Sie dachten, die Ereignishorizonte des Schwarzen Lochs sähen seltsam aus. Schauen Sie sich die Ereignishorizonte des binären Schwarzen Lochs an
Eine der seltsamsten Vorhersagen der Allgemeinen Relativitätstheorie ist, dass die Schwerkraft den Lichtweg ablenken. Der Effekt wurde erstmals 1919 von Arthur Eddington beobachtet. Während der Biegeeffekt der Sonne gering ist, kann die Lichtablenkung in der Nähe eines Schwarzen Lochs erheblich sein. So bedeutend, dass Sie einen leistungsstarken Supercomputer benötigen, um zu berechnen, wie sich Licht verhalten wird.
Kürzlich haben die NASA Goddard Media Studios einige Videos veröffentlicht, die uns zeigen, wie ein binäres Schwarzes Lochsystem unter Gravitationslinsen aussehen könnte. Die Simulation zeichnet die Lichtwege nach, die von den Akkretionsscheiben zweier Schwarzer Löcher auf einer engen Umlaufbahn kommen. Einer mit einer Masse von 200 Millionen Sonnen, der andere mit der Hälfte dieser Masse. Die Simulation wurde auf dem Discover-Supercomputer des NASA Center for Climate Simulation ausgeführt und dauerte etwa einen Tag.
Sehen Sie sich das Video von NASA Goddard an, um die neueste Simulation zu sehen.
Diese neue Simulation berücksichtigt einige der subtileren Effekte. In der Nähe eines rotierenden Schwarzen Lochs erscheint beispielsweise Licht, das von der sich auf uns zudrehenden Seite kommt, heller, während Licht von der von uns weg rotierenden Seite dunkler erscheinen würde. Dieser Effekt wird als Doppler-Boosting bezeichnet. Ein weiterer seltsamer Effekt ist als relativistische Aberration bekannt, bei der schwarze Löcher kleiner erscheinen, wenn sie sich auf den Betrachter zubewegen, und größer, wenn sie sich wegbewegen.
Jede Akkretionsscheibe enthält ein Spiegelbild der anderen. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center der NASA/Jeremy Schnittman und Brian P. Powell
Die vielleicht größte rechnerische Herausforderung besteht darin, dass Sie nicht einfach eine einfache Simulation erster Ordnung des Linseneffekts durchführen können. Wenn sich zwei Schwarze Löcher optisch nahe beieinander befinden, kann das Licht des Schwarzen Lochs A durch das Schwarze Loch B so weit verzerrt werden, dass es wieder zum Schwarzen Loch A verdreht wird Weg. Lichtwege können manchmal so verzerrt sein, dass es schwierig ist festzustellen, von welcher Akkretionsscheibe das Licht stammt. Um diesen Effekt besser sichtbar zu machen, verwendet die Visualisierung eine leuchtend rote Farbe für die Akkretionsscheibe des größeren Schwarzen Lochs und eine leuchtend blaue Farbe für die des kleineren Schwarzen Lochs. In den Videos und Bildern können Sie Reflexionen einer Akkretionsscheibe eines Schwarzen Lochs in der anderen sehen. Die Nähe der Schwarzen Löcher verzerrt auch die visuelle Form der Akkretionsscheiben, wodurch sie ovaler erscheinen, als sie tatsächlich sind.
Auch wenn dies keine Simulation eines tatsächlichen Schwarzen-Loch-Systems ist, sagt es uns viel darüber aus, wie binäre Schwarze Löcher erscheinen können. Dies ist besonders wichtig, da wir durch ihre Gravitationswellen mehr binäre Schwarze Löcher entdecken. Obwohl Schwarze Löcher selbst beim Verschmelzen kein Licht emittieren, tun es ihre Akkretionsscheiben. Wenn wir besser verstehen, wie dieses Licht durch die Schwerkraft verzerrt wird, können wir optische und gravitative Daten besser kombinieren, um uns ein detailliertes Verständnis der Verschmelzung echter Schwarzer Löcher zu ermöglichen.
Referenz:GMS N. GMS. „NASA-Visualisierung untersucht die doppelt verzerrte Welt binärer Schwarzer Löcher.“ https://svs.gsfc.nasa.gov/13831. Veröffentlicht am 15.04.2021.