NASA ukázala, jak černá díra skutečně vypadá

Vizualizace ukazuje hlavní prvky: stín černé díry; fotonový kruh; akreční disk; zadní strana disku, která je viditelná shora i zespodu díky gravitačnímu zkreslení, a Dopplerova záře (plyn na akrečním disku svítí jasněji při pohybu směrem k pozorovateli). Ilustrace: NASA Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman

Goddard Space Flight Center zveřejnilo nejpodrobnější statické snímky a animace toho, jak bude okolí černé díry vypadat pro externího pozorovatele (4K video).

Vědecké vizualizace simulují zrození černé díry, když se padající difúzní materiál shromažďuje do tenké, horké struktury zvané akreční disk. Extrémní gravitace černé díry deformuje světlo vyzařované různými oblastmi disku a narušuje jeho vzhled.

Jasné uzly se neustále tvoří a rozptylují na povrchu disku, jak magnetická pole víří směsí plynů. Plyn nejblíže černé díře se točí rychlostí blízkou rychlosti světla, zatímco vnější části se točí o něco pomaleji. Tento rozdíl natahuje a ořezává světlé uzly a vytváří na disku světlé a tmavé pruhy.

Váš prohlížeč nepodporuje video HTML5.

Video: NASA Goddard Space Flight Center / Jeremy Schnittman

Při pohledu ze strany získá turbulentní disk plynu obíhající černou díru šílený, dvojitý hrbolatý vzhled. Extrémní gravitační pole černé díry přesměrovává a deformuje světlo přicházející z různých částí disku – a konkrétní obraz, který vidíme, závisí na našem úhlu pohledu. K největšímu zkreslení dochází při pohledu na systém ze strany.

Při tomto úhlu pohledu se disk jeví nalevo jasněji než napravo. Zářící plyn na levé straně disku se k nám pohybuje tak rychle, že se jeho jasnost zvyšuje vlivem Einsteinovy ​​teorie relativity. Na pravé straně je tomu naopak: tam se unikající plyn trochu ztlumí. Tato asymetrie mizí, když se na disk díváme přímo shora nebo zespodu, protože z tohoto pohledu se po naší linii pohledu nic nepohybuje.

Váš prohlížeč nepodporuje video HTML5.

Detailní pohled na centrální oblast černé díry. Video: NASA Goddard Space Flight Center / Jeremy Schnittman

Váš prohlížeč nepodporuje video HTML5.

Ještě bližší pohled na centrální oblast černé díry se zaměřením na fotonový prstenec. Video: NASA Goddard Space Flight Center / Jeremy Schnittman

Nejblíže k černé díře je gravitační ohyb světla tak extrémní, že spodní stranu disku vidíme jako jasný světelný prstenec. Takzvaný „fotonový prstenec“ se skládá z mnoha prstenců, které se postupně stávají slabšími a tenčími kvůli skutečnosti, že světlo dvakrát, třikrát nebo i vícekrát krouží kolem černé díry, než se dostane k našim očím.

Protože černá díra modelovaná v této vizualizaci je sférická, fotonový prstenec se jeví jako téměř kruhový a stejný z jakéhokoli úhlu pohledu. Uvnitř fotonového prstence je stín černé díry, jejíž plocha je přibližně dvakrát větší než horizont událostí.

„Simulace a videa, jako je tato, nám skutečně pomáhají představit si, co měl Einstein na mysli, když řekl, že gravitace deformuje strukturu prostoru a času,“ říká Jeremy Schnittman, který vytvořil tyto úžasné snímky pomocí speciálního softwaru ve Space Center pojmenovaném po letech NASA Goddard. „Donedávna byly tyto vizualizace omezeny naší představivostí a počítačovými programy. Nikdy jsem si nemyslel, že by bylo možné vidět skutečnou černou díru.“

Jeremy Schnittman ve svých posledních slovech odkazuje na historickou událost, ke které došlo 10. dubna 2019. V tento den tým dalekohledu Event Horizon zveřejnil vůbec první snímek stínu černé díry, vytvořený z rádiových pozorování v centru galaxie M87.

Obrázek od Event Horizon Telescope Collaboration

Supermasivní černá díra v galaxii M87 má průměr 40 miliard kilometrů, její stín je 2,5krát větší (100 miliard kilometrů) a kolem ní rotuje akreční disk absorbovaného plynu několikrát širší.

Všimněte si, že vědecká vizualizace NASA je velmi blízká obrazu černé díry z filmu Interstellar (2014), vytvořeného na základě rovnic fyzika Kipa Thorna.

Záběr z filmu „Interstellar“ (2014)

Zároveň se zdá, že se mírně liší od obrazu černé díry ve filmu „High Society“, který byl modelován pomocí rovnic astrofyzika Auréliena Barrota.

Záběr z filmu „Vysoká společnost“ (2018)

UPD. NASA vydala video a bezpečnostní brožuru pro vesmírné cestovatele o setkání s černou dírou. Materiály jsou zaměřeny na mladé diváky. Brožura zejména varuje před nebezpečím přiblížení se k tomuto vesmírnému objektu v důsledku „záření, dilatace času a špagetování (roztahování do obřích nudlí). Později, ve vážnější vědecké diskusi na Redditu, výzkumný astronom NASA Varoujan Gorjian ujistil, že sluneční soustava má velmi nízkou pravděpodobnost, že se setká s unášenou černou dírou, takže by neměly být považovány za skutečnou hrozbu: „Vesmír je velmi velký a pravděpodobnost Je krajně nepravděpodobné, že by černá díra prošla velmi blízko nás, zejména proto, že samotné černé díry jsou vzácné objekty,“ řekl.

• Populární věda
• Fyzika
• Astronomie

NASA ukázala, jak vypadají nejgigantičtější černé díry ve vesmíru

Vesmírná agentura NASA představila animované video, které dává představu o supermasivních černých dírách ve vesmíru. Video bylo zveřejněno na YouTube kanálu organizace.

Nejprve je v záběrech vidět Slunce, poté se kamera postupně vzdaluje, aby divák mohl porovnat velikosti černých děr s objekty jemu známé sluneční soustavy. Astronomové jako jedni z prvních ukázali supermasivní černou díru, která se nachází v trpasličí galaxii s názvem J1601+3113 – její hmotnost je 100 tisíckrát větší než Slunce.

Video také ukazuje obří černou díru srovnatelnou s poloměrem oběžné dráhy Merkuru v galaxii Circulus a díru srovnatelnou s poloměrem oběžné dráhy Země v trpasličí galaxii M32.

Záběry ukazují mnoho dalších oblastí prostoru a času, ale všechny jsou svou velikostí překonány ultraobří černou dírou TON-618 o hmotnosti 66 miliard slunečních hmot. Od Země je vzdálená více než 10 miliard světelných let a pro obyvatele planety nepředstavuje nebezpečí.

„Měření, mnohá z Hubbleova vesmírného dalekohledu, potvrzují existenci více než 100 supermasivních černých děr,“ řekl astrofyzik Jeremy Schnittman z Goddard Space Flight Center NASA.

Dříve byli astrofyzikové NASA také schopni převést „světelnou ozvěnu“ obří černé díry, která je pět až desetkrát větší než hmotnost Slunce, na zvuk. Nachází se v binárním hvězdném systému V404 Cygni, který se nachází přibližně 7800 světelných let od Země.