Потрясающая новая симуляция НАСА отправит вас в черную дыру
Этот вопрос преследует человечество с тех пор, как мы впервые узнали о черных дырах чуть больше столетия назад: каково это, черт возьми, прыгнуть за пределы точки невозврата?
Мы до сих пор не знаем У меня нет ответа, но новое суперкомпьютерное моделирование — это лучшее предположение, которое мы имеем, основанное на текущих данных.
«Люди часто спрашивают об этом, и моделирование этих трудно вообразимых процессов помогает мне соединить математики относительности к реальным последствиям в реальной Вселенной», — говорит астрофизик Джереми Шниттман из Центра космических полетов Годдарда НАСА.
«Поэтому я смоделировал два разных сценария, в одном из которых камера — замена смелому астронавт – просто промахивается за горизонт событий и устремляется обратно, и тот, где он пересекает границу, решает свою судьбу».
Непознаваемое подобно пламени для мотылька нашего любопытства, и черные дыры вполне могут быть образцом непознаваемого. Сформированные из ядер массивных мертвых звезд, коллапсирующих под действием собственной гравитации, они настолько плотны, что их вещество сжимается в пространство, которое в настоящее время неописуемо с точки зрения физики.
Однако одним из результатов этого сжатия является горизонт событий; граница примерно сферической формы, где сила гравитации настолько сильна, что даже скорости света недостаточно для достижения скорости убегания.
Это означает, что у нас нет возможности узнать, что находится за горизонтом событий. Свет — главный инструмент, который мы используем для исследования Вселенной. Если мы не видим света изнутри черной дыры, мы просто… не можем сказать, что там.
Даже теоретически мы сталкиваемся с парадоксами, когда информация сохраняется на горизонте событий с точки зрения с точки зрения наблюдателя и навсегда заперты с точки зрения объекта, пересекающего границу.
Однако, основываясь на том, как свет и материя движутся вокруг черных дыр, мы знаем, что гравитационное Режим вокруг горизонта событий просто полный абсурд. В некоторых случаях все, что оказывается слишком близко, притягивается к атомам экстремальными силами. Точная точка, в которой это произойдет, зависит от массы задействованной черной дыры – stellar-mass или примерно до 100 Солнц по массе; или сверхмассивные, от миллионов до миллиардов солнечных масс.
«Если у вас есть выбор, вы хотите упасть в сверхмассивную черную дыру», — говорит Шниттман.
» Черные дыры звездной массы, содержащие около 30 солнечных масс, обладают гораздо меньшими горизонтами событий и более сильными приливными силами, которые могут разрывать приближающиеся объекты до того, как они достигнут горизонта».
Невероятные открытия за последнее время годы дали нам огромное количество данных о пространстве вокруг черных дыр. Сверхмассивные черные дыры M87* и Стрелец A*, расположенные в центрах галактик M87 и нашей собственной соответственно, стали объектами удивительных кампаний прямой визуализации. Сама черная дыра, конечно, все еще невидима, но свет, излучаемый клубящимися светящимися облаками материала вокруг каждой черной дыры, дал нам беспрецедентное представление о гравитационной среде.
Шниттман, создатель несколько моделей черных дыр для НАСА, в основе своей новой модели лежит сверхмассивная черная дыра, очень похожая на Стрелец А*. Он начал с черной дыры с массой, эквивалентной примерно 4,3 миллионам Солнц, и вместе с ученым Брайаном Пауэллом, также из Годдарда, передал свои данные в суперкомпьютер НАСА Discover.
После пяти дней работы программа сгенерировала 10 терабайт данных, которые ученые использовали для создания нескольких видеороликов о том, каково бы было падение в сверхмассивную черную дыру. На обычном ноутбуке это заняло бы 10 лет.
Моделируемая камера стартует на расстоянии около 640 миллионов километров (400 миллионов миль) от черной дыры и приближается к ней. По мере приближения диск материала вокруг черная дыра и внутренняя структура, известная как фотонное кольцо, становятся яснее.
Эти элементы, а также пространство-время, становятся все более искажёнными по мере приближения камеры. Наконец, полет совершает почти два оборота вокруг черной дыры, прежде чем упасть за горизонт событий и превратиться в спагетти всего через 12,8 секунды.
В другой версии камера поворачивает близко к черной дыре, прежде чем ускользнуть. гравитационное притяжение и улет.
Было бы приятно думать, что в какой-то момент мы сможем узнать больше об окружающей среде за горизонтом событий. А пока мы можем насладиться причудливыми пространственно-временными выходками, которые будут существовать по его периметру – и все это в безопасности нашей родной планеты.
