Es ist eine Frage, die die Menschheit beschäftigt, seit wir zum ersten Mal etwas über Schwarze Löcher erfahren haben Vor etwas mehr als einem Jahrhundert: Wie wird es sein, über den Punkt hinauszutauchen, an dem es kein Zurück mehr gibt?
Wir haben immer noch keine Antwort, aber die neue Supercomputer-Simulation ist unsere beste Vermutung, basierend auf aktuellen Daten.
„Die Leute fragen oft danach, und die Simulation dieser schwer vorstellbaren Prozesse hilft mir, relativistische Mathematik mit tatsächlichen Konsequenzen im realen Universum zu verbinden.“ sagt der Astrophysiker Jeremy Schnittman Vom Goddard Space Flight Center der NASA.
„Also habe ich zwei verschiedene Szenarien simuliert: eines, in dem die Kamera – an die Stelle eines mutigen Astronauten – den Ereignishorizont verfehlt und zurückkatapultiert, und das andere, in dem sie die Grenze überquert und so ihr Schicksal bestimmt.“
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Das Unerkennbare ist wie die Flamme unserer Neugier, und Schwarze Löcher können ein Modell des Unerkennbaren sein. Sie entstehen aus den Kernen massereicher toter Sterne, die unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabieren, und sind so dicht, dass ihre Materie in einen Raum komprimiert wird, der für die Physik derzeit unbeschreiblich ist.
Ein Ergebnis dieses Drucks ist jedoch der Ereignishorizont; Eine nahezu kugelförmige Grenze, an der die Anziehungskraft so stark ist, dass selbst die Lichtgeschwindigkeit nicht ausreicht, um eine Fluchtgeschwindigkeit zu erreichen.
Das bedeutet, dass wir keine Möglichkeit haben zu wissen, was sich jenseits des Ereignishorizonts befindet. Licht ist das wichtigste Werkzeug, mit dem wir das Universum erkunden. Wenn wir im Inneren eines Schwarzen Lochs kein Licht sehen können, können wir nicht wissen, was sich darin befindet.
Selbst in der Theorie sind wir es Sie stoßen auf Paradoxien Während Informationen aus der Sicht eines Beobachters am Ereignishorizont erhalten bleiben, sind sie aus der Sicht eines die Grenze überschreitenden Objekts für immer gesperrt.
Was wir jedoch aufgrund der Art und Weise, wie sich Licht und Materie um Schwarze Löcher bewegen, wissen, ist, dass das Gravitationssystem um den Ereignishorizont völlig banal ist. In manchen Fällen wird alles, was den Atomen zu nahe kommt, durch die beteiligten Kräfte von den Atomen angezogen. Der genaue Punkt, an dem dies geschieht, hängt von der Masse des betreffenden Schwarzen Lochs ab. SternmasseOder bis zu etwa 100 Sonnen pro Masse; Oder supermassiv, mit einer Masse von Millionen bis Milliarden der Sonnenmasse.
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„Wenn Sie die Wahl hätten, würden Sie am liebsten in ein riesiges Schwarzes Loch fallen.“ Schnittman sagt.
„Schwarze Löcher mit stellarer Masse, die bis zu etwa 30 Sonnenmassen haben, haben viel kleinere Ereignishorizonte und stärkere Gezeitenkräfte, die herannahende Objekte auseinanderreißen können, bevor sie den Horizont erreichen.“
Erstaunliche Fortschritte in den letzten Jahren haben uns eine Fülle von Daten über den Raum um Schwarze Löcher beschert. Die supermassiven Schwarzen Löcher M87* und Sagittarius A*, die sich in den Zentren der Galaxien M87 bzw. unserer eigenen Galaxie befinden, waren Gegenstand spektakulärer direkter Bildgebungskampagnen. Das Schwarze Loch selbst ist natürlich immer noch unsichtbar, aber das Licht der leuchtenden Materialwolken um jedes Schwarze Loch hat uns einen beispiellosen Blick auf die Gravitationsumgebung ermöglicht.
Schnittman, der zahlreiche Schwarzlochsimulationen für die NASA erstellt hat, basierte seine neue Version auf einem supermassereichen Schwarzen Loch, das Sagittarius A* sehr ähnelt. Er begann mit einem Schwarzen Loch mit einer Masse, die etwa 4,3 Millionen Sonnen entspricht, und speiste in Zusammenarbeit mit dem Datenwissenschaftler Brian Powell, ebenfalls aus Goddard, ihre Daten in den Discover-Supercomputer der NASA ein.
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Nach fünf Tagen Laufzeit generierte das Programm 10 Terabyte an Daten, aus denen Wissenschaftler mehrere Videos erstellten, die zeigen, wie es sich anfühlen könnte, in ein supermassereiches Schwarzes Loch zu fallen. Bei einem typischen Laptop könnte dies 10 Jahre dauern.
Die Kamera startet die Simulation etwa 640 Millionen Kilometer (400 Millionen Meilen) vom Schwarzen Loch entfernt und bewegt sich nach innen. Wenn es sich nähert, werden die Materiescheibe, die das Schwarze Loch umgibt, und die innere Struktur, die als Photonenring bekannt ist, besser sichtbar.
Diese Elemente und die Raumzeit werden stärker verzerrt, je näher die Kamera kommt. Schließlich umrundet es das Schwarze Loch etwa zwei Mal, bevor es über den Ereignishorizont absinkt und sich nach nur 12,8 Sekunden auflöst.
In der anderen Version nähert sich die Kamera dem Schwarzen Loch, entkommt dann aber der Anziehungskraft und fliegt davon.
Es wäre schön zu glauben, dass wir irgendwann mehr über die Umwelt jenseits des Ereignishorizonts erfahren könnten. In der Zwischenzeit können wir den seltsamen Geschmack der Raumzeit genießen, die um ihn herum existieren könnte – und das alles von der Sicherheit unseres eigenen Planeten aus.
