Американское аэрокосмическое агентство продемонстрировало зрелищную модель чёрной дыры, которая была создана астрофизиком Джереми Шниттманом при помощи специального программного обеспечения в Центре космических полётов NASA Goddard.
Чёрная дыра — это объект, имеющий столь сильное притяжение, что даже частицы, движущиеся со скоростью света, не могут покинуть область вокруг него. Границу данной области — «точку невозврата» чёрной дыры — называют горизонтом событий. Учитывая это, увидеть можно происходящее вокруг дыры, но не её саму.
Тёмное пятно, которое расположено в центре визуализации, — тень чёрной дыры. Это зона, находящаяся ниже чем последняя устойчивая орбита, с которой фотоны могут вырваться и улететь. Данный регион примерно вдвое больше, чем горизонт событий.
Ближе всего к чёрной дыре можно увидеть тонкое яркое «фотонное кольцо». Оно состоит из нескольких колец, которые постепенно становятся всё слабее и тоньше. Это кольцо образовано светом, который два, три или более раз облетел чёрную дыру перед тем, как попасть нам в глаза.
Вихрь, который вращается вокруг чёрной дыры, называется аккреционным диском. Это тонкая раскалённая структура, образованная падающей материей. Газ, который расположен ближе всего к чёрной дыре, вращается со скоростью, близкой к скорости света, внешние участки движутся немного медленнее. Благодаря этой разнице на диске образуются яркие и тёмные пояса.
Как можно заметить, левая часть диска кажется более яркой, чем правая. Такое впечатление складывается из-за релятивистского эффекта Доплера: двигаясь к наблюдателю с огромной скоростью, газ становится ярче, а удаляясь от него — темнее. Подобный эффект исчезает, если угол обзора меняется и никакая материя не движется вдоль линии зрения наблюдателя.
Симуляции и видеоролики, подобные этому, на самом деле помогают нам представить, что имел в виду Эйнштейн, когда говорил, что гравитация искажает ткань пространства и времени
— Джереми Шнитман
Невероятная гравитационная сила чёрной дыры искажает изображение различных частей аккреционного диска. Сильнее всего этот эффект проявляется при наблюдении системы почти с ребра. Благодаря этому искривлению дальняя от наблюдателя зона вихря выглядит загнутой, а в нижней части изображения мы можем увидеть обратную сторону диска.
Напомним, в апреле 2019 года человечество впервые увидело изображение сверхмассивной чёрной дыры, полученное с помощью сети из восьми радиотелескопов, расположенных по всей Земле. Над воссозданием этого изображения учёные работали два года.