Ateliér vědeckých vizualizací NASA zveřejnili video, které ukazuje, jak by systém dvou černých děr vypadal ze strany. Tak působivá videa vznikají nejen pro vzdělávací účely, jsou důležitá pro pochopení astronomických jevů pozorovaných vědci.
Simulace byla zveřejněna na webu agentury, ukazuje tvorbu modelu a jeho výpočty na superpočítači Discover Centra pro simulace klimatu NASA. Provedení všech potřebných výpočtů zabralo téměř celý den a více než 2,5 tisíce procesorových jader. Taková vizualizace by běžnému výkonnému PC zabrala 10 let provozu.
Video níže ukazuje výsledek výpočtu drah fotonů emitovaných akrečními disky černé díry, které procházejí pokřiveným časoprostorem. Celková hmotnost těchto astronomických objektů je 300 milionů našich Sluncí. Černá díra s oranžovým akrečním diskem je dvakrát hmotnější než jiná s modrým.
Zajímavé je, že barvy nejsou zvoleny pouze kvůli přehlednosti. I když jsou hypertrofované, odrážejí skutečný rozdíl v teplotě hmoty dopadající na černou díru. Ve videu si můžete hned všimnout několika efektů předpovídaných Teorií relativity. Nejviditelnější z nich je gravitační čočka. Jedná se o optický jev vyjádřený tzv. kroužky resp Einsteinovy oblouky, vypadá jako vícenásobné soustředné obloukovité nebo kruhové deformace a zpětné odrazy objektů. Vznikají, když světlo prochází blízko masivního tělesa. Jeho gravitace deformuje časoprostor natolik, že fotony mění trajektorii jako v čočce.
Díky gravitační čočce ze Země můžete vidět předměty tak daleko, že by jejich světlo na naši planetu jinak nikdy nedosáhlo. Je tu ale i druhá strana mince – ve většině případů masivní objekty, jako jsou černé díry, nejsou ve vesmíru samy a pro vědce zajímavá nebeská tělesa nejsou přímo za nimi, ale pod různými úhly vzhledem k Zemi. Z tohoto důvodu ve skutečnosti nejsou prstence a oblouky na obloze zdaleka tak úhledné jako v nejjednodušších simulacích – obrázky vzdálených galaxií jsou plné zkreslení a mnohonásobných zpětných odrazů hvězd.
Zajímavé také:
- Polarizované světlo odhaluje tajemství magnetického pole černé díry
- Astronomové objevili supermasivní černou díru v pohybu
K rozlišení skutečných objektů od optických efektů a vizualizací je potřeba. Pomáhají pochopit, jak se bude světlo ohýbat na různých místech masivních objektů. A samozřejmě je přesnější interpretovat vědecká data získaná teleskopy.
Dalším zajímavým optickým efektem na videu je relativistická aberace: černé díry se zdají menší, když jsou blíže k pozorovateli. Při pohledu ze strany, tedy při pohledu z roviny rotace černých děr, vypadá jeden okraj akrečního disku jasněji než druhý. Toto je vysvětleno Dopplerovské vylepšení, což vede k tomu, že zdroj záření pohybující se směrem k pozorovateli vypadá jasněji než ten, který se vzdaluje od něj.
Celkově je video NASA nejen krásné, ale plné zajímavých detailů. Pozorný divák si může všimnout několika dalších zajímavých prvků, které demonstrují veškerou krásu okolního světa. Naštěstí se k černým dírám sami nepotřebujeme přibližovat, abychom si je užili.
Přečtěte si také: