Возвращаясь к первой «фотографии» чёрной дыры
Чёрная дыра настолько
диковинный феномен, что учёные, которые выдвинули эту идею, полагали,
что в реальности их не может быть. Они формируются из гигантских
разрушенных звезд, и их масса настолько плотная, что ничто не может
вырваться из тисков их гравитационного притяжения, включая свет. Чёрные
дыры искажают пространство-время, и ученые все время размышляют: как же
они могут выглядеть? Возможно, нам удастся их увидеть с помощью
телескопа Event Horizon, но ещё в 1979 году Жан-Пьер Люмине создал
первый «образ», используя только появившийся тогда компьютер с
перфокартами, множество математических расчётов и тушь.
Проблема с изображением черной дыры заключается в том, что по
определению она не может излучать свет. К счастью, большие чёрные дыры
обычно находятся рядом с другими звездами, высасывая из них материю, что
в принципе могут заметить астрономы. «Поскольку [газы из звезд]
попадают в черную дыру, она всё больше и больше разогревается и, в конце
концов, начинает испускать радиационное излучение. Это неплохой
источник света: сияют аккреционые кольца, освещая центральную черную
дыру», — пишет Люмине в своем блоге.
Отличительной чертой чёрной дыры является её граница как «горизонт
событий», точка невозврата для материи и света. Материя на её периферии,
всасываемая из соседних звезд, образует «аккреционный диск»,
изображённый в Interstellar как два ярких перпендикулярных диска. Но это
всего лишь иллюзия — на экваторе только один диск, но свет искривляется
из-за экстремальной гравитации чёрной дыры (гравитационное
линзирование).
На рисунке Люмине изображено два других важных явления, которые не
наблюдаются в межзвездном пространстве. Первое — это тот факт, что
энергия и свет сильнее ближе к краю черной дыры и слабее на удалении.
Другое — это эффект Допплера, вызванный вращением аккреционного диска,
который заставляет свет казаться ярче с одной стороны, в зависимости от
направления вращения. В изображении Люмине аккреционный диск вращается
против часовой стрелки, поэтому его свет приближается к наблюдателю
слева и отдаляется справа, делая левую сторону ярче.
Все это приводит к тому, что черная дыра становится намного ярче в
центре и слева, как изображено на рисунке Люмине, в отличии от черной
дыры «Гаргантюа», созданной командой специалистов по графике
Interstellar. «Реалистичный образ должен демонстрировать сильную
асимметрию яркости диска, так что одна сторона намного ярче, а другая
намного тусклее», — говорит он.
Результатом работы учёного является изображение, которое считается
наиболее реалистичным. Более поздние компьютерные модели, созданные в
НАСА показывают те же определяющие элементы — тонкое «кольцо фотонов» в
центре, смещённый в результате допплеровского эффекта свет и двойной
аккреционный диск, вызванный гравитационным линзированием. Так что для
энтузиаста с перфокартами и тушью получилось совсем неплохо.
Источник: gearmix.ru.
Рейтинг публикации:
|
