يستكشف تصور ناسا الجديد المنوم رقصة انحناء الضوء للثقوب السوداء الثنائية

تدور كتلة الشمس بملايين المرات حول زوج من الثقوب السوداء تمريرة ديوك الجديدة المنومة ناسا التصور. يستكشف الفيلم كيف تشتت الثقوب السوداء وتحول الضوء من إعصار الغاز الساخن – قرص عدواني يحيط بكل منها.

عند النظر إليه بالقرب من المستوى المداري ، يكتسب كل قرص تراكم مظهرًا ذا حدين مميز. ولكن عندما يتقدم أحدهما أمام الآخر ، فإن جاذبية الجبهة الثقب الأسود يحول شريكه إلى سلسلة من المنحنيات سريعة التغير. تنبعث هذه التشوهات عندما ينتقل الضوء من كلا القرصين إلى النسيج المعقد للمكان والزمان بالقرب من الثقوب السوداء.

https://www.youtube.com/watch؟v=AYurW3nOSKQ
اكتشف كيف تشوه الجاذبية الشديدة لثقبين أسودين مداريان رؤيتنا. في هذه الشاشة ، تحيط أقراص من الغاز الساطع والساخن والنشط بالثقوب السوداء وتظهر باللونين الأحمر والأزرق لمراقبة مصدر الضوء بشكل أفضل. القرص الأحمر يدور حول أكبر ثقب أسود ، والذي تبلغ كتلته حوالي 200 مليون مرة كتلة شمسنا ، بينما رفيقه الأزرق الصغير حوالي نصف الكتلة. يكشف التكبير في كل ثقب أسود عن العديد من الصور المشوهة بشكل متزايد لشريكه. انظر لمعرفة المزيد. الائتمان: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا / جيريمي شنيتمان وبريان ب. باول

قال جيريمي شنيتمان ، عالم الفيزياء الفلكية في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في الحزام الأخضر بولاية ماريلاند: “نرى ثقبين أسودين مدهشين ، أحدهما بكتلة 200 مليون كتلة شمسية ونصف كتلة زميل. “مع هذه الأنواع من الأنظمة الثنائية للثقب الأسود ، نعتقد أن كلا العضوين يمكنه الحفاظ على أقراص التجميع التي تدوم ملايين السنين.”

لتسهيل تتبع مصادر الضوء ، تأتي أقراص العدوان بألوان مختلفة مثل الأحمر والأزرق ، لكن الاختيار يعكس أيضًا الواقع. يصدر الغاز الساخن ضوءًا أقرب إلى الحافة الزرقاء للطيف ، وتتعرض المادة التي تدور حول الثقوب السوداء الصغيرة لتأثيرات جاذبية قوية تخلق درجات حرارة أعلى. بالنسبة لهذه الكتل ، فإن قرصي التراكم يبعثان في الواقع معظم ضوءهما في الأشعة فوق البنفسجية ، ويصل القرص الأزرق إلى درجة حرارة أعلى قليلاً.

تُظهر هذه الصورة منظرًا مشوهًا لثقب أسود كبير (قرص أحمر) بنصف كتلته مباشرة خلف ثقب أسود مساعد (قرص أزرق) أثناء مروره. يحول سحب الجاذبية للثقب الأسود الأمامي شريكه إلى مجموعة سريالية من المنحنيات. تسلط الحشرات الضوء على المناطق التي ينشئ فيها أحد الثقوب السوداء صورة كاملة ولكنها مشوهة للآخر. ينتج الضوء المنبعث من أقراص التراكم هذه الصور المتشابهة ، والتي تنتقل عبر النسيج المعقد للمكان والزمان بالقرب من الثقبين الأسودين. الائتمان: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا / جيريمي شنيتمان وبريان ب. باول

تساعد مثل هذه التصورات العلماء على تصوير التأثيرات المذهلة للزجاج المضحك للجاذبية الشديدة. الفيديو الجديد يتضاعف كملف السابقة أظهر شنايدرمان وجود ثقب أسود منفصل من زوايا مختلفة.

عند المشاهدة من الحافة التقريبية ، تظهر أقراص التراكم مشرقة من جانب واحد. يغير انحراف الجاذبية مسارات الضوء القادم من أجزاء مختلفة من القرص ، مما ينتج عنه صورة مشوهة. تعمل الحركة السريعة للغاز بالقرب من الثقب الأسود على تغيير ضوء القرص بحدث يسمى تعزيز دوبلر – وهو تأثير نظرية النسبية لأينشتاين ، التي تضيء الجانب الذي يدور باتجاه الراصد وتحجب دوران الصفحة.

يُظهر التصور أيضًا ظاهرة دقيقة جدًا تسمى التباين النسبي. تبدو الثقوب السوداء أصغر كلما اقتربت من العارض وأكبر كلما ابتعدت.

توضح النظرة الإيجابية للنظام صورة مشوهة (مدمجة) للثقب الأسود الصغير للزميل الكبير. للوصول إلى الكاميرا ، يجب أن ينحني الثقب الأسود الصغير بمقدار 90 درجة من الضوء عن رفيقه الأحمر. يظهر قرص تجميع هذه الصورة الثانية على شكل خط ، أي أننا نرى المنظر من حافة الرفيق الأحمر – وفي نفس الوقت نراه من الأعلى. تتشكل الصورة الثانية للقرص الأزرق خارج الحلقة الساطعة للضوء بالقرب من الثقب الأسود الكبير. الائتمان: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا / جيريمي شنيتمان وبريان ب. باول

تختفي هذه التأثيرات عندما تنظر إلى النظام من الأعلى ، ولكن تظهر ميزات جديدة. يشكل كلا الثقبين الأسودين صورًا صغيرة لحلفائهما يدوران حول كل مدار. عند الفحص الدقيق ، يتضح أن هذه الصور هي في الواقع مشاهد لتوسيع الحواف. لإنشائها ، يجب أن ينحرف الضوء القادم من الثقوب السوداء بمقدار 90 درجة ، مما يعني أننا نراقب الثقوب السوداء من زاويتين مختلفتين – الوجه والحافة – في وقت واحد.

أوضح شنيتمان أن “إحدى السمات المهمة لهذا التصور الجديد هي التشابه الذاتي للصور التي تم إنشاؤها بواسطة عدسات الجاذبية”. “إن التكبير في كل ثقب أسود يكشف عن العديد من الصور المشوهة بشكل متزايد لشريكه”.

تُظهر هذه الصورة منظرًا منحرفًا لثقب أسود رائع كبير (قرص أحمر) وهو يمر مباشرة خلف ثقب أسود ثانوي (قرص أزرق) بنصف كتلته. يحول سحب الجاذبية للثقب الأسود الأمامي شريكه إلى مجموعة سريالية من المنحنيات. تؤدي هذه التشوهات إلى تلفيق معقد للمكان والزمان بالقرب من الثقوب السوداء حيث الضوء من أقراص التراكم. الائتمان: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا / جيريمي شنيتمان وبريان ب. باول

ابتكر شنايدرمان التصور عن طريق حساب المسار الذي سلكته أشعة الضوء من أقراص التراكم أثناء مرورها عبر الزمكان المعاد توجيهه حول الثقوب السوداء. على كمبيوتر سطح المكتب الحديث ، فإن الحسابات المطلوبة لإنشاء إطارات أفلام كانت ستستغرق عقدًا من الزمن. لذلك قال عالم البيانات شنايدرمان جودارد Brian B. جنبا إلى جنب مع باول استخدم Discover Supercomputer في مركز ناسا لمحاكاة المناخ. باستخدام 2٪ فقط من معالجات Discover التي يبلغ عددها 129000 ، استغرقت هذه الحسابات يومًا.

يأمل علماء الفلك أن يتمكنوا من اكتشاف ذلك في المستقبل موجات الجاذبية – موجات في الفضاء – في بنية شبيهة بشنيتمان ، يتم تكوين ثقبين أسودين معجزة عندما تتجمع الحلزونات معًا.