Новое суперкомпьютерное моделирование НАСА показывает, каково было бы упасть в сверхмассивную черную дыру

Сверхмассивные черные дыры способны яростно пожирать целые звезды, деформируя ткань пространства-времени своей почти непостижимой массой и гравитационным влиянием. Его огромная сила и загадочная природа захватили воображение поколений ученых и художников, от Альберта Эйнштейна до Кристофера Ноланда, которые стремились сделать непознаваемое понятным посредством своих аудиовизуальных произведений искусства и новаторских исследований.

Теперь новый набор Суперкомпьютерное моделирование НАСА Он дает зрителям возможность увидеть вблизи реальность, которая изменяет влияние этих космических объектов, показывая, каково было бы путешествовать через горизонт событий сверхмассивной черной дыры с массой, эквивалентной 4,3 миллионам Солнц.

«Люди часто спрашивают об этом, и моделирование этих трудно вообразимых процессов помогает мне связать релятивистскую математику с реальными последствиями в реальной Вселенной», — объяснил астрофизик НАСА Джереми Шниттман из Центра космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. Я работал над созданием визуализаций. «Поэтому я смоделировал два разных сценария: один, где камера, заняв место смелого астронавта, промахивается за горизонт событий и возвращается с рогаткой, и другой, когда она пересекает границу, определяя свою судьбу».

Вы когда-нибудь задумывались, что произойдет, если вы упадете в черную дыру?

Благодаря новой иммерсивной визуализации, созданной на суперкомпьютере НАСА, мы начинаем работу. #НеделяЧернойДыры С гипотетическим спуском за горизонт событий – точку невозврата для черной дыры: https://t.co/aIk9MC1ayK pic.twitter.com/CoMsArORj4

— НАСА (@NASA) 6 мая 2024 г.

Моделирование было разработано Шнитманом и его коллегой-ученым из НАСА Брайаном Пауэллом с использованием суперкомпьютера Discover, расположенного в Центре моделирования климата НАСА. По данным агентства, обычному ноутбуку потребовалось бы около десяти лет, чтобы справиться с такой огромной задачей, но 129 000 процессоров Discover смогли собрать визуализацию всего за пять дней, используя всего 0,3 процента своей вычислительной мощности.

Сингулярность, лежащая в основе моделирования, была создана так, чтобы иметь ту же массу, что и сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути, известная как Стрелец А* (Sgr A*). Как объяснил Шниттман, удивительные размеры сверхмассивной черной дыры могут пойти на пользу астронавтам, помогая им выжить до того момента, пока бесстрашный исследователь не пересечет горизонт событий, и в этот момент они будут разорваны на части в результате процесса, известного как спагеттизация. .

«Риск спагетти гораздо выше для маленьких черных дыр, эквивалентных массе нашего Солнца», — сказал Шнитман в электронном письме IGN. По их мнению, приливные силы разорвали бы любой обычный космический корабль задолго до того, как он достигнет горизонта. Для сверхмассивных черных дыр, таких как Стрелец А*, горизонт настолько велик, что кажется плоским, точно так же, как корабль в океане не рискует «упасть за горизонт», даже если он легко может упасть через водопад на поверхности вода. Маленькая речка».

Астрофизик НАСА продолжил: «Чтобы рассчитать точную точку превращения в спагетти, мы использовали силу типичного человеческого тела, которое, вероятно, не выдержало бы более 10 грамм ускорения, так что это тот момент, когда мы объявили об уничтожении камера.» . «Для Стрельца А* это соответствует лишь 1% радиуса горизонта событий. Другими словами, камера/астронавт пересекает горизонт, а затем выдерживает 99% пути до сингулярности, прежде чем быть разорванной на части или сожженной. Радиация Экстремальная, но это история для другого дня.

Что же на самом деле увидит бесстрашный исследователь, когда нырнет в один из самых темных уголков Вселенной? Что ж, как следует из названия, сингулярность в центре любой черной дыры невозможно наблюдать напрямую из-за того, что ее гравитация не позволяет даже самому свету покинуть горизонт событий, когда он проходит через него. Однако астрономы Мы Возможность наблюдать светящуюся массу чрезвычайно горячего материала, окружающую черную дыру, которая превращается в плоский диск, неумолимо притягиваемый к горизонту событий.

Суперкомпьютерные визуализации НАСА в мельчайших деталях показывают, как масса 4,3 миллионов солнц может радикально искажать свет плоского аккреционного диска. Каждое моделирование начинается с наблюдения за черной дырой с расстояния около 400 миллионов миль. Отсюда уже можно наблюдать эффект гравитации космического левиафана, который манипулирует светом диска, обрамляя верхнюю и нижнюю часть горизонта событий, повторяя внешний вид черной дыры «Гаргантюа», увиденной в фильме Кристофера Ноланда «Интерстеллар» 2014 года.

По мере продолжения полета эффект сверхмассивной черной дыры усиливается, создавая калейдоскоп смещающихся фотонных линий, которые становятся все тоньше по мере приближения астронавта и прохождения через горизонт событий.

НАСА загрузило несколько версий симуляций на YouTubeвключая 360-градусное видео на YouTube, которое дает зрителям полную свободу действий. Давайте посмотрим вокруг, как они падают в самые глубокие космические ямы.или, альтернативно, Путешествие, чтобы избежать ненасытного притяжения эксклюзивности. В некоторых видеороликах также показана информация о перспективе камеры и о том, как релятивистские эффекты, такие как замедление времени — явление, при котором время течет с разной скоростью для разных наблюдателей в зависимости от того, где они находятся и как быстро они движутся, — повлияют на человека, когда он приблизиться к сингулярности.

Прочтите эту статью IGN, чтобы узнать, что такое замедление времени и как оно может стать головной болью для будущих астронавтов, исследующих далекие звезды. Чтобы узнать больше новостей об астрономии, почему бы не прочитать о звездной вспышке, которая случается раз в жизни, которая должна быть видна с Земли позже в этом году, или узнать, как миллионы игроков Frontiers коллективно числятся авторами ранее рассмотренных аналогов научного исследования.

Изображение предоставлено: НАСА

Энтони — внештатный корреспондент, освещающий новости науки и видеоигр для IGN. У него более восьми лет опыта освещения новейших разработок в различных научных областях, и у него совершенно нет времени вас обманывать. Следуйте за ним в Твиттере @BeardConGamer.