NASA погружает нас в огромную черную дыру в масштабной симуляции размером 10 петабайт

Падение в черную дыру

Новая симуляция на суперкомпьютере — это лучшее предположение, которое мы имеем на основе текущих данных. "Люди часто спрашивают об этом, и моделирование этих трудновообразимых процессов помогает мне связать математику относительности с реальными последствиями в реальной Вселенной", – говорит астрофизик Джереми Шниттман из Центра космических полетов имени Годдарда NASA.

Смотрите также Космический аппарат снял совершенно невероятное видео вихря плазмы на Солнце

Ученый смоделировал два разных сценария:

• Один, где камера — дублер гипотетического астронавта — просто не долетает до горизонта событий. Она приближается, но улетает обратно.
• Второй – где камера пересекает опасную границу.

Полет вокруг черной дыры: видеосимуляция

Что такое черная дыра и как ее симулировали

Образованные из ядер массивных мертвых звезд, коллапсирующих под действием собственной гравитации, эти объекты настолько плотные, что их материя сжимается в пространство, которое пока не поддается физическому описанию. Одним из результатов этого сжатия является горизонт событий — примерно сферическая граница, где сила гравитации настолько сильна, что даже скорость света недостаточна, чтобы оттуда убежать.

Это означает, что мы не можем знать, что находится за горизонтом событий. Свет — это основной инструмент, который мы используем для исследования Вселенной. Если мы не видим света изнутри черной дыры, мы просто не можем сказать, что там находится. Мы также сталкиваемся с разнообразными парадоксами расчетов, которые пока что не можем объяснить.

Исходя из того, как свет и материя движутся вокруг черных дыр, мы знаем, что гравитационный режим вокруг горизонта событий является просто сумасшедшим. В некоторых случаях все, что осмеливается подойти слишком близко, растягивается на атомы под действием экстремальных сил. Конкретная точка, в которой это происходит, зависит от массы черной дыры. Этот показатель измеряется в "звездных массах", где одна звездная масса равна весу нашего Солнца. Черные дыры могут варьироваться от объектов, весом менее 100 масс Солнца, до сверхмассивных образований, масса которых достигает миллиардов солнечных.

Научные прорывы последних лет дали нам множество данных о пространстве вокруг черных дыр. Сверхмассивные черные дыры M87* и Стрелец A*, находящиеся в центрах галактик M87 и нашей, соответственно, стали объектами удивительных проектов прямых изображений. Конечно, сама черная дыра все еще невидима, но свет, который излучают бурлящие облака материи вокруг каждой черной дыры, дал нам беспрецедентное представление о гравитационной среде.

Шниттман, который создал несколько симуляций черных дыр для NASA, в своей новой работе взял за основу сверхмассивную черную дыру, очень похожую на Стрелец A*. Он начал с черной дыры с массой, эквивалентной примерно 4,3 миллиона Солнц, и вместе с ученым Брайаном Пауэллом, также из Годдарда, ввел свои данные в суперкомпьютер NASA Discover.

После пяти дней работы программа сгенерировала 10 терабайт данных, которые ученые использовали для создания нескольких видеороликов о том, как это - падать в сверхмассивную черную дыру. На обычном ноутбуке это заняло бы 10 лет.

Симуляция погружения в черную дыру: видео

Смоделированная камера стартует примерно в 640 миллионах километров от черной дыры и движется к ней. С приближением становится четче видно материальный диск вокруг черной дыры и внутреннюю структуру, известную как фотонное кольцо.

Эти элементы и пространство-время становятся более искаженными, чем ближе камера приближается. В первой версии камера отклоняется близко к черной дыре, прежде чем вырваться из-под гравитационного притяжения и улететь прочь. Во второй полет выполняет почти две орбиты вокруг черной дыры, прежде чем погрузиться за горизонт событий, и распадается на спагетти всего за 12,8 секунды.

Возможно, когда-то мы найдем способ узнать, что находится внутри черной дыры, а пока можем лишь наслаждаться причудливыми симуляциями.