Пляски двух гигантов. NASA показало как танцуют черные дыры (видео)

Пара черных дыр совершает гипнотический танец в новой визуализации NASA. В новом моделированни показано, как черные дыры искажают и перенаправляют свет, исходящий от водоворота горячего газа, называемого аккреционным диском, который окружает каждую из них, сообщает NASA.

Если смотреть со стороны плоскости орбиты, каждый аккреционный диск приобретает характерный двугорбый вид. Но когда одна проходит впереди другой, гравитация черной дыры на переднем плане превращает ее партнера в быстро меняющуюся последовательность изгибов. Эти искажения проявляются, когда свет от обоих дисков перемещается по запутанной материи пространства и времени рядом с черными дырами.

"Мы наблюдаем две сверхмассивные черные дыры, большую с массой в 200 миллионов масс Солнца и другую, которая весит вдвое меньше", – говорит Джереми Шниттман, астрофизик из Центра космических полетов NASA имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, который создал визуализацию.

Аккреционные диски имеют разные цвета, красный и синий, чтобы упростить отслеживание источников света. Более горячий газ излучает свет ближе к синему концу спектра, а вещество, вращающееся вокруг более мелких черных дыр, испытывает более сильные гравитационные эффекты, вызывающие более высокие температуры.

Можно заметить, что аккреционные диски с одной стороны выглядят заметно ярче. Гравитационное искажение изменяет пути света, исходящего от разных частей дисков, создавая искаженное изображение. Быстрое движение газа около черной дыры изменяет светимость диска за счет явления, называемого доплеровским усилением — эффект теории относительности Эйнштейна, который увеличивает яркость стороны, вращающейся к наблюдателю, и затемняет сторону, вращающуюся противоположно от наблюдателя.

Визуализация также показывает более тонкий феномен, называемый релятивистской аберрацией. Черные дыры кажутся меньше по мере приближения к зрителю и больше по мере удаления.

Шнитман создал визуализацию, вычислив путь, проходимый лучами света от аккреционных дисков, когда они пробирались через искривленное пространство-время вокруг черных дыр.

На современном настольном компьютере вычисления, необходимые для создания кадров видео, заняли бы около десяти лет. Поэтому Шнитман объединился с ученым из Годдарда Брайаном П. Пауэллом, чтобы использовать суперкомпьютер Discover в Центре моделирования климата NASA. При использовании всего 2% из 129 000 процессоров Discover эти вычисления заняли около суток.

Астрономы ожидают, что в недалеком будущем они смогут обнаруживать гравитационные волны – рябь в пространстве-времени, – возникающую, когда две сверхмассивные черные дыры в системе, очень похожей на ту, которую изобразил Шниттман, объединяются и сливаются по спирали.