大圖：模擬黑洞碰撞撕裂銀河系 [動畫]

黑洞不僅僅是利用重力波的巨大力量捕捉光線的超大質量坍縮恆星。它們也是極難建模的天體——尤其是與其他黑洞相互作用時。這張來自近期研究的圖像很好地展現了兩個黑洞即將碰撞時的景象。圖中只有兩個天體，但它們的質量以奇特的方式彎曲了周圍的星光，從而產生了多個光球的錯覺。

在小行星、彗星和行星的世界裡，碰撞遵循相當經典的物理模型——這套由艾薩克·牛頓開創的規則，用於描述宇宙中物體加速、減速、相互吸引以及其他行為。這套系統對於模擬諸如著陸器接近彗星或小行星撞擊地球等情況仍然相當精確。但愛因斯坦指出，牛頓物理學充其量只是對宇宙超大尺度力學的一種粗略近似。

黑洞會彎曲時空，在宇宙結構中激起漣漪。當兩個黑洞靠近時，它們會以接近光速的速度相互碰撞，在這個過程中扭曲時空得支離破碎。這個效應看起來有點像是把星空景象反射到一面搖晃的哈哈鏡上。物理學家馬修杜茲告訴《大眾科學》雜誌，每當科學家試圖建立模型時，「他們的方程式都會完全失效」。

模擬極端時空（SXS）計畫的研究員杜茲表示，幾十年來，科學家對宇宙的最佳理解在模擬黑洞合併時仍然遠遠不夠。他們需要「改進」愛因斯坦描述時空扭曲的場方程式。

隨著時間的推移，模​​型逐漸完善，最終SXS團隊能夠模擬出雙黑洞撞擊在肉眼下的景象。他們在模擬中將兩個假想的黑洞放置在銀河系前方。然後，他們追蹤每一束光線穿過系統的過程，逐步產生了整個過程的影像。如果你觀看下面的動畫，你會看到光點出現、消失，並且似乎在移動。實際上，恆星保持靜止——但從它們射出的光線卻圍繞著黑洞旋轉、分裂和扭曲。由此形成的環狀光團被稱為「愛因斯坦環」。