NASA je objavila novu vizualizaciju crne rupe pri kojoj ilustrira kako njezina gravitacija iskrivljuje svjetlost i prostor-vrijeme zbog čega njen disk vidimo izobličeno kao da ga promatramo u kući ogledala u zabavnom parku.
Vizualizacija prikazuje simulaciju izgleda crne rupe i njenog akrecijskog diska, odnosno zagrijane tvari koja u nju upada. Ekstremna gravitacija crne rupe savija svjetlost različitih dijelova diska i prikazuje iskrivljenu sliku same crne rupe.
Oko nje vidimo ono što je iza nje
Plin koji je najbliže crnoj rupi kruži oko nje skoro brzinom svjetlosti, dok se vanjski slojevi kreću nešto sporije. Kada promatramo crnu rupu iz bočne perspektive, lijeva strana diska čini nam se sjajnijom od desne. To je zato što se užareni plin na lijevoj strani diska kreće u našem smjeru tako brzo da efekt Einsteinove teorije relativnosti pojačava njen sjaj. Suprotno vrijedi za desnu stranu, gdje plin koji se udaljava od nas izgleda tamniji. Te asimetrije nestaje kada crnu rupu gledamo točno 'u lice' jer se iz te perspektive nijedan materijal ne kreće duž naše vidne linije, odnosno prema nama ili od nas.
Gravitacija uz samu crnu rupu toliko je snažna da iskrivljuje svjetlost obližnjeg plina u akrecijskom disku tako da mi njegovu suprotnu stranu, onu koja se zapravo nalazi iza crne rupe, vidimo kao da je okružuje i stvara oko nje prsten svjetlosti.
Taj takozvani 'fotonski prsten' sastoji se od više linija, koje progresivno postaju sve tanje i tamnije. Budući da je ovdje simulirana sferična crna rupa, fotonski prsten izgleda gotovo kružno i identično iz bilo kojeg kuta gledanja. Unutar fotonskog prstena nalazi se sjena crne rupe.
Horizont događaja je nevidljiva granica oko crne rupe iza koje se više ništa, pa čak ni svjetlost, ne može otrgnuti njenoj privlačnoj gravitacijskoj sili.
"Ovakve simulacije dobro prikazuju što je Einstein mislio kada je rekao da gravitacija iskrivljuje prostor i vrijeme", rekao je kreator ove vizualizacije, astrofizičar Jeremy Schnittman s NASA-inog instituta NASA Goddard Space Flight Center.
"Do nedavno, vizualizacije crne rupe oslanjale su se samo na naše proračune i maštu. Nikad nisam pomislio da će biti moguće uistinu vidjeti pravu crnu rupu", dodao je.
Prva poznata simulacija
Astrofizičar Jean-Pierre Luminet je daleke 1978. godine, dakle prije nekih 40 godina, javnosti obznanio nešto što bi se moglo smatrati prvom slikom horizonta događaja crne rupe.
Ne radi se, naravno, o pravoj fotografiji, već o računalnoj simulaciji koja je nastala iz matematičkih proračuna.
Luminet se pri tome koristio starim računalom IBM 7040 iz 1960-ih. Sve podatke koje je procesuiralo računalo Luminet je mukotrpno crtao olovkom i tintom na negative (slika dolje). On je već tada naveo kako akrecijski disk ne bismo percipirali ravnim jer snažna gravitacija crne rupe savija svjetlost.
Sada nam je jasnija prva fotografija crne rupe u povijesti
U travnju ove godine kolaboracija Event Horizon Telescope objavila je prvu fotografiju crne rupe u povijesti. Pomoću više radioteleskopa kreirala je virtualni teleskop veličine našeg planeta i snimila sjenu ili siluetu crne rupe u središtu galaksije M87.
U središtu obiju simulacija (NASA-ina i Luminetova) vidimo crni krug. Radi se o horizontu događaja, mjestu gdje prema nama, ili bilo gdje drugdje, više ne može pobjeći elektromagnetsko zračenje - svjetlost, radio valovi, X-zrake itd. Mi tamo registriramo prazninu, crno područje, jer do nas iz tog dijela ništa ne dopire.
Preko te praznine, odnosno siluete crne rupe, vidimo kako se vrti disk materijala koji u nju upada. Taj disk stvara tako intenzivno zračenje da ga možemo registrirati našim teleskopima, kao što smo to uspjeli s prvom snimkom crne rupe u galaksiji M87, piše Science Alert.
Na obje simulacije možemo vidjeti i fotonski prsten, savršen svjetlosni obrub oko horizonta događaja i svjetlost koja se širi oko njega. Kao što smo već objasnili, ta svjetlost zapravo dolazi iz akrecijeskog diska iza crne rupe; ali gravitacija je toliko snažna, čak i izvan horizonta događaja, da iskrivljuje prostor-vrijeme te mi taj disk vidimo kao nešto što okružuje crnu rupu.