Питали ли сте се някога какво се случва, когато паднете в черна дупка?
Сега, благодарение на нова завладяваща визуализация, създадена на суперкомпютър на НАСА, зрителите могат да се потопят в хоризонта на събитията - точката, от която няма връщане назад.
"Хората често питат за това и симулирането на тези трудни за представяне процеси ми помага да свържа математиката на относителността с реалните последици в реалната вселена", споделя Джереми Шнитман (Jeremy Schnittman), астрофизик в Центъра за космически полети "Годард" на НАСА в Грийнбелт, Мериленд, създател на визуализацията.
"Така че симулирах два различни сценария - един, при който камера - заместник на смел астронавт - пропуска, не попада в хоризонта на събитията и се връща обратно, и един, при който камерата пресича границата, запечатвайки съдбата си."
Визуализациите са достъпни в различни форми. Видеоклиповете с обяснения са като екскурзоводи, които разясняват странните ефекти на Общата теория на относителността на Айнщайн. Версиите, визуализирани като 360-градусови видеоклипове, позволяват на зрителите да се оглеждат на всички страни по време на пътуването, докато други се възпроизвеждат като плоски карти на цялото небе.
За да създаде визуализациите, Шнитман работи в екип с колегата си от Годард Брайън Пауъл (Brian Powell) и използва суперкомпютъра Discover в Центъра за климатични симулации на НАСА. Проектът генерира около 10 терабайта данни и продължава около 5 дни на едва 0,3 % от 129 000-те процесора на Discover. Същото постижение би отнело повече от десетилетие на типичен лаптоп.
Целта е свръхмасивна черна дупка с маса 4,3 милиона пъти по-голяма от масата на нашето слънце, еквивалентна на чудовището, намиращо се в центъра на нашата галактика Млечен път.
В тази визуализация на полет към свръхмасивна черна дупка означенията акцентират върху много от интересните характеристики, породени от ефектите на Общата теория на относителността по пътя. Изработена на суперкомпютър на НАСА, симулацията проследява камера, която се приближава, обикаля за кратко и след това пресича хоризонта на събитията - точката, от която няма връщане назад - на чудовищна черна дупка, подобна на тази в центъра на нашата галактика. Кредит: NASA's Goddard Space Flight Center/J. Schnittman and B. Powell
"Ако имате избор, за предпочитане е да попаднете в свръхмасивна черна дупка", обяснява Шнитман. "Звездните черни дупки, които съдържат до около 30 слънчеви маси, притежават много по-малък хоризонт на събитията и по-силни приливни сили, които могат да разкъсат приближаващите се обекти, преди да стигнат до хоризонта на събитията."
Това се случва, тъй като гравитационното привличане на края на обекта, който е по-близо до черната дупка, е много по-силно от това на другия край. Навлизащите обекти се разтягат като спагети - процес, който астрофизиците наричат спагетиране.
Хоризонтът на събитията на симулираната черна дупка се простира на около 25 милиона километра или около 17 % от разстоянието от Земята до Слънцето. Плосък, въртящ се облак от горещ, нажежен газ, наречен акреционен диск, я заобикаля и служи като визуален ориентир по време на падането. Също така и светещи структури, наречени фотонни пръстени, които се образуват по-близо до черната дупка от светлина, обикалила около черната дупка един или повече пъти. Сцената се допълва от фона на звездното небе, което се вижда от Земята.
С приближаването на камерата към черната дупка, достигайки скорост, все по-близка до тази на самата светлина, сиянието от акреционния диск и фоновите звезди се усилва по същия начин, по който се усилва звукът на приближаващ се състезателен автомобил. Светлината им изглежда по-ярка и по-бяла, когато се гледа в посоката на движение.
Филмите започват с камера, разположена на разстояние близо 640 милиона километра като черната дупка бързо запълва гледката. По пътя дискът на черната дупка, фотонните пръстени и нощното небе стават все по-изкривени - и дори образуват множество образи, докато светлината им преминава през все по-изкривеното пространство-време.
Разгледайте алтернативна визуализация, която проследява камерата по време на приближаването, падането към, краткото обикаляне и бягството от свръхмасивна черна дупка. Тази поглъщаща 360-градусова версия позволява на зрителите да се оглеждат по време на полета. Кредит: NASA's Goddard Space Flight Center/J. Schnittman and B. Powell
В реално време камерата пада до хоризонта на събитията за около 3 часа, като по пътя си извършва почти две пълни 30-минутни обиколки. Но за всеки, който я наблюдава отдалеч, тя никога няма да стигне дотам. Тъй като пространство-времето става все по-изкривено по-близо до хоризонта, образът на камерата се забавя и след това сякаш замръзва малко преди него. Ето защо астрономите първоначално наричаха черните дупки "замръзнали звезди".
При хоризонта на събитията дори самото пространство-време тече навътре със скоростта на светлината - космическата пределна скорост. Веднъж попаднали в него, както камерата, така и пространство-времето, в което тя се движи, се устремяват към центъра на черната дупка - едноизмерна точка, наречена сингулярност, в която законите на физиката, такива, каквито ги познаваме, престават да действат.
"След като камерата пресече хоризонта, до нейното унищожаване чрез спагетиране остават само 12,8 секунди", разказва Шнитман.
Оттук нататък тя е само на 128 000 км до сингулярността. Този последен етап от пътуването приключва за едно примигване на окото.
В алтернативния сценарий камерата обикаля близо до хоризонта на събитията, но никога не пресича и избягва на безопасно място. Ако астронавт лети с космически кораб по време на това 6-часово двупосочно пътуване, докато неговите колеги са на кораб майка далеч от черната дупка, той ще се върне с 36 минути по-млад от своите колеги. Това е така, защото времето тече по-бавно в близост до силен гравитационен източник и когато се движи близо до скоростта на светлината.
"Тази ситуация може да бъде още по-екстремна", отбеляза Шнитман. "Ако черната дупка се въртеше бързо, като тази, показана във филма "Интерстелар" от 2014 г., той щеше да се върне много години по-млад от своите колеги."
През 2019 г, след първия по рода си пряк образ на хоризонта на събитията на черна дупка, бе публикувана визуализация на НАСА, която показва това, което може да се очаква да се види в изображения с висока разделителна способност на активна свръхмасивна черна дупка.
Източник: New black hole visualization takes viewers beyond the brink, Francis Reddy, NASA
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари