Nieuwe NASA-visualisatie peilt naar de lichtbuigende dans van binaire zwarte gaten

That's one small step for a man, a giant leap for mankind, dat waren de woorden van Neill Armstrong toen hij zijn eerste stap op de maan zette. De ruimte en het universum interesseren ons allemaal, vind hier alles terug over ons zonnestelstel, de NASA, geplande ruimte missies en andere gebeurtenissen die ons allemaal aangaan.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Nieuwe NASA-visualisatie peilt naar de lichtbuigende dans van binaire zwarte gaten

Bericht door univers » 16 apr 2021, 14:12

Afbeelding
In dit frame van de nieuwe visualisatie bevindt zich een superzwaar zwart gat met een gewicht van 200 miljoen zonsmassa's op de voorgrond. De zwaartekracht vervormt het licht van de accretieschijf van een kleiner begeleidend zwart gat bijna direct erachter, waardoor dit surrealistische beeld ontstaat. Verschillende kleuren voor de accretieschijven maken het gemakkelijker om de bijdragen van elke schijf te volgen. Krediet: NASA's Goddard Space Flight Center / Jeremy Schnittman en Brian P. Powell

Een paar in een baan om de aarde draaiende zwarte gaten, miljoenen keren de massa van de zon, voeren een hypnotiserende pas de deux uit in een nieuwe NASA-visualisatie. De film laat zien hoe de zwarte gaten het licht vervormen en omleiden dat afkomstig is van de maalstroom van heet gas - een zogenaamde accretieschijf - die elk gat omringt.

Gezien vanaf de buurt van het orbitale vlak, krijgt elke accretieschijf een karakteristieke dubbele bult. Maar als de een voor de ander passeert, verandert de zwaartekracht van het zwarte gat op de voorgrond zijn partner in een snel veranderende reeks bogen. Deze vervormingen spelen zich af als het licht van beide schijven door het verwarde weefsel van ruimte en tijd in de buurt van de zwarte gaten navigeert.


Ontdek hoe de extreme zwaartekracht van twee superzware zwarte gaten in een baan om ons heen ons zicht verstoort. In deze visualisatie omcirkelen schijven van helder, heet, kolkende gas beide zwarte gaten, weergegeven in rood en blauw om de lichtbron beter te kunnen volgen. De rode schijf draait rond het grotere zwarte gat, dat 200 miljoen keer de massa van onze zon weegt, terwijl zijn kleinere blauwe metgezel de helft weegt. Als je inzoomt op elk zwart gat, worden meerdere, steeds meer verwrongen beelden van zijn partner zichtbaar. Kijk voor meer informatie.
Krediet: NASA's Goddard Space Flight Center / Jeremy Schnittman en Brian P. Powell

"We zien twee superzware zwarte gaten, een grotere met 200 miljoen zonsmassa's en een kleinere metgezel die de helft weegt", zei Jeremy Schnittman, een astrofysicus bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, die de visualisatie heeft gemaakt. "Dit zijn het soort binaire systemen van zwart gat waarvan we denken dat beide leden accretieschijven kunnen behouden die miljoenen jaren meegaan."

De accretieschijven hebben verschillende kleuren, rood en blauw, om de lichtbronnen beter te kunnen volgen, maar de keuze weerspiegelt ook de werkelijkheid. Heter gas geeft licht af dichter bij het blauwe uiteinde van het spectrum, en materiaal dat in een baan rond kleinere zwarte gaten draait, ervaart sterkere zwaartekrachtseffecten die hogere temperaturen produceren. Voor deze massa's zouden beide accretieschijven het meeste van hun licht in de UV uitzenden, waarbij de blauwe schijf een iets hogere temperatuur zou bereiken.

Visualisaties zoals deze helpen wetenschappers de fascinerende gevolgen van de funhouse-spiegel van extreme zwaartekracht in beeld te brengen. De nieuwe video is verdubbeld ten opzichte van een eerdere video die Schnittman produceerde en een eenzaam zwart gat vanuit verschillende hoeken laat zien.

Bijna aan de zijkant gezien, zien de aanwasschijven er aan één kant merkbaar helderder uit. Gravitatievervorming verandert de lichtpaden die uit verschillende delen van de schijven komen, waardoor het vervormde beeld ontstaat. De snelle beweging van gas in de buurt van het zwarte gat wijzigt de helderheid van de schijf door middel van een fenomeen dat Doppler-boosting wordt genoemd - een effect van Einsteins relativiteitstheorie dat de kant die naar de kijker draait helderder maakt en de wegdraaiende kant dimt.

De visualisatie toont ook een subtieler fenomeen dat relativistische aberratie wordt genoemd. De zwarte gaten lijken kleiner als ze de kijker naderen en groter als ze weggaan.

Deze effecten verdwijnen als je het systeem van bovenaf bekijkt, maar er komen nieuwe functies bij. Beide zwarte gaten produceren kleine afbeeldingen van hun partners die in elke baan om hen heen cirkelen. Als je dichterbij kijkt, is het duidelijk dat deze afbeeldingen eigenlijk edge-on views zijn. Om ze te produceren, moet het licht van de zwarte gaten 90 graden worden omgeleid, wat betekent dat we de zwarte gaten tegelijkertijd vanuit twee verschillende perspectieven bekijken - met de voorkant naar de kant en met de zijkant erop.

Afbeelding
Een face-on-weergave van het systeem benadrukt het vervormde beeld (inzet) van het kleinere zwarte gat van zijn grotere metgezel. Om de camera te bereiken, moet het kleinere zwarte gat het licht van zijn rode metgezel 90 graden buigen. De accretieschijf van deze secundaire afbeelding wordt weergegeven als een lijn, wat betekent dat we de rode metgezel van bovenaf zien - terwijl we hem tegelijkertijd van bovenaf zien. Een secundair beeld van de blauwe schijf vormt zich ook net buiten de heldere lichtring die zich het dichtst bij het grotere zwarte gat bevindt.
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center / Jeremy Schnittman en Brian P. Powell

"Een opvallend aspect van deze nieuwe visualisatie is de zelfgelijkende aard van de beelden die worden geproduceerd door gravitatielenzen", legt Schnittman uit. "Als je inzoomt op elk zwart gat, worden meerdere, steeds meer vervormde beelden van zijn partner zichtbaar."

Schnittman creëerde de visualisatie door het pad te berekenen dat wordt afgelegd door lichtstralen van de accretieschijven terwijl ze zich een weg baanden door de kromgetrokken ruimte-tijd rond de zwarte gaten. Op een moderne desktopcomputer zouden de berekeningen die nodig waren om de filmbeelden te maken ongeveer een decennium hebben geduurd. Dus werkte Schnittman samen met de gegevenswetenschapper Brian P. Powell van Goddard om de Discover-supercomputer in het NASA Center for Climate Simulation te gebruiken . Met slechts 2% van de 129.000 processors van Discover duurden deze berekeningen ongeveer een dag.

Astronomen verwachten dat ze in de niet al te verre toekomst in staat zullen zijn om zwaartekrachtgolven - rimpelingen in de ruimte-tijd - te detecteren die ontstaan ​​wanneer twee superzware zwarte gaten in een systeem dat veel lijkt op dat van Schnittman, spiraalvormig in elkaar overlopen en samenvloeien.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/20 ... lack-holes
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie