Mai 29, 2024

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Neue Supercomputersimulationen der NASA zeigen, wie es wäre, in ein supermassereiches Schwarzes Loch zu fallen

Neue Supercomputersimulationen der NASA zeigen, wie es wäre, in ein supermassereiches Schwarzes Loch zu fallen

Supermassereiche Schwarze Löcher sind in der Lage, ganze Sterne gewaltsam zu verschlingen und durch ihre nahezu unvorstellbare Masse und ihren Gravitationseinfluss das Gefüge der Raumzeit zu verzerren. Seine immense Kraft und geheimnisvolle Natur haben die Fantasie von Generationen von Wissenschaftlern und Künstlern angeregt, von Albert Einstein bis Christopher Noland, die versucht haben, das Unerkennbare durch ihre audiovisuellen Kunstwerke und bahnbrechenden Forschungen verständlich zu machen.

Jetzt ein neues Set Supercomputersimulation der NASA Es gibt dem Publikum die Möglichkeit, die Realität, die den Einfluss dieser kosmischen Objekte beugt, aus nächster Nähe zu sehen, indem es zeigt, wie es wäre, durch den Ereignishorizont eines supermassiven Schwarzen Lochs mit einer Masse von 4,3 Millionen Sonnen zu reisen.

„Die Leute fragen oft danach, und die Simulation dieser schwer vorstellbaren Prozesse hilft mir, relativistische Mathematik mit tatsächlichen Konsequenzen im realen Universum zu verbinden“, erklärte NASA-Astrophysiker Jeremy Schnittman vom Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Ich habe an der Erstellung von Visualisierungen gearbeitet. „Also habe ich zwei verschiedene Szenarien simuliert: eines, in dem die Kamera – an die Stelle eines mutigen Astronauten – den Ereignishorizont verfehlt und mit der Schleuder zurückkehrt, und eines, in dem sie die Grenze überquert und so ihr Schicksal bestimmt.“

Die Simulationen wurden von Schnittman und seinem NASA-Wissenschaftlerkollegen Brian Powell mithilfe des Discover-Supercomputers im Climate Simulation Center der NASA entworfen. Nach Angaben der Agentur hätte ein typischer Laptop etwa ein Jahrzehnt gebraucht, um diese gewaltige Aufgabe zu bewältigen, aber die 129.000 Prozessoren des Discover konnten die Visualisierungen in nur fünf Tagen kompilieren und verbrauchten dabei nur 0,3 Prozent seiner Rechenleistung.

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Die Singularität im Herzen der Simulationen wurde so geschaffen, dass sie die gleiche Masse hat wie das supermassereiche Schwarze Loch im Herzen der Milchstraße, bekannt als Sagittarius A* (Sgr A*). Wie Schnittman erklärte, könnte sich die erstaunliche Größe eines supermassiven Schwarzen Lochs zum Vorteil der Astronauten auswirken und ihnen helfen, bis zu dem Punkt zu überleben, an dem der unerschrockene Entdecker den Ereignishorizont durchquert. An diesem Punkt werden sie durch einen Prozess namens Spaghettitisierung auseinandergerissen .

„Das Spaghetti-Risiko ist für kleine Schwarze Löcher mit der Masse unserer Sonne viel größer“, sagte Schnittman in einer E-Mail an IGN. Für sie würden die Gezeitenkräfte jedes normale Raumschiff auseinanderreißen, lange bevor es den Horizont erreicht. Bei supermassereichen Schwarzen Löchern wie Sagittarius A* ist der Horizont so groß, dass er flach erscheint, so wie ein Schiff im Ozean nicht riskiert, „über den Horizont zu fallen“, obwohl es leicht über einen Wasserfall auf der Oberfläche stürzen könnte Wasser. Ein kleiner Fluss.

Der NASA-Astrophysiker fuhr fort: „Um den genauen Punkt der Verwandlung in Spaghetti zu berechnen, haben wir die Kraft eines typischen menschlichen Körpers verwendet, der wahrscheinlich nicht mehr als 10 Gramm Beschleunigung aushalten würde, also haben wir an diesem Punkt die Zerstörung angekündigt.“ die Kamera.“ . „Für Sagittarius A* entspricht dies nur 1 % des Radius des Ereignishorizonts. Mit anderen Worten: Die Kamera/der Astronaut überquert den Horizont und überlebt dann 99 % des Weges bis zur Singularität, bevor sie zerrissen oder verbrannt wird durch Strahlung extrem, aber das ist eine Geschichte für einen anderen Tag.

Was wird der unerschrockene Entdecker tatsächlich sehen, wenn er in einen der dunkelsten Winkel des Universums eintaucht? Nun, wie der Name schon sagt, ist es unmöglich, die Singularität im Zentrum eines Schwarzen Lochs direkt zu beobachten, da ihre Schwerkraft selbst das Licht daran hindert, den Ereignishorizont zu verlassen, sobald es ihn durchquert. Allerdings Astronomen Wir sind Kann die glühende Masse extrem heißer Materie beobachten, die das Schwarze Loch umgibt und sich zu einer flachen Scheibe zusammenfügt, während sie unaufhaltsam zum Ereignishorizont gezogen wird.

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Die Supercomputer-Visualisierungen der NASA zeigen in exquisiten Details, wie die Masse von 4,3 Millionen Sonnen das Licht einer flachen Akkretionsscheibe radikal verzerren könnte. Jede Simulation beginnt damit, dass man das Schwarze Loch aus einer Entfernung von etwa 400 Millionen Meilen anstarrt. Von hier aus kann bereits die Wirkung der Schwerkraft des kosmischen Leviathans beobachtet werden, die das Licht der Scheibe manipuliert, um die Ober- und Unterseite des Ereignishorizonts einzurahmen, was an die Erscheinung des Schwarzen Lochs „Gargantua“ erinnert, das in Christopher Nolands Film Interstellar aus dem Jahr 2014 zu sehen ist.

Während der Flug weitergeht, verstärkt sich die Wirkung des supermassiven Schwarzen Lochs und es entsteht ein Kaleidoskop aus sich verschiebenden Photonenlinien, die immer dünner werden, je näher der Astronaut sich dem Ereignishorizont nähert und ihn durchquert.

Die NASA hat mehrere Versionen der Simulationen auf hochgeladen Youtubedarunter ein 360-Grad-YouTube-Video, das den Zuschauern freie Hand lässt Schauen wir uns um, während sie in die tiefsten kosmischen Abgründe fallenoder alternativ, Reisen, um dem unersättlichen Sog der Exklusivität zu entfliehen. Einige der Videos zeigen auch Informationen zur Kameraperspektive und dazu, wie sich relativistische Effekte wie die Zeitdilatation – ein Phänomen, bei dem die Zeit für verschiedene Beobachter unterschiedlich schnell vergeht, je nachdem, wo sie sich befinden und wie schnell sie sich bewegen – auf eine Person auswirken würden Annäherung an die Singularität.

In diesem IGN-Artikel erfahren Sie, was Zeitdilatation ist und wie sie zukünftigen Astronauten, die ferne Sterne erforschen, Kopfschmerzen bereiten könnte. Wenn Sie weitere Neuigkeiten aus der Astronomie wünschen, lesen Sie doch mal über einen einmaligen Starburst, der später in diesem Jahr von der Erde aus sichtbar sein soll, oder erfahren Sie, wie Millionen von Frontiers-Spielern gemeinsam als Autoren einer zuvor überprüften wissenschaftlichen Gegenstudie aufgeführt werden.

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Bildnachweis: NASA

Anthony ist ein freiberuflicher Autor, der für IGN über Wissenschafts- und Videospielnachrichten berichtet. Er verfügt über mehr als acht Jahre Erfahrung in der Berichterstattung über bahnbrechende Entwicklungen in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen und hat absolut keine Zeit, Sie zu täuschen. Folgen Sie ihm auf Twitter @BeardConGamer