הדמיית נאס'א מרתקת את הדעת מראה את העיוות הפרוע של חורים שחורים בינאריים

(מרכז טיסות החלל גודארד של נאס'א/ג'רמי שניטמן ובריאן פ. פאוול)

למרות שקשה מאוד לצלם ישירות אתהצל של והחלל סביב חור שחור, זה לא הכלי היחיד שיש לאסטרונומים בערכה שלהם.

בהתבסס על שנים של תצפיות וניתוחים, יש מסורת של עשרות שנים של חור שחור הדמיות, חוזרים כל הדרך חזרה לעבודה שלהאסטרונום הצרפתי ז'אן פייר לומיינט בשנות ה-70.

באופן מרתק, סימולציות התקרבו מאוד למה שראינו כשצוות בינלאומי ענק של מדענים תפס סוף סוףתמונה ישירה של חור שחור סופר מסיבי, ה-M87* המפורסם כעת. אז אנחנו יודעים שהתחזיות שלנו באופן מסורתי היו מאוד מדויקות.



בגלל שדות הכבידה האינטנסיביים המעורבים, דברים ממש נהיים. האור מתכופף ועוצמתו משתנה, בהתאם לאיזה כיוון הוא נע. אז מה קורה כשאין אחד, אלא שניים חורים שחורים נעולים במסלול הדדי, כל אחד עם כוח המשיכה שלו, וכל אחד מקיף על ידי דיסקית הצטברות זוהרת משלו של אבק וגז?

ובכן, זה עשוי להיראות קצת כמו הדמיית החורים השחורים העדכניים והמטריפים ביותר של נאס'א.

בונה על שלועבודה קודמת של חור שחור מדומה ודיסק הצבירה שלו, האסטרופיזיקאי ג'רמי שניטמן ממרכז טיסות החלל גודארד של נאס'א חצב שני חורים שחורים יחד כדי לראות מה יקרה.

'אנחנו רואים שני חורים שחורים סופר-מאסיביים, אחד גדול יותר עם 200 מיליון מסות שמש ובן לוויה קטן יותר ששוקל חצי מזה,' הוא הסביר .

'אלו סוגים של מערכות בינאריות של חורים שחורים שבהם אנו חושבים ששני החברים יוכלו לשמור על דיסקי הצטברות הנמשכים מיליוני שנים.'

ההדמיה מתחילה כאילו אתה מסתכל מלמעלה למטה כששני החורים השחורים הסופר-מאסיביים מקיפים זה את זה. יש את צל החור השחור באמצע כל אחד מהם, מוקף בדיסק צבירה רחב.

הטבעת הדקה בין הקצה הפנימי של דיסק ההצטברות והצל של החור השחור נקראתטבעת פוטון, שבו כוח המשיכה כה חזק עד שפוטונים נלכדים במסלול יציב סביב החור השחור. אם הפוטונים הללו היו מתקרבים יותר לחור השחור, הם היו נופלים מעבר לאופק האירועים, שבו אנחנו לא יכולים לראות אותם.

ככל שהסימולציה נמשכת, נקודת המבט של הצופה נעה אל המישור המסלולי של שני החורים השחורים.

בהתחלה, הסימולציה דומה מאודסימולציות אחרות שאולי ראית, כאשר אור הדיסק כפוף מאחור ליצירת הילה, והאור מול צל החור השחור בהיר יותר ככל שהוא נע לעבר הצופה, ועמום ככל שהוא מתרחק. זה ידוע כקרינה רלטיביסטית והיא נגרמת על ידי אפקט דופלר, שהוא האופן שבו גלים (במקרה זה, גלי אור) משתנים כנראה בהתאם לכיוון הנסיעה שלהם.

ואז זה נהיה ממש מוזר, ממש מהר.

שניטמן השתמש בשני צבעים שונים כדי לייצג את שני החורים השחורים מכיוון שזה מקל עליהם את ההבחנה כאשר שדות הכבידה מתכופפים ומתעוותים, מה שגורם לאור לנוע בנתיבי עיקול מורכבים, המחושבים באמצעות מחשב-על חזק. האור של כל חור שחור הופך מעוות עוד יותר מכיוון שהוא מושפע מכוח המשיכה של המלווה הבינארי שלו.

ואז התצוגה זזה מלמעלה למטה, עם תצוגה מוגדלת - כאשר נסיעה מסביב לטבעת הפוטונים של חור שחור אחד היא המבט הצדדי של בן לוויה. הסיבה לכך היא שהאור מתכופף ב-90 מעלות, מה שאומר שאנו מקבלים בו-זמנית מלמעלה למטה ומעוותת של כל חור שחור.

'היבט בולט של ההדמיה החדשה הזו הוא האופי הדומה העצמי של התמונות המופקות על ידי עדשת כבידה,' אמר שניטמן . 'התקרבות לכל חור שחור חושפת תמונות מרובות, מעוותות יותר ויותר של בן זוגו.'

עדשת כבידה היא למעשה כלי שימושי לראייה לתוך האזורים העמוקים יותר של החלל, מכיוון שהיא מגדילה ולעתים קרובות משכפלת את האובייקט הרחוק יותר. גלקסיות וצבירי גלקסיות יכולים להיות גםעדשות כבידה, למרות שהאובייקטים בעלי העדשה אינם נראים כפופים ומוזרים כמו התמונות המופקות על ידי שני חורים שחורים סופר מסיביים פעילים.

הדמיה ישירה של חור שחור היא עבודה רבה, וחורים שחורים סופר-מסיביים בינאריים נדירים, כך שלא סביר שנראה את הגרסה האמיתית של ההדמיה של שניטמן בזמן הקרוב - אבל סימולציות כגון אלו יכולות לעזור לנו להבין את הפיזיקה של סביבות קיצוניות סביב חורים שחורים סופר מסיביים, כדי שנוכל לנתח טוב יותר את התצפיות שאנו יכולים לבצע.

בנוסף, הם פשוט נראים ממש מדהימים.

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.