Отражение Вселенной в окрестностях черных дыр
AstroNews.ru - 13 Июля 2021 22:41:36
В окрестностях черных дыр пространство искажено настолько сильно, что даже лучи света могут обернуться вокруг них несколько раз. Это явление дает нам возможность наблюдать множественные копии одного и того же объекта. Хотя об этом явлении известно очень давно, лишь сейчас мы получили точное, математическое его описание, благодаря Алану Снеппену (Albert Sneppen), студенту Института Нильса Бора Копенгагенского университета, Дания. Полученные результаты особенно хорошо применимы в случае реалистичных черных дыр.
Сильное искажение пространства в окрестностях черной дыры приводит к искажению света, идущего от объекта, лежащего на заднем плане, причем чем ближе к черной дыре проходит свет, тем сильнее его искажение (см. фото). Свет, проходящий очень близко к черной дыре, может обогнуть ее несколько раз. Во сколько же раз нужно свету пройти ближе к черной дыре, чтобы число наблюдаемых «копий» далекого объекта увеличилось на одну? Ответ давно известен – примерно в 500 раз. Однако лишь в новом исследовании Снеппен подводит математическое обоснование под эти цифры.
«Есть что-то фантастически прекрасное в понимании того, почему эти изображения так элегантно повторяются. Наконец, это открывает новые возможности для проверки нашего понимания гравитации и черных дыр», - объясняет Снеппен.
Математическое доказательство имеет ценность не только само по себе; оно позволяет нам глубже понять это удивительное явление. Множитель «500» вытекает напрямую из механизмов работы черных дыр и гравитации, поэтому повторные изображения одного и того же объекта дают новый способ проверки механизмов работы гравитации.
Кроме того, новизна предлагаемого Снеппеном подхода состоит в том, что он может быть обобщен для применения не только к «тривиальным», но и к вращающимся черным дырам. На самом деле все черные дыры вращаются.
«Оказалось, что в случае очень быстро вращающейся черной дыры для «умножения снимка» следует подойти ближе к черной дыре не в 500, а всего лишь в 50, или 5, или даже два раза», - сказал Снеппен.
Если нам необходимо смотреть в 500 раз ближе к черной дыре, чтобы увидеть новое изображение далекого объекта, то эти изображения будут быстро «сплющены» в одно кольцевое изображение. На практике такие множественные снимки будет трудно наблюдать. Но в случае вращающихся черных дыр появляется больше «места» для дополнительных снимков, поэтому мы можем подтвердить данную гипотезу наблюдениями уже в ближайшем будущем. Метод дает информацию не только о черных дырах, но также и о галактиках, лежащих на заднем плане, добавил Снеппен.
Работа опубликована в журнале Scientific Reports.