El nuevo hipnotizador de visualización visual de la NASA explora la danza de flexión de la luz de los agujeros negros binarios

Dentro de este marco de la nueva visualización, un agujero negro supermasivo que pesa 200 millones de masas solares está en primer plano. Su gravedad distorsiona la luz del disco de acreción de un agujero negro más pequeño que lo acompaña, ubicado casi directamente detrás de él, creando este aspecto surrealista. Los diferentes colores de las tabletas de acreción facilitan el seguimiento de las contribuciones de cada una. Crédito de la imagen: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Jeremy Schnittman y Brian Powell

Un par de agujeros negros que orbitan la masa del sol millones de veces realizan un hipnótico en una nueva imagen. NASA Visualización. La película rastrea cómo los agujeros negros distorsionan y redirigen la luz del vórtice de gas caliente, llamado disco de acreción, que rodea a cada uno de ellos.

Cuando se ve cerca del plano orbital, cada disco de acreción adquiere una apariencia distintiva de doble joroba. Pero cuando uno pasa frente al otro, la seriedad de la introducción Calabozo Su compañero se convirtió en una racha de arcos que cambiaba rápidamente. Estas distorsiones ocurren cuando la luz viaja desde ambos discos en el tejido entretejido del espacio y el tiempo cerca de los agujeros negros.


Descubra cómo la intensa gravedad de dos agujeros negros supermasivos hace girar nuestra visión. En esta visualización, discos de gas caliente y brillante ondulante rodean los agujeros negros que se muestran en rojo y azul para rastrear mejor la fuente de luz. El disco rojo orbita el agujero negro más grande, que pesa 200 millones de veces la masa de nuestro sol, mientras que su compañero azul más pequeño pesa la mitad. Al hacer zoom en cada agujero negro, se muestran múltiples imágenes cada vez más distorsionadas de su compañero. Mire para obtener más información. Crédito de la imagen: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Jeremy Schnittman y Brian Powell

“Estamos viendo dos agujeros negros supermasivos, uno de los cuales es más grande con 200 millones de masas solares y un compañero más pequeño que pesa la mitad de ese tamaño”, dijo Jeremy Schnittman, astrofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien creó la visualización. . “Estos son los tipos de sistemas binarios de agujeros negros en los que creemos que ambos miembros pueden mantener discos de acreción que duran millones de años”.

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Los discos de acumulación están en diferentes colores, rojo y azul, para facilitar el seguimiento de las fuentes de luz, pero la selección también refleja la realidad. Un gas más caliente emite luz más cerca del extremo azul del espectro, y los materiales que orbitan alrededor de agujeros negros más pequeños están expuestos a efectos gravitacionales más fuertes que producen temperaturas más altas. Para estos bloques, ambos discos de acreción emitirían la mayor parte de su luz en rayos ultravioleta, y el disco azul alcanzaría una temperatura ligeramente más alta.

Detalles de visualización de agujeros negros binarios distorsionados

Esta imagen muestra la vista retorcida de un agujero negro supermasivo (disco rojo) cuando pasa casi directamente detrás de un agujero negro acompañante (el disco azul) con la mitad de su masa. El encanto del agujero negro en primer plano convierte a su compañero en un conjunto de arcos surrealistas. Los elementos interiores resaltan áreas donde un agujero negro produce una imagen completa pero distorsionada del otro. La luz de los discos de acreción produce estas imágenes similares a medida que viaja a través del intrincado tejido del espacio y el tiempo cerca de los agujeros negros. Crédito de la imagen: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Jeremy Schnittman y Brian Powell

Visualizaciones como estas ayudan a los científicos a imaginar las sorprendentes consecuencias de la intensa gravedad del espejo de la casa de la risa. El nuevo video también funciona como un archivo. Más temprano Schnittman produjo un solo agujero negro desde diferentes ángulos.

Visto de forma aproximada, los discos acumuladores aparecen notablemente más brillantes en un lado. La distorsión gravitacional altera los caminos de la luz provenientes de diferentes partes de los discos, lo que da como resultado una imagen distorsionada. El rápido movimiento del gas cerca del agujero negro modifica la luminosidad del disco a través de un fenómeno llamado mejora Doppler, un efecto de la teoría de la relatividad de Einstein que ilumina el lado que gira hacia el espectador y baja el lado que gira.

La visualización también muestra un fenómeno más sutil llamado sesgo relativo. Los agujeros negros parecen más pequeños cuanto más cerca están del espectador y más grandes cuanto más lejos están.

Vistas de agujeros negros binarios

El sistema resalta la imagen distorsionada cara a cara (interna) del agujero negro más pequeño de su compañero más grande. Para llegar a la cámara, el agujero negro más pequeño tendría que desviar la luz de su compañero rojo en 90 grados. El disco de acreción aparece en esta imagen secundaria como una raya, lo que significa que estamos viendo un ancho desde el borde hasta un compañero rojo, al mismo tiempo que lo vemos desde arriba. También se está formando una imagen secundaria del disco azul fuera del anillo de luz brillante cerca del agujero negro más grande. Crédito de la imagen: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Jeremy Schnittman y Brian Powell

Estos efectos desaparecen al ver el sistema desde arriba, pero aparecen nuevas funciones. Ambos agujeros negros producen imágenes diminutas de sus compañeros girando a su alrededor en cada órbita. Mirando de cerca, está claro que estas fotos son en realidad vistas de borde a borde. Para producirlos, la luz de los agujeros negros debe redirigirse 90 grados, lo que significa que observamos los agujeros negros desde dos perspectivas diferentes (la cara está en el borde y el borde) al mismo tiempo.

“Uno de los aspectos sorprendentes de esta nueva visualización es la naturaleza auto-similar de las imágenes de la lente gravitacional”, explicó Schnittmann. “Acercar cada agujero negro revela imágenes múltiples y cada vez más distorsionadas de su socio”.

Vista distorsionada de agujeros negros binarios

Esta imagen muestra la vista retorcida de un agujero negro supermasivo (el disco rojo) cuando pasa casi directamente detrás de un agujero negro que lo acompaña (el disco azul) con la mitad de su masa. El encanto del agujero negro en primer plano convierte a su compañero en un conjunto de arcos surrealistas. Estas distorsiones ocurren cuando la luz viaja desde discos de acreción en el entrelazamiento del espacio y el tiempo cerca de los agujeros negros. Crédito de la imagen: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Jeremy Schnittman y Brian Powell

Schnittmann creó la visualización calculando el camino tomado por los rayos de luz de los discos de acreción a medida que avanzaban a través del espacio-tiempo alrededor de los agujeros negros. En una computadora de escritorio moderna, los cálculos necesarios para hacer cuadros de película tomarían aproximadamente una década. Así que Schnittman se asoció con el científico de datos de Goddard, Brian Powell, para usar la supercomputadora Discover en el Centro de Simulación Climática de la NASA. Con solo el 2% de los 129,000 procesadores Discover, estos cálculos tomaron aproximadamente un día.

Los astrónomos esperan poder detectar en un futuro no muy lejano Ondas gravitacionales Ondulaciones en el espacio-tiempo: dos agujeros negros supermasivos dan como resultado un sistema muy similar al que Schnittmann formó en espiral y se fusionó.

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