Studio trực quan hóa khoa học NASA đã xuất bản một đoạn video cho thấy một hệ thống gồm hai lỗ đen sẽ trông như thế nào khi nhìn từ bên cạnh. Những video ấn tượng như vậy được tạo ra không chỉ cho mục đích giáo dục, chúng rất quan trọng để hiểu các hiện tượng thiên văn mà các nhà khoa học quan sát được.
Mô phỏng đã được xuất bản trên trang web của cơ quan, nó cho thấy việc tạo mô hình và tính toán của nó trên siêu máy tính Discover của Trung tâm mô phỏng khí hậu NASA. Để thực hiện tất cả các phép tính cần thiết, phải mất gần cả ngày và hơn 2,5 nghìn lõi xử lý. Hình dung như vậy sẽ mất 10 năm hoạt động của một PC mạnh thông thường.
Video dưới đây cho thấy kết quả tính toán đường đi của các photon phát ra từ các đĩa bồi tụ lỗ đen, đi qua không-thời gian bị cong vênh. Tổng khối lượng của các thiên thể này bằng 300 triệu lần Mặt trời của chúng ta. Một lỗ đen có đĩa bồi tụ màu cam nặng gấp đôi lỗ đen khác có đĩa bồi tụ màu xanh.
Thật thú vị, màu sắc không được chọn đơn giản cho rõ ràng. Chúng, mặc dù bị phì đại, phản ánh sự khác biệt thực sự về nhiệt độ của vật chất rơi vào lỗ đen. Trong video, bạn có thể nhận thấy ngay một số hiệu ứng được dự đoán bởi Thuyết tương đối. Rõ ràng nhất là thấu kính hấp dẫn. Đây là một hiện tượng quang học được biểu thị bằng cái gọi là vòng hoặc vòm của Einstein, trông giống như nhiều biến dạng hình vòng cung hoặc hình tròn đồng tâm và sự phản chiếu lại của vật thể. Chúng phát sinh khi ánh sáng đi gần một vật thể nặng. Lực hấp dẫn của nó làm biến dạng không-thời gian đến mức các photon thay đổi quỹ đạo, như thể trong một thấu kính.
Nhờ thấu kính hấp dẫn từ Trái đất, bạn có thể nhìn thấy các vật thể ở rất xa mà ánh sáng của chúng sẽ không bao giờ đến được hành tinh của chúng ta. Nhưng cũng có mặt trái của đồng tiền - trong hầu hết các trường hợp, các vật thể khối lượng lớn như lỗ đen không đơn độc trong không gian và các thiên thể mà các nhà khoa học quan tâm không nằm ngay phía sau chúng mà ở các góc khác nhau so với Trái đất. Vì điều này, trong thực tế, các vành đai và vòng cung trên bầu trời không còn gọn gàng như trong các mô phỏng đơn giản nhất – hình ảnh về các thiên hà xa xôi đầy biến dạng và nhiều hình ảnh phản chiếu của các ngôi sao.
Cũng thú vị:
- Ánh sáng phân cực tiết lộ bí mật về từ trường của lỗ đen
- Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một lỗ đen siêu lớn đang chuyển động
Để phân biệt các đối tượng thực với các hiệu ứng quang học và trực quan hóa là bắt buộc. Chúng giúp hiểu được ánh sáng sẽ bị bẻ cong như thế nào tại các vị trí khác nhau của các vật thể khối lượng lớn. Và, tất nhiên, việc giải thích dữ liệu khoa học thu được bằng kính viễn vọng sẽ chính xác hơn.
Một hiệu ứng quang học thú vị khác trong video là quang sai tương đối tính: các lỗ đen xuất hiện nhỏ hơn khi chúng ở gần người quan sát hơn. Khi nhìn từ bên cạnh, nghĩa là khi nhìn từ mặt phẳng quay của lỗ đen, một cạnh của đĩa bồi tụ trông sáng hơn cạnh còn lại. Điều này được giải thích Tăng cường Doppler, dẫn đến thực tế là nguồn bức xạ di chuyển về phía người quan sát trông sáng hơn nguồn di chuyển ra xa anh ta.
Nhìn chung, video của NASA không chỉ đẹp mà còn có nhiều chi tiết thú vị. Một người xem chăm chú có thể nhận thấy một số yếu tố thú vị hơn thể hiện tất cả vẻ đẹp của thế giới xung quanh. May mắn thay, chúng ta không cần phải tự mình đến gần lỗ đen để tận hưởng chúng.
Đọc thêm: