Estúdio de visualizações científicas NASA publicou um vídeo mostrando como um sistema de dois buracos negros ficaria de lado. Esses vídeos impressionantes são criados não apenas para fins educacionais, eles são importantes para entender os fenômenos astronômicos observados pelos cientistas.
A simulação foi publicada no site da agência, mostra a criação do modelo e seus cálculos no supercomputador Discover do Center for Climate Simulations NASA. Para realizar todos os cálculos necessários, levou quase um dia inteiro e mais de 2,5 mil núcleos de processador. Tal visualização levaria 10 anos de operação de um PC poderoso comum.
O vídeo abaixo mostra o resultado do cálculo dos caminhos dos fótons emitidos pelos discos de acreção buracos negros, que passam pelo espaço-tempo deformado. A massa total desses objetos astronômicos é de 300 milhões de nossos sóis. Um buraco negro com um disco de acreção laranja é duas vezes mais massivo que outro com um azul.
Curiosamente, as cores não são escolhidas simplesmente por clareza. Eles, embora hipertrofiados, refletem a diferença real na temperatura da matéria caindo em um buraco negro. No vídeo, você pode notar imediatamente vários efeitos previstos pela Teoria da Relatividade. A mais óbvia é a lente gravitacional. Este é um fenômeno óptico expresso pelos chamados anéis ou arcos de Einstein, se parece com várias distorções concêntricas em forma de arco ou circular e re-reflexões de objetos. Eles surgem quando a luz passa perto de um corpo maciço. Sua gravidade distorce tanto o espaço-tempo que os fótons mudam de trajetória, como se estivessem em uma lente.
Graças às lentes gravitacionais da Terra, você pode ver objetos tão distantes que sua luz nunca chegaria ao nosso planeta de outra forma. Mas há também o outro lado da moeda - na maioria dos casos, objetos massivos como buracos negros não estão sozinhos no espaço, e corpos celestes interessantes para os cientistas não estão diretamente atrás deles, mas em diferentes ângulos em relação à Terra. Por causa disso, na realidade, os anéis e arcos no céu estão longe de ser tão nítidos quanto nas simulações mais simples – imagens de galáxias distantes estão cheias de distorções e múltiplas re-reflexões de estrelas.
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Para distinguir objetos reais de efeitos ópticos e visualizações são necessárias. Eles ajudam a entender como a luz será dobrada em diferentes locais de objetos massivos. E, claro, é mais preciso interpretar dados científicos obtidos por telescópios.
Outro efeito óptico interessante no vídeo é a aberração relativística: os buracos negros parecem menores quando estão mais próximos do observador. Quando visto de lado, isto é, quando visto do plano de rotação dos buracos negros, uma borda do disco de acreção parece mais brilhante que a outra. Isso é explicado Aprimoramento Doppler, o que leva ao fato de que a fonte de radiação que se move em direção ao observador parece mais brilhante do que a que se afasta dele.
No geral, o vídeo da NASA não é apenas bonito, mas cheio de detalhes interessantes. Um espectador atento pode notar vários elementos mais interessantes que demonstram toda a beleza do mundo ao seu redor. Felizmente, não precisamos nos aproximar dos buracos negros para apreciá-los.
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