广义相对论最奇怪的预言之一是重力会偏转光路。这种效应是1919年由亚瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)首次观察到的。尽管太阳的弯曲效应很小,但在黑洞附近,光的偏转可能会很大。非常重要,您需要一台功能强大的超级计算机来计算光的行为。
最近,美国宇航局戈达德媒体工作室发布了一些视频,向我们展示了在重力作用下双黑洞系统的外观。该模拟跟踪了来自两个近轨道黑洞的吸积盘的光的路径。一个拥有2亿个太阳的质量,另一个拥有该质量的一半。该模拟在NASA气候模拟中心的Discover超级计算机上运行,花了大约一天的时间才能完成。
这种新的模拟考虑了一些更细微的影响。例如,在一个旋转的黑洞附近,来自朝向我们旋转的那一侧的光会显得更亮,而来自远离我们旋转的那一侧的光会显得更暗。这种效应称为多普勒增强。另一个相对奇怪的效果称为相对论像差,其中黑洞在朝观察者方向移动时显得较小,而当朝观察者移动时则更大。
每个吸积盘都有另一个反射。
也许最大的计算挑战是您不能只对镜头进行简单的一阶模拟。当两个黑洞在视觉上彼此靠近时,黑洞A发出的光可能会被黑洞B扭曲到扭曲到黑洞A的程度。然后可以再次对其进行镜射,然后再有机会进入我们的视野。办法。有时光路会失真,以至于很难确定光来自哪个吸积盘。为了使这种效果更容易看到,可视化对较大的黑洞的吸积盘使用亮红色,对于较小的黑洞使用亮蓝色。在视频和图像中,您可以看到一个黑洞吸积盘的反射情况。黑洞的靠近也会扭曲吸积盘的视觉形状。
即使这不是对实际黑洞系统的模拟,它也告诉我们很多有关二进制黑洞如何出现的信息。当我们通过它们的引力波发现更多的二进制黑洞时,这一点尤为重要。尽管黑洞本身在合并时不会发光,但它们的吸积盘却会发光。当我们更好地了解这种光如何被重力扭曲时,我们可以更好地结合光学和重力数据,以使我们对真正的黑洞合并有详细的了解。