جاذبه سیاه چاله موجب انحراف نور می شود

ستاره شناسان در ماه آوریل، جهان را با نمایش اولین تصویر واقعی از یک سیاه چاله شگفت زده کردند. با این حال تصویر مات و ثابت از هیولای بزرگ در کهکشان M87، به خوبی نشان نمی دهد که چگونه جاذبه سنگین سیاه چاله موجب اعوجاج در پیرامون آن می شود. حال با توجه به تصاویر به دست آمده از شبیه سازی های کامپیوتری، به طور واضح می توان مشاهده کرد که چگونه این جرم سنگین باعث انحراف زمان فضایی شده و روی دیسک درخشان خود تاثیر می گذارد.

در تصاویر شبیه سازی شده، قرص برافزایشی داغ سفید از زاویه رو‌به‌رو نمایش داده شده است. با نزدیک شدن به لبه ها، ظاهر این دیسک عجیب و عجیب تر می شود. جاذبه فوق قدرتمند سیاه چاله، تابش نور ناشی از گازها را به صورت خمیده در می آورد. این نورها بیشتر شبیه به یک تصویر تایم لپس از ترافیک شهری در هنگام شب هستند. جرمی شینیمن، ستاره شناس مرکز هوا فضای گادرد ناسا در این باره می گوید:

با چرخش گاز در اطراف، میدان مغناطیسی در هم می پیچد و شما می توانید این گره ها را مشاهده کنید.

گره های میدان مغناطیسی به نوبه خود منجر به داغ شدن گاز پیرامون شده و نقاط روشنی را به وجود می آورند. اگر کل دیسک به صورت یکپارچه بچرخد، این گره ها شباهت بیشتری با حباب های تصادفی پیدا می کنند. از طرفی گازهای نزدیک به سیاه چاله با سرعت بیشتری می چرخند. به محض چرخش گاز در حفره کیهانی، نقاط داغ کش آمده و به صورت لکه های ممتد روشن نشان داده می شوند.   

یکی دیگر از عجایب مشاهده شده در شبیه سازی، روشن تر بودن گازهای سمت چپ دیسک نسبت به سمت راست آن است. شینیتمن در این باره می گوید:

گازها در سمت چپ در جهت ما حرکت می کنند و به همین خاطر نور آن ها بیشتر است و البته عکس این موضوع برای سمت راست صدق می کند.

با نزدیک شدن به حفره سیاه چاله، یک حلقه فوتونی ظاهر می شود. در حالی که تابش های ساطع شده از دیسک برافزایشی به ندرت توسط میدان جاذبه سیاه چاله انحراف پیدا می کنند، ذرات نور در این حلقه فوتونی به نحوی در دام جاذبه می افتند و پیش از فرار، حداقل یکبار در این حلقه می چرخند. درون حلقه فوتونی، افق هایی وجود دارد که فرای آن، هیچ چیز حتی نور قادر به فرار نیست.

شبیه سازی هایی نظیر این فعالیت، نه تنها ظاهر سیاه چاله را به صورت لحظه ای نشان می دهند، بلکه تغییر آن نسبت به زمان را به تصویر می کشند. ستاره شناسان امیدوارند که با جمع آوری کافی اطلاعات در آینده، بتوانند فیلم هایی را جهت نمایش آب و هوا در پیرامون سیاه چاله به وجود آورند. با مقایسه فیلم های واقعی و شبیه سازی های انجام شده از سیاه چاله، می توان به قواعد فیزیکی حاکم روی ظاهر دیسک برافزایشی دست پیدا کرد.