In de buurt van zwarte gaten, de ruimte is zo vervormd dat zelfs lichtstralen er meerdere keren omheen kunnen buigen. Dit fenomeen kan ons in staat stellen om meerdere versies van hetzelfde te zien. Hoewel dit al tientallen jaren bekend is, pas nu hebben we een exacte, wiskundige uitdrukking, met dank aan Albert Sneppen, student aan het Niels Bohr Instituut. Het resultaat, wat zelfs nuttiger is in realistische zwarte gaten, is zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten .

De ruimte zelf en zelfs de tijd gedragen zich vreemd in de buurt van zwarte gaten; de ruimte is krom. In de buurt van een zwart gat, de ruimte buigt zo sterk dat lichtstralen worden afgebogen, en heel dichtbij licht kan zo sterk worden afgebogen dat het meerdere keren rond het zwarte gat reist. Vandaar, wanneer we een verre achtergrondsterrenstelsel (of een ander hemellichaam) waarnemen, we kunnen geluk hebben om hetzelfde beeld van de melkweg meerdere keren te zien, zij het steeds meer vervormd.

Sterrenstelsels in meerdere versies

Het mechanisme wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding:Een ver sterrenstelsel schijnt in alle richtingen - een deel van zijn licht komt dicht bij het zwarte gat en wordt licht afgebogen; wat licht komt zelfs dichterbij en omcirkelt het gat een enkele keer voordat het naar ons ontsnapt, enzovoort. Kijkend in de buurt van het zwarte gat, we zien steeds meer versies van hetzelfde sterrenstelsel, hoe dichter bij de rand van het gat we kijken.

Hoeveel dichter bij het zwarte gat moet je van het ene beeld kijken om het volgende beeld te zien? Het resultaat is al meer dan 40 jaar bekend, en is ongeveer 500 keer (voor de wiskundeliefhebbers, het is nauwkeuriger de "exponentiële functie van twee pi, " geschreven e2π).

Het berekenen hiervan is zo ingewikkeld dat, tot voor kort, we hadden nog geen wiskundige en fysieke intuïtie ontwikkeld waarom het deze exacte factor is. Maar met behulp van een aantal slimme, wiskundige trucs, masterstudent Albert Sneppen van het Cosmic Dawn Center - een fundamenteel onderzoekscentrum onder zowel het Niels Bohr Institute als DTU Space - is er nu in geslaagd te bewijzen waarom.

"Er is iets fantastisch moois om nu te begrijpen waarom de beelden zich op zo'n elegante manier herhalen. het biedt nieuwe mogelijkheden om ons begrip van zwaartekracht en zwarte gaten te testen, "Albert Snoppen verduidelijkt.

Iets wiskundig bewijzen is op zich niet alleen bevredigend; inderdaad, het brengt ons dichter bij een begrip van dit wonderbaarlijke fenomeen. De factor "500" volgt direct uit hoe zwarte gaten en zwaartekracht werken, dus de herhalingen van de afbeeldingen worden nu een manier om de zwaartekracht te onderzoeken en te testen.

Draaiende zwarte gaten

Als een geheel nieuwe functie, De methode van Sneppen kan ook worden gegeneraliseerd om niet alleen van toepassing te zijn op "triviale" zwarte gaten, maar ook aan zwarte gaten die roteren. Die, in feite, ze doen het allemaal.

"Het blijkt dat wanneer het heel snel draait, je hoeft niet meer een factor 500 dichter bij het zwarte gat te komen, maar beduidend minder. In feite, elke afbeelding is nu slechts 50, of 5, of zelfs tot slechts twee keer dichter bij de rand van het zwarte gat, ’, legt Albert Sneppen uit.

Voor elk nieuw beeld 500 keer dichter bij het zwarte gat moeten kijken, betekent dat de afbeeldingen snel worden "geperst" tot één ringvormig beeld, zoals te zien is in de afbeelding rechts. In praktijk, de vele afbeeldingen zullen moeilijk te observeren zijn. Maar als zwarte gaten draaien, er is meer ruimte voor de "extra" afbeeldingen, dus we kunnen hopen de theorie in een niet al te verre toekomst observationeel te bevestigen. Op deze manier, we kunnen leren over niet alleen zwarte gaten, maar ook de sterrenstelsels erachter:

De reistijd van het licht neemt toe, hoe vaker het om het zwarte gat heen moet, dus de beelden worden steeds meer "vertraagd". Indien, bijvoorbeeld, een ster explodeert als een supernova in een sterrenstelsel op de achtergrond, men zou deze explosie keer op keer kunnen zien.

Het artikel van Albert Sneppen, zojuist geaccepteerd voor publicatie in Wetenschappelijke rapporten , is getiteld "Divergente reflecties rond de fotonbol van een zwart gat."