NASA визуализировало черную дыру

Космическое агентство США создало компьютерную симуляцию, показывающую вращение аккреционного диска вокруг черной дыры. Она объясняет эффект гравитационной линзы. 

Черные дыры — крупные и плотные объекты, гравитация которых настолько высока, что притягивает даже фотоны. Помимо той части черной дыры, которую мы не можем видеть, вокруг нее существует аккреционный диск — скопление вещества, вращающегося вокруг этого небесного тела, которое еще не пересекло горизонт событий. Экстремально высокое гравитационное притяжение черной дыры искажает свет, испускаемый различными областями этого диска, из-за чего весь объект кажется деформированным.

Ученые давно пытаются выяснить особенности поведения вещества вблизи черной дыры. Годы исследований и наблюдений позволили астрономам создать визуализацию движения межзвездного газа по орбите вокруг этого небесного тела. Оказалось, вещество движется вокруг него с разными скоростями в зависимости от расстояния до горизонта событий. Ближе всего к черной дыре газ вращается с околосветовой скоростью, в то время как внешние части вращаются немного медленнее.

Кроме того, в диске наблюдается образование скоплений вещества, которые объясняются постоянным взаимодействием магнитных полей. Они очень яркие из-за высокой температуры и плотности. В силу разной скорости движения слоев аккреционного диска эти скопления вещества растягиваются в светлые и темные полосы, которые мы можем видеть на компьютерной визуализации.
 

Компьютерная модель аккреционного диска вокруг черной дыры /©NASA

 
Если смотреть сбоку, то слева диск выглядит ярче, чем справа. Светящийся газ на левой стороне диска движется к нам так быстро, что из-за релятивистских эффектов его яркость увеличивается. Противоположный эффект происходит на правой стороне, где газ, удаляющийся от нас, становится немного более тусклым. Эта асимметрия исчезает, когда мы видим диск лицевой стороной, потому что с этой точки зрения ни одна из его частей не движется вдоль нашей линии зрения.

При максимальном приближении к черной дыре гравитационное искривление света становится настолько чрезмерным, что мы можем видеть внутреннюю сторону диска как яркое кольцо света, судя по всему, очерчивающее черную дыру. Это так называемое фотонное кольцо состоит из множества небольших колец, которые постепенно становятся слабее и тоньше, так как потеряли часть своей интенсивности из-за притяжения черной дыры. Поскольку в этой визуализации ученые сделали дыру сферической, ее фотонное кольцо выглядит почти круглым и одинаковым с любого угла. Внутри фотонного кольца находится тень черной дыры, площадь которой примерно в два раза больше горизонта событий.