Nieuwe supercomputersimulaties van NASA laten zien hoe het zou zijn om in een superzwaar zwart gat te vallen

Superzware zwarte gaten zijn in staat hele sterren op gewelddadige wijze te verslinden en het weefsel van de ruimte-tijd te vervormen met hun bijna ondoorgrondelijke massa en zwaartekrachtinvloed. De immense kracht en het mysterieuze karakter ervan hebben tot de verbeelding gesproken van generaties wetenschappers en kunstenaars, van Albert Einstein tot Christopher Noland, die hebben geprobeerd het onkenbare begrijpelijk te maken via hun audiovisuele kunstwerken en baanbrekend onderzoek.

Nu een nieuwe set NASA-supercomputersimulatie Het geeft het publiek de kans om van dichtbij de realiteit te zien die de invloed van deze kosmische objecten afbuigt, door te laten zien hoe het zou zijn om door de waarnemingshorizon van een superzwaar zwart gat met een massa gelijk aan 4,3 miljoen zonnen te reizen.

“Mensen vragen hier vaak naar, en door deze moeilijk voor te stellen processen te simuleren, kan ik relativistische wiskunde verbinden met daadwerkelijke gevolgen in het echte universum”, legt NASA-astrofysicus Jeremy Schnittman van Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland uit. Ik heb gewerkt aan het maken van visualisaties. “Dus heb ik twee verschillende scenario’s gesimuleerd, één waarin de camera – die de plaats inneemt van een gedurfde astronaut – de waarnemingshorizon mist en terugkeert met de katapult, en één waarin hij de grens oversteekt en zijn lot bepaalt.”

Heb je je ooit afgevraagd wat er gebeurt als je in een zwart gat valt?

Dankzij een nieuwe, meeslepende visualisatie geproduceerd op de supercomputer van NASA gaan we aan de slag #BlackHoleWeek Met een hypothetische afdaling naar de waarnemingshorizon – het point of no return voor het zwarte gat: https://t.co/aIk9MC1ayK pic.twitter.com/CoMsArORj4

-NASA (@NASA) 6 mei 2024

De simulaties zijn ontworpen door Schnittman en collega-NASA-wetenschapper Brian Powell met behulp van de Discover-supercomputer in het Climate Simulation Center van NASA. Volgens het bureau zou het een gemiddelde laptop zo’n tien jaar hebben gekost om deze enorme taak uit te voeren, maar de 129.000 processors van de Discover waren in staat om de visualisaties in slechts vijf dagen samen te stellen, waarbij ze slechts 0,3 procent van de rekenkracht gebruikten.

De singulariteit die de kern van de simulaties vormt, is gecreëerd om dezelfde massa te hebben als het superzware zwarte gat in het hart van de Melkweg, bekend als Sagittarius A* (Sgr A*). Zoals Schnittman uitlegde, zou de verbazingwekkende omvang van een superzwaar zwart gat in het voordeel van astronauten kunnen werken, waardoor ze kunnen overleven tot het punt waarop de onverschrokken ontdekkingsreiziger de waarnemingshorizon passeert, waarna ze uit elkaar zullen worden gescheurd via een proces dat bekend staat als spaghettitisering. .

“Het spaghettirisico is veel groter voor kleine zwarte gaten ter grootte van de massa van onze zon”, zei Schnittman in een e-mail aan IGN. Voor hen zouden getijdenkrachten elk normaal ruimtevaartuig uit elkaar scheuren lang voordat het de horizon bereikte. Voor superzware zwarte gaten zoals Sagittarius A* is de horizon zo groot dat hij plat lijkt, net zoals een schip in de oceaan niet het risico loopt ‘over de horizon te vallen’, ook al zou het gemakkelijk over een waterval op het oppervlak van de aarde kunnen vallen. water. Een kleine rivier.”

De NASA-astrofysicus vervolgde: “Om het exacte punt te berekenen waarop het in spaghetti verandert, hebben we de kracht van een typisch menselijk lichaam gebruikt, dat waarschijnlijk niet meer dan 10 gram versnelling zou kunnen weerstaan, dus dit is het punt waarop we de vernietiging hebben aangekondigd. de camera.” . “Voor Boogschutter A* komt dit overeen met slechts 1% van de straal van de gebeurtenishorizon. Met andere woorden: de camera/astronaut passeert de horizon en overleeft vervolgens 99% van de weg naar de singulariteit voordat hij wordt verscheurd of verbrand omhoog door straling Extreem, maar dat is een verhaal voor een andere dag.

Wat zal de onverschrokken ontdekkingsreiziger eigenlijk zien als hij in een van de donkerste plekken van het universum duikt? Welnu, zoals de naam al doet vermoeden, is de singulariteit in het centrum van welk zwart gat dan ook onmogelijk rechtstreeks waar te nemen, vanwege het feit dat de zwaartekracht ervan verhindert dat zelfs licht zelf aan de waarnemingshorizon ontsnapt zodra het er doorheen gaat. Maar astronomen We zijn In staat om de gloeiende massa van extreem heet materiaal rond het zwarte gat waar te nemen, dat zich nestelt in een platte schijf terwijl het onverbiddelijk naar de waarnemingshorizon wordt getrokken.

NASA’s supercomputervisualisaties onthullen tot in de kleinste details hoe de massa van 4,3 miljoen zonnen het licht van een platte accretieschijf radicaal zou kunnen vervormen. Elke simulatie begint met het staren naar het zwarte gat vanaf een afstand van ongeveer 640 miljoen kilometer. Vanaf hier kan het effect van de zwaartekracht van de kosmische leviathan al worden waargenomen, omdat deze het licht van de schijf manipuleert om de boven- en onderkant van de waarnemingshorizon in beeld te brengen, wat een weerspiegeling is van de verschijning van het ‘Gargantua’ zwarte gat dat te zien is in de film Interstellar van Christopher Noland uit 2014.

Naarmate de vlucht vordert, wordt het effect van het superzware zwarte gat sterker en ontstaat er een caleidoscoop van verschuivende fotonlijnen, die steeds dunner worden naarmate de astronaut de waarnemingshorizon nadert en passeert.

NASA heeft meerdere versies van de simulaties geüpload naar YouTubeinclusief een 360 graden YouTube-video die kijkers de vrije loop laat Laten we rondkijken terwijl ze in de diepste kosmische putten vallenOf anders, Reizen om te ontsnappen aan de onverzadigbare aantrekkingskracht van exclusiviteit. Sommige video’s laten ook informatie zien over het cameraperspectief en hoe relativistische effecten zoals tijddilatatie (een fenomeen waarbij de tijd voor verschillende waarnemers met verschillende snelheden verstrijkt, afhankelijk van waar ze zijn en hoe snel ze bewegen) een persoon zouden beïnvloeden als hij of zij zich beweegt. benader de singulariteit.

Bekijk dit IGN-artikel voor een uitleg van wat tijdsdilatatie is, en hoe dit hoofdpijn kan opleveren voor toekomstige astronauten die verre sterren verkennen. Voor meer astronomisch nieuws kun je lezen over een eenmalige explosie die later dit jaar vanaf de aarde zichtbaar zou moeten zijn, of leer hoe miljoenen Frontiers-spelers gezamenlijk worden vermeld als auteurs van een eerder beoordeeld wetenschappelijk onderzoek.

Afbeelding tegoed: NASA

Anthony levert freelance bijdragen aan wetenschaps- en videogamenieuws voor IGN. Hij heeft meer dan acht jaar ervaring met baanbrekende ontwikkelingen op meerdere wetenschappelijke gebieden en heeft absoluut geen tijd om u voor de gek te houden. Volg hem op Twitter @BeardConGamer