สตูดิโอสร้างภาพทางวิทยาศาสตร์ นาซา เผยแพร่วิดีโอที่แสดงให้เห็นว่าระบบของหลุมดำสองหลุมจะมองจากด้านข้างอย่างไร วิดีโอที่น่าประทับใจดังกล่าวไม่ได้สร้างขึ้นเพื่อการศึกษาเท่านั้น แต่ยังมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ที่นักวิทยาศาสตร์สังเกต
การจำลองนี้เผยแพร่บนเว็บไซต์ของหน่วยงาน โดยแสดงการสร้างแบบจำลองและการคำนวณบน Discover supercomputer ของ Center for Climate Simulations นาซา. ในการคำนวณที่จำเป็นทั้งหมดนั้น ใช้เวลาเกือบทั้งวันและมากกว่า 2,5 พันคอร์ของโปรเซสเซอร์ การสร้างภาพข้อมูลดังกล่าวจะใช้เวลา 10 ปีในการทำงานของพีซีที่ทรงพลังทั่วไป
วิดีโอด้านล่างแสดงผลการคำนวณเส้นทางของโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากดิสก์เสริมกำลัง หลุมดำที่ผ่านกาลอวกาศที่บิดเบี้ยว มวลรวมของวัตถุทางดาราศาสตร์เหล่านี้คือ 300 ล้านดวงอาทิตย์ของเรา หลุมดำที่มีจานเพิ่มมวลสีส้มมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของหลุมดำที่มีหลุมดำ
ที่น่าสนใจคือไม่ได้เลือกสีเพื่อความชัดเจนเพียงอย่างเดียว แม้ว่าพวกมันจะมากเกินไป แต่ก็สะท้อนความแตกต่างที่แท้จริงของอุณหภูมิของสสารที่ตกลงสู่หลุมดำ ในวิดีโอ คุณจะสังเกตเห็นผลกระทบหลายอย่างที่ทำนายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพได้ทันที สิ่งที่ชัดเจนที่สุดคือเลนส์โน้มถ่วง นี่คือปรากฏการณ์ทางแสงที่แสดงโดยสิ่งที่เรียกว่าวงแหวนหรือ ซุ้มประตูของไอน์สไตน์มีลักษณะเหมือนการบิดเบี้ยวรูปโค้งหรือวงกลมที่มีจุดศูนย์กลางหลายจุดและการสะท้อนกลับของวัตถุ เกิดขึ้นเมื่อแสงส่องผ่านใกล้วัตถุขนาดใหญ่ แรงโน้มถ่วงของมันบิดเบือนกาลอวกาศมากจนโฟตอนเปลี่ยนวิถีราวกับอยู่ในเลนส์
ต้องขอบคุณเลนส์โน้มถ่วงจากโลก คุณจึงสามารถเห็นวัตถุที่อยู่ห่างไกลจนแสงของพวกมันจะไม่มีวันไปถึงโลกของเรา แต่ก็มีอีกด้านหนึ่งของเหรียญ - ในกรณีส่วนใหญ่ วัตถุขนาดใหญ่อย่างหลุมดำไม่ได้อยู่ตามลำพังในอวกาศ และวัตถุท้องฟ้าที่น่าสนใจสำหรับนักวิทยาศาสตร์ไม่ได้อยู่ด้านหลังโดยตรง แต่อยู่ในมุมที่ต่างกันเมื่อเทียบกับโลก ด้วยเหตุนี้ ในความเป็นจริง วงแหวนและส่วนโค้งบนท้องฟ้าจึงห่างไกลจากความเรียบร้อยเหมือนในการจำลองที่ง่ายที่สุด รูปภาพของดาราจักรที่อยู่ห่างไกลจึงเต็มไปด้วยการบิดเบือนและการสะท้อนซ้ำของดวงดาวหลายครั้ง
ที่น่าสนใจเช่นกัน:
- แสงโพลาไรซ์เผยความลับของสนามแม่เหล็กของหลุมดำ
- นักดาราศาสตร์ค้นพบหลุมดำมวลมหาศาลที่กำลังเคลื่อนที่อยู่
เพื่อแยกความแตกต่างของวัตถุจริงจากเอฟเฟกต์แสงและการแสดงภาพเป็นสิ่งที่จำเป็น ช่วยให้เข้าใจว่าแสงจะโค้งงอในตำแหน่งต่างๆ ของวัตถุขนาดใหญ่ได้อย่างไร และแน่นอนว่าการตีความข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์นั้นแม่นยำกว่า
เอฟเฟกต์แสงที่น่าสนใจอีกอย่างในวิดีโอคือความคลาดเชิงสัมพัทธภาพ: หลุมดำจะดูเล็กลงเมื่ออยู่ใกล้ผู้สังเกตมากขึ้น เมื่อมองจากด้านข้าง กล่าวคือ เมื่อมองจากระนาบการหมุนของหลุมดำ ขอบด้านหนึ่งของจานเพิ่มมวลจะดูสว่างกว่าอีกด้านหนึ่ง นี่คือคำอธิบาย การเพิ่มประสิทธิภาพของดอปเปลอร์ซึ่งนำไปสู่ความจริงที่ว่าแหล่งกำเนิดของรังสีที่เคลื่อนที่เข้าหาผู้สังเกตนั้นดูสว่างกว่าแหล่งกำเนิดรังสีที่เคลื่อนออกจากเขา
โดยรวมแล้ว วิดีโอของ NASA ไม่เพียงแต่สวยงาม แต่ยังเต็มไปด้วยรายละเอียดที่น่าสนใจอีกด้วย ผู้ชมที่ใส่ใจสามารถสังเกตเห็นองค์ประกอบที่น่าสนใจอีกหลายอย่างที่แสดงให้เห็นความงามของโลกรอบข้าง โชคดีที่เราไม่ต้องเข้าใกล้หลุมดำเพื่อสนุกกับมัน
อ่าน: