Создана компьютерная программа, позволяющая отобразить вид, в котором предстанет окружающая Вселенная наблюдателю, описывающему круги у края черной дыры — а затем падающему в ее недра.
Прыжок в никуда: Картины невероятного

По мнению авторов программы, немецких физиков во главе с Томасом Мюллером (Thomas Müller), эта забавная визуализация — отличные способ вживую увидеть, как колоссальная гравитация черной дыры меняет траекторию движения световых лучей.

Напомним, что по данным Общей Теории Относительности, многократно подтвержденным экспериментами, гравитация, внося искажения в пространство-время, меняет и траектории движения движущегося по нему излучения. Конечно, в большинстве ситуаций, с которыми мы сталкиваемся, это влияние совершенно незаметно. Однако в некоторых случаях, когда притяжение достигает колоссальных величин, изгиб лучей можно отследить. Еще Эйнштейн предсказал существование эффекта такой «гравитационной линзы», а на сегодня подобные явления зафиксированы уже много раз.

Экстремальным примером изгибания траектории света может служить черная дыра. Материя в ней сжата настолько плотно, что притяжение ее оказывается крайне велико, излучение движется по столь изогнутой траектории, что не может покинуть пределы черной дыры, выйдя за так называемый горизонт событий (из-за отсутствия выходящего излучения мы никак не сможем получить данные о происходящем за этим горизонтом — если к этой области вообще применимо понятие «происходить»).

Но, конечно, влияние притяжения черной дыры ощущается задолго до горизонта событий. С тем, как видится мир наблюдателю в окрестностях этого «звездного пылесоса», начинает твориться невероятное. К сожалению, непосредственно увидеть происходящее его глазами мы не можем — и по понятным причинам, вряд ли когда-нибудь вообще сможем: гравитация дыры уничтожит нас мгновенно, даже на довольно почтительном расстоянии. Но теория дает полностью обоснованную возможность построить надежную модель.

Напомним, что в прошлом году другая группа ученых обнародовала ролики, которые также, на основе строгих научных моделей, показывают (с определенной степенью условности, конечно) происходящее глазами падающего в недра черной дыры наблюдателя. Читайте об этом в заметке «За горизонтом событий». Однако немецкие ученые пошли еще на шаг дальше.

Авторы программы предлагают ее всем желающим для свободного скачивания и рекомендуют «поиграть» с разными параметрами, чтобы увидеть, как будет изменяться картинка в зависимости от свойств черной дыры и того, куда направлен взгляд наблюдателя. Вы можете выбрать стартовое расстояние до черной дыры — и начать полет прямо в эту бездну или осторожное кружение вокруг нее.

Вот, к примеру, как смотрятся сама дыра и звезды для наблюдателя, остающегося на круглой траектории с постоянным радиусом, впятеро большим радиуса дыры. Те, кто более-менее ориентируется на звездном небе, могут увидеть созвездие Ориона, приближающееся к черной дыре справа — и то, как искажается для нас свет от него, будто обтекая горизонт дыры.

В какой-то момент можно заметить даже, как звезды (для ориентира следите за Бетельгейзе, левым «плечом» охотника Ориона) становятся видимы с двух сторон дыры, как по сторонам черного зеркала.

Еще раз повторим, что это — не продукт художественной фантазии и не киношные спецэффекты, а результат точного моделирования, проведенного на основе настоящих астрономических наблюдений и расчетов. Программа включает реальные данные о положении и светимости примерно 118 тыс. звезд, полученные европейским астрометрическим спутником Hipparcos.

Конечно, для наглядности к генерируемой картинке добавлены некоторые маркеры. Скажем, горизонт событий отмечен, как четкая граница центрального черного круга, хотя в реальности он может выглядеть иначе. Но в остальном картина точная, даже в том, как искажаются видимые созвездия, когда свет от них к нам проходит слишком близко к горизонту событий.

В расчет включено и изменение видимого цвета звезд, которое вызывается той же гравитацией. Притяжение близкой дыры заставляет проходящие фотоны света терять энергию, они колеблются на чуть более длинных волнах — и цвет звезд становится более красным.

Интересно, что симуляция настолько натуральна, что этот эффект на некоторых видео в какой-то момент перекрывается воздействием скорости вашего собственного падения в черную дыру (если вы выберете такой путь). Тот же эффект Доплера заставляет свет, навстречу которому вы движетесь, выглядеть более синим, компенсируя покраснение, созданное черной дырой.

Как, например, в этом ролике, показывающем свободное падение прямо в пасть черной дыры с того же расстояния в 5 ее радиусов. Посмотрите следующий ролик: дыра растет все быстрее, искажения охватывают все большее пространство. Обратите внимание, как ближе к финалу свет всей видимой Вселенной концентрируется в одном ярком кольце, и больше не остается ничего. Вы — нигде.