Le nouvel hypnotiseur de visualisation visuelle de la NASA explore la danse de la flexion de la lumière des trous noirs binaires

Dans ce cadre de la nouvelle visualisation, un trou noir supermassif pesant 200 millions de masses solaires est au premier plan. Sa gravité déforme la lumière du disque d’accrétion d’un petit trou noir d’accompagnement presque directement derrière lui, créant ce look surréaliste. Les différentes couleurs des comprimés d’accrétion facilitent le suivi des contributions de chacun. Crédit d’image: Goddard Space Flight Center de la NASA / Jeremy Schnittman et Brian Powell

Une paire de trous noirs en orbite autour de la masse du Soleil des millions de fois exécute un hypnotique hypnotique sous une nouvelle forme. NASA Visualisation. Le film montre comment les trous noirs déforment et redirigent la lumière du vortex de gaz chaud – appelé disque d’accrétion – qui entoure chacun d’eux.

Lorsqu’il est observé près du plan orbital, chaque disque d’accrétion prend une apparence distincte à double bosse. Mais quand l’un passe devant l’autre, le sérieux de l’introduction Trou noir Son partenaire s’est transformé en une série d’arcs changeant rapidement. Ces distorsions se produisent lorsque la lumière se déplace des deux disques dans le tissu entrelacé de l’espace et du temps près des trous noirs.


Découvrez comment la gravité intense de deux trous noirs supermassifs fait tourner notre vue. Dans cette visualisation, des disques de gaz brillant et chaud ondulant entourent les trous noirs représentés en rouge et bleu pour mieux tracer la source de lumière. Le disque rouge tourne autour du plus grand trou noir, qui pèse 200 millions de fois la masse de notre soleil, tandis que son plus petit compagnon bleu pèse la moitié. Zoomer sur chaque trou noir montre des images multiples et de plus en plus déformées de son partenaire. Regardez pour en savoir plus. Crédit d’image: Goddard Space Flight Center de la NASA / Jeremy Schnittman et Brian Powell

“Nous voyons deux trous noirs supermassifs, dont l’un est plus grand avec 200 millions de masses solaires et un compagnon plus petit pesant la moitié de cette taille”, a déclaré Jeremy Schnittman, astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, qui a créé la visualisation. . “Ce sont les types de systèmes binaires de trous noirs dans lesquels nous pensons que les deux membres peuvent maintenir des disques d’accrétion qui durent des millions d’années.”

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Les disques d’accumulation sont de différentes couleurs, rouge et bleu, pour faciliter le suivi des sources lumineuses, mais la sélection reflète également la réalité. Un gaz plus chaud émet de la lumière plus près de l’extrémité bleue du spectre, et les matériaux en orbite autour de petits trous noirs sont exposés à des effets gravitationnels plus forts qui produisent des températures plus élevées. Pour ces blocs, les deux disques d’accrétion émettraient en fait la plupart de leur lumière sous forme de rayons UV, le disque bleu atteignant une température légèrement plus élevée.

Détails des trous noirs binaires déformés

Cette image montre la vue tordue d’un trou noir supermassif (disque rouge) alors qu’il passe presque directement derrière un trou noir d’accompagnement (le disque bleu) avec la moitié de sa masse. L’attrait du trou noir au premier plan transforme son partenaire en un ensemble d’arcs surréalistes. Les éléments intérieurs mettent en évidence les zones où un trou noir produit une image complète mais déformée de l’autre. La lumière des disques d’accrétion produit ces images similaires lorsqu’elle se déplace à travers les tissus complexes de l’espace et du temps près des trous noirs. Crédit d’image: Goddard Space Flight Center de la NASA / Jeremy Schnittman et Brian Powell

Des visualisations comme celles-ci aident les scientifiques à imaginer les conséquences surprenantes de la gravité intense du miroir funhouse. La nouvelle vidéo se double d’un fichier Plus tôt Schnittman a produit un seul trou noir sous différents angles.

En gros, les disques d’accumulation semblent nettement plus brillants d’un côté. La distorsion gravitationnelle modifie les chemins de la lumière provenant de différentes parties des disques, ce qui entraîne une image déformée. Le mouvement rapide du gaz près du trou noir modifie la luminosité du disque grâce à un phénomène appelé amélioration Doppler – un effet de la théorie de la relativité d’Einstein qui illumine le côté tournant vers le spectateur et abaissant le côté en rotation.

La visualisation montre également un phénomène plus subtil appelé asymétrie relative. Les trous noirs apparaissent plus petits plus ils sont proches du spectateur et plus grands plus ils sont éloignés.

Vues des trous noirs binaires

Le système met en évidence l’image déformée face à face (interne) du plus petit trou noir de son plus grand compagnon. Pour accéder à la caméra, le plus petit trou noir devrait plier la lumière de son compagnon rouge de 90 degrés. Le disque d’accrétion apparaît dans cette image secondaire comme une strie, ce qui signifie que nous voyons une largeur du bord au compagnon rouge – tout en le voyant en même temps d’en haut. Une image secondaire du disque bleu se forme également à l’extérieur de l’anneau lumineux lumineux près du plus grand trou noir. Crédit d’image: Goddard Space Flight Center de la NASA / Jeremy Schnittman et Brian Powell

Ces effets disparaissent lors de la visualisation du système par le haut, mais de nouvelles fonctionnalités apparaissent. Les deux trous noirs produisent de minuscules images de leurs partenaires tournant autour d’eux dans chaque orbite. En regardant de près, il est clair que ces photos sont en fait des vues bord à bord. Pour les produire, la lumière des trous noirs doit être redirigée à 90 degrés, ce qui signifie que nous observons les trous noirs à partir de deux perspectives différentes – le visage est allumé et le bord – en même temps.

“L’un des aspects surprenants de cette nouvelle visualisation est la nature auto-similaire des images de la lentille gravitationnelle”, a expliqué Schnittmann. “Zoomer sur chaque trou noir révèle des images multiples et de plus en plus déformées de son partenaire.”

Vue déformée des trous noirs binaires

Cette image montre la vue tordue d’un trou noir supermassif (le disque rouge) alors qu’il passe presque directement derrière un trou noir d’accompagnement (le disque bleu) avec la moitié de sa masse. L’attrait du trou noir au premier plan transforme son partenaire en un ensemble d’arcs surréalistes. Ces distorsions se produisent lorsque la lumière se propage à partir de disques d’accrétion dans l’entrelacement de l’espace et du temps près des trous noirs. Crédit d’image: Goddard Space Flight Center de la NASA / Jeremy Schnittman et Brian Powell

Schnittmann a créé la visualisation en calculant le chemin emprunté par les rayons de lumière des disques d’accrétion alors qu’ils se frayaient un chemin à travers l’espace-temps recroquevillé autour des trous noirs. Sur un ordinateur de bureau moderne, les calculs nécessaires pour créer des images vidéo prendraient environ une décennie. Schnittman s’est donc associé au data scientist de Goddard Brian Powell pour utiliser le supercalculateur Discover au centre de simulation climatique de la NASA. Avec seulement 2% des 129 000 processeurs Discover, ces calculs ont pris environ une journée.

Les astronomes s’attendent à pouvoir détecter dans un avenir pas trop lointain Ondes gravitationnelles Ondulations dans l’espace-temps – résultant en deux trous noirs super-massifs dans un système très similaire à celui que Schnittmann a mis en spirale et a fusionné.

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