Studio voor wetenschappelijke visualisaties NASA publiceerde een video die laat zien hoe een systeem van twee zwarte gaten er vanaf de zijkant uit zou zien. Dergelijke indrukwekkende video's zijn niet alleen gemaakt voor educatieve doeleinden, ze zijn ook belangrijk voor het begrijpen van de astronomische verschijnselen die door wetenschappers worden waargenomen.
De simulatie is gepubliceerd op de website van het bureau en toont de creatie van het model en de berekeningen op de Discover-supercomputer van het Center for Climate Simulations NASA. Om alle benodigde berekeningen uit te voeren, duurde het bijna een hele dag en meer dan 2,5 duizend processorcores. Zo'n visualisatie zou 10 jaar duren voor een gewone krachtige pc.
De onderstaande video toont het resultaat van het berekenen van de paden van fotonen die worden uitgezonden door accretieschijven zwarte gaten, die door verwrongen ruimte-tijd gaan. De totale massa van deze astronomische objecten is 300 miljoen van onze zonnen. Een zwart gat met een oranje accretieschijf is twee keer zo zwaar als een ander met een blauwe.
Interessant is dat de kleuren niet alleen voor de duidelijkheid zijn gekozen. Ze weerspiegelen, hoewel hypertrofisch, het werkelijke verschil in temperatuur van materie die op een zwart gat valt. In de video zie je meteen verschillende effecten die worden voorspeld door de relativiteitstheorie. De meest voor de hand liggende is zwaartekrachtlensing. Dit is een optisch fenomeen dat wordt uitgedrukt door zogenaamde ringen of De bogen van Einstein, ziet eruit als meerdere concentrische boogvormige of cirkelvormige vervormingen en re-reflecties van objecten. Ze ontstaan wanneer licht in de buurt van een massief lichaam komt. Zijn zwaartekracht vervormt de ruimte-tijd zo sterk dat fotonen van baan veranderen, als in een lens.
Dankzij zwaartekrachtlenzen van de aarde kun je objecten zo ver weg zien dat hun licht onze planeet anders nooit zou bereiken. Maar er is ook de keerzijde van de medaille: in de meeste gevallen staan massieve objecten zoals zwarte gaten niet alleen in de ruimte, en hemellichamen die interessant zijn voor wetenschappers, bevinden zich niet direct achter hen, maar onder verschillende hoeken ten opzichte van de aarde. Hierdoor zijn de ringen en bogen aan de hemel in werkelijkheid lang niet zo netjes als in de eenvoudigste simulaties - foto's van verre sterrenstelsels zitten vol vervormingen en meerdere herreflecties van sterren.
Ook interessant:
- Gepolariseerd licht onthult de geheimen van het magnetische veld van een zwart gat
- Astronomen hebben een bewegend superzwaar zwart gat ontdekt
Om echte objecten te onderscheiden van optische effecten en visualisaties zijn vereist. Ze helpen te begrijpen hoe licht wordt gebogen op verschillende locaties van massieve objecten. En natuurlijk is het nauwkeuriger om wetenschappelijke gegevens verkregen door telescopen te interpreteren.
Een ander interessant optisch effect in de video is relativistische aberratie: zwarte gaten lijken kleiner als ze zich dichter bij de waarnemer bevinden. Van de zijkant gezien, dat wil zeggen, gezien vanuit het rotatievlak van zwarte gaten, ziet de ene rand van de accretieschijf er helderder uit dan de andere. Dit wordt uitgelegd Doppler-verbetering, wat ertoe leidt dat de stralingsbron die naar de waarnemer toe beweegt er helderder uitziet dan degene die van hem af beweegt.
Over het algemeen is de video van NASA niet alleen mooi, maar ook vol interessante details. Een oplettende kijker kan verschillende interessantere elementen opmerken die alle schoonheid van de omringende wereld demonstreren. Gelukkig hoeven we zelf niet in de buurt van zwarte gaten te komen om ervan te genieten.
Lees ook: