Taniec czarnych dziur – wizualizacja

Uważa się, że w sercu każdej galaktyki znajduje się  ogromna czarna dziura, której grawitacja jest tak silna, że nic nie może uciec po przekroczeniu jej granicy. Czasami, gdy łączą się dwie galaktyki, ich czarne dziury są grawitacyjnie uwięzione, krążąc wokół siebie w kosmicznym tańcu.

Nowa animacja zaprezentowana przez NASA pokazuje, jak by to wyglądało, gdyby sfilmować w akcji parę krążących wokół siebie supermasywnych czarnych dziur. W wizualizacji czarne dziury są zaznaczone różnymi kolorami które reprezentują różnicę w ich temperaturze i ułatwiają śledzenie źródeł światła, gdy skręcają się i owijają wokół siebie. Pomarańczowa jest 200 milionów razy masywniejsza niż Słońce. Jej niebieska towarzyszka jest o połowę mniejsza. Obie są otoczone świecącymi pierścieniami gorącego gazu i kosmicznych śmieci, zwanymi dyskami akrecyjnymi.

Kiedy jedna czarna dziura przesuwa się przed drugą, jej silna grawitacja zniekształca światło z dysku akrecyjnego partnerki. W rezultacie czarna dziura w tle wygląda tak, jakby wyginała się i rozpadała na kawałki, sączące się wokół drugiej – trochę jak w krzywym zwierciadle w wesołym miasteczku.

Według Jeremy’ego Schnittmana, astrofizyka z NASA, który stworzył nową animację, czarne dziury wydają się mniejsze, gdy zbliżają się do widza i większe, gdy przesuwają się dalej w tło. Zjawisko to nazywane jest przez fizyków aberracją relatywistyczną. Widziane prawie z boku, dyski akrecyjne wyglądają wyraźnie jaśniej z jednej strony. Zniekształcenie grawitacyjne zmienia ścieżki światła docierającego z różnych części dysków, tworząc zniekształcony w ten sposób obraz. Szybki ruch gazu w pobliżu czarnej dziury modyfikuje jasność dysku poprzez zjawisko zwane wzmocnieniem dopplerowskim, które rozjaśnia bok obracający się w kierunku widza i przyciemnia oddalający się fragment. 

Używając zestawu superkomputerów, Schnittman był w stanie obliczyć, klatka po klatce, jak światło z obu dysków akrecyjnych będzie się wyginać, gdy dwie czarne dziury tańczą wokół siebie. Normalnie obliczenia te zajęłyby dekadę na nowoczesnym komputerze stacjonarnym, ale Schnittman ukończył je w mniej więcej jeden dzień.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/new-nasa-visualization