Известно, что черные дыры, которые появляются из останков погибших сверхмассивных звезд, обладают столь сильными силами гравитации, что даже свет, перешедший границу их горизонта событий, не может покинуть эту область пространства. В силу их малой изученности и массы уникальных свойств, черные дыры являются весьма сложными объектами для создания их математических моделей. А о сложности математической модели процесса столкновения двух черных дыр и говорить не зачем. Тем не менее, такая модель уже была создана и результаты ее расчетов позволили исследователям сделать видеоролик, наглядно демонстрирующий грандиозность этого события, проявляющегося в виде двух "маневрирующих" черных тел, искажающих в близлежащем пространстве даже свет от далеких звезд.
В мире астероидов, планет и комет все движение и столкновения подчиняются законам классической физики. Эти законы представляют собой ряд правил, которые ввел еще Исаак Ньютон для описания таких понятий, как ускорение, замедление, скорость, кинетическая энергия и ее передача от одного тела к другому при столкновении. Классическая ньютоновская динамика достаточно хорошо работает при моделировании, к примеру, посадки на другие планеты, траекторий движения космических тел и даже процесса падения на Землю массивного астероида. Но в свое время Альберт Эйнштейн показал, что ньютоновская физика является в лучшем случаем достаточно грубой аппроксимацией глобальных законов поведения всего во Вселенной.
Черные дыры за счет своей гравитации искажают пространственно-временной континуум в прилегающем к ним пространстве, создавая в пространстве расходящиеся гравитационные возмущения. А когда две черные дыры сближаются на дистанцию, достаточную для попадания в гравитационные ловушки друг друга, они начинают сближаться, двигаясь со скоростью, составляющей существенную долю от скорости света. А то, что происходит с пространством в это время, ученые описывают следующей фразой: "Оно, пространство в районе сближающихся черных дыр, просто рвется на мелкие клочки". И всякий раз, когда ученые пытались описать происходящие в такие моменты процессы, "получались такие формулы, что наши мозги были готовы взорваться от этого" - рассказывает физик Мэтью Дуез (Matthew Duez).
Мэтью Дуез, ученый в области теоретической физики, работающий в проекте Simulating Extreme Spacetimes (SXS), рассказывает, что в течение нескольких десятилетий, когда дело касалось создания математических моделей черных дыр, ученые использовали наборы существенно упрощенных и урезанных понятий, что позволяло получить весьма посредственные результаты. Однако, в своей работе ученые проекта SXS постарались избежать этого насколько это вообще возможно, им даже пришлось доработать уравнения теории поля Эйнштейна, которые определяют уровни пространственно-временных искажений под воздействием чрезвычайно больших сил.
Модель черной дыры, разрабатываемая группой проекта SXS, совершенствовалась и дополнялась в течение достаточно длительного времени. И в результате этого она достигла того уровня, когда при ее помощи стало возможным провести моделирование процесса столкновения двух массивных черных дыр, продемонстрировав то, но что это может быть похоже при взгляде со стороны. Ученые поместили две виртуальные черные дыры в центре виртуального Млечного Пути, и после этого программа математического моделирования начала "отслеживание" каждого луча света от далеких звезд, благодаря которым можно получить визуальное представление процесса столкновения.
Если просмотреть видеоролик в максимальном его качестве и в полноэкранном режиме, то можно увидеть появление, исчезновение и перемещение лучей света, которые, как кажется, буквально танцуют вокруг черных дыр под влиянием их гравитации. Естественно, сами звезды на заднем плане остаются неподвижными, но излучаемый ими свет начинает "завихряться", преломляться, фокусироваться и вращаться вокруг гравитационной линзы черной дыры, формируя круглый ореол, известный под названием "колец Эйнштейна".
Первоисточник