opublikowała wizualizację przedstawiającą nie jedną, a aż dwie czarne dziury, krążące wokół wspólnego środka ciężkości.

Para czarnych dziur na ekranie

Nowa wizualizacja jest dziełem między innymi astrofizyka Jeremy’ego Schnittmana z Centrum Lotów Kosmicznych imienia Roberta H. Goddarda NASA (ang. NASA Goddard Space Flight Center). Mowa o tej samej osobie, która wcześniej zaszczyciła świat niesamowitą animacją przedstawiającą pojedynczą czarną dziurę. Świeższe dzieło badacza pokazuje, co najpewniej byśmy ujrzeli, gdybyśmy mogli dokładnie przyjrzeć się dwóm czarnym dziurom uwięzionym w odwiecznym tańcu.

„[Na wizualizacji] widzimy dwie supermasywne czarne dziury, większą o masie 200 milionów Słońc i mniejszą o masie o połowę mniejszą.”, wyjaśnił Schnittman. „To taki typ podwójnego układu czarnych dziur, w przypadku którego obydwa obiekty są w stanie utrzymywać swoje dyski akrecyjne przez miliony lat.”

Zadziwiające zjawiska

Na samym początku wizualizacji na czarne dziury możemy patrzeć tak, jak gdyby te znajdowały się poniżej nas. Pomarańczową oraz niebieską barwą oznaczono ich dyski akrecyjne. Charakterystyczny pierścień, który widać na tle czarnego koła w przypadku każdej z nich, to tak zwany pierścień fotonowy. W jego obrębie grawitacja jest tak silna, że fotony są uwięzione na stabilnej orbicie wokół czarnej dziury. Gdyby fotony zbliżyły się do czarnej dziury choć odrobinę mocniej, znalazłyby się poza horyzontem zdarzeń, a więc nie moglibyśmy ich zobaczyć.

Z czasem na czarne dziury możemy patrzeć tak, jakbyśmy znajdowali się na poziomie ich orbity. Wówczas zaczyna się robić naprawdę ciekawie. Dlaczego dysk akrecyjne nie wyglądają na wizualizacji jak zwykłe, płaskie dyski, a zamiast tego wyginają się w górę i w dół? Jest tak, ponieważ ekstremalne pole grawitacyjne czarnej dziury zniekształca światło emitowane z różnych części dysku, a co za tym idzie – także dostrzegany przez nas obraz. Gdy czarne dziury ustawiają się jedna za drugą, ich pola grawitacyjne wyginają się i wypaczają, powodując, że światło z ich dysków akrecyjnych przemieszcza się w naszą stronę po jeszcze bardziej skomplikowanych skomplikowanych, jeszcze bardziej zakrzywionych ścieżkach.

Na wizualizacji możemy zauważyć też, że część materii dysków akrecyjnych zdaje się być jaśniejsza od pozostałej. Wynika to z zasad fizyki. Gaz widoczny po lewej stronie dysku zmierza w naszą stronę z taką prędkością, że „względność Einsteinta” zwiększa jej jasność. Przeciwne zjawisko ma miejsce po prawej stronie, gdzie gaz oddalający się od nas staje się nieco bardziej przyciemniony.

Ciekawe, czy kiedyś będziemy w stanie uzyskać fotografię czarnej dziury (a raczej jej dysku akrecyjnego, bo samej czarnej dziury nie jesteśmy w stanie dostrzec), jak wizualizacje NASA. Dopóki to nie nastąpi, musimy zadowolić się tym, na co pozwala dzisiejsza technologia.

Źródło: NASA, fot. tyt. NASA Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman, Brian P. Powell