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. Ihre unglaubliche Kraft und geheimnisvolle Natur haben die Fantasie von Generationen von Wissenschaftlern und Entertainern beflügelt, von Albert Einstein bis Christopher Noland, die versucht haben, das Unerkennbare durch ihre audiovisuellen Kunstwerke und bahnbrechenden Forschungen verständlich zu machen.
Jetzt gibt eine neue Reihe von NASA-Supercomputersimulationen der Öffentlichkeit die Möglichkeit, den realitätsverändernden Einfluss dieser kosmischen Giganten aus nächster Nähe zu sehen, indem ihnen gezeigt wird, wie es wäre, durch den Ereignishorizont eines supermassiven Schwarzen Lochs mit einer Masse zu reisen das entspricht 4,3 Millionen Sonnen.
„Die Leute fragen oft danach, und die Simulation dieser schwer vorstellbaren Prozesse hilft mir, die Mathematik der Relativitätstheorie mit tatsächlichen Konsequenzen im realen Universum zu verbinden“, erklärte NASA-Astrophysiker Jeremy Schnittman vom Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland arbeitete an der Erstellung der Visualisierungen. „Also habe ich zwei verschiedene Szenarien simuliert: eines, in dem eine Kamera – ein Ersatz für einen mutigen Astronauten – den Ereignishorizont knapp verfehlt und wieder hinausschießt, und eines, in dem sie die Grenze überschreitet und ihr Schicksal besiegelt.“
Haben Sie sich jemals gefragt, was passiert, wenn Sie in ein Schwarzes Loch fallen?
Dank einer neuen, immersiven Visualisierung, die auf einem NASA-Supercomputer erstellt wurde, geht es los #BlackHoleWeek mit einem virtuellen Sprung in den Ereignishorizont – den Punkt ohne Wiederkehr eines Schwarzen Lochs: https://t.co/aIk9MC1ayK pic.twitter.com/CoMsArORj4
— NASA (@NASA) 6. Mai 2024
Die Simulationen wurden von Schnittman und seinem NASA-Wissenschaftlerkollegen Brian Powell mit dem Discover-Supercomputer im Zentrum für Klimasimulation der NASA erstellt. Nach Angaben der Agentur hätte ein normaler Laptop etwa ein Jahrzehnt gebraucht, um diese monumentale Aufgabe zu bewältigen, aber die 129.000 Prozessoren von Discover waren in der Lage, die Visualisierungen in nur fünf Tagen zu kompilieren und verbrauchten dabei nur 0,3 Prozent seiner Rechenleistung.
Die Singularität im Herzen der Simulationen wurde so geschaffen, dass sie ungefähr die gleiche Masse hat wie das monströse supermassereiche Schwarze Loch, das im Herzen der Milchstraße lauert und als Sagittarius A* (Sgr A*) bekannt ist. Wie Schnittman erklärte, könnte sich die unglaubliche Größe des supermassereichen Schwarzen Lochs zum Vorteil eines Astronauten auswirken und ihm helfen, bis zu dem Punkt zu überleben, an dem der mutige Entdecker den Ereignishorizont durchquert, an dem er durch einen Prozess auseinandergerissen würde bekannt als Spaghettiifizierung.
„Das Risiko einer Spaghettiifizierung ist bei kleinen Schwarzen Löchern in der Größenordnung unserer Sonnenmasse viel größer“, sagte Schnittman in einer E-Mail an IGN. „Für diese würden die Gezeitenkräfte tatsächlich jedes normale Raumschiff auseinanderreißen, lange bevor es den Horizont erreicht. Bei supermassereichen Schwarzen Löchern wie Sgr A* ist der Horizont so groß, dass er flach aussieht und sich flach anfühlt, so wie ein Schiff auf dem Ozean nicht riskiert, „über den Horizont zu fallen“, obwohl es leicht über einen Wasserfall auf einem Meer stürzen könnte kleiner Fluss.”
„Um den genauen Punkt der Spaghettibildung zu berechnen, haben wir die Kraft eines typischen menschlichen Körpers herangezogen, der wahrscheinlich nicht mehr als 10 g Beschleunigung überstehen würde. Deshalb haben wir die Kamera an diesem Punkt als zerstört erklärt“, fuhr der NASA-Astrophysiker fort . „Für Sgr A* entspricht das nur 1 % des Ereignishorizontradius. Mit anderen Worten: Die Kamera/der Astronaut überquert den Horizont und überlebt dann noch 99 % des Weges zur Singularität, bevor sie auseinandergerissen wird. Oder durch die intensive Strahlung verbrannt, aber das ist eine Geschichte für einen anderen Tag.“
Was würde ein unerschrockener Entdecker tatsächlich sehen, wenn er in eine der dunkelsten Taschen des Universums vordringt? Nun, wie der Name schon sagt, ist es unmöglich, die Singularität im Zentrum eines beliebigen Schwarzen Lochs direkt zu beobachten, da ihre Schwerkraft selbst das Licht daran hindert, den Ereignishorizont zu verlassen, sobald es ihn passiert hat. Allerdings Astronomen Sind in der Lage, die leuchtende Masse aus überhitztem Material zu beobachten, die ein Schwarzes Loch umgibt, das sich zu einer flachen Scheibe zusammenfügt und unaufhaltsam zum Ereignishorizont hingezogen wird.
Die Supercomputer-Visualisierungen der NASA zeigen in großartigen Details, wie die Masse von 4,3 Millionen Sonnen das Licht der flachen Akkretionsscheibe radikal verzerren könnte. Jede Simulation beginnt damit, dass der Betrachter aus einer Entfernung von etwa 400 Millionen Meilen auf das Schwarze Loch starrt. Von hier aus kann bereits der Gravitationseinfluss des kosmischen Leviathans beobachtet werden, der das Licht der Scheibe manipuliert, um die Ober- und Unterseite des Ereignishorizonts einzurahmen, was an die Erscheinung des Schwarzen Lochs „Gargantua“ aus Christopher Nolands Film Interstellar aus dem Jahr 2014 erinnert.
Während die Reise weitergeht, verstärkt sich der Einfluss des supermassiven Schwarzen Lochs und es entsteht ein Kaleidoskop sich verändernder Photonenlinien, die immer dünner werden, je näher der zukünftige Astronaut dem Ereignishorizont kommt und diesen passiert.
Die NASA hat mehrere Versionen der Simulationen auf YouTube hochgeladen, darunter ein 360-Grad-YouTube-Video, das den Zuschauern freie Hand lässt, sich umzusehen, während sie in die tiefsten kosmischen Abgründe fallen, oder alternativ zu reisen, um der Anziehungskraft der unersättlichen Singularität zu entkommen. Einige der Videos zeigen auch Informationen über die Perspektive der Kamera und darüber, wie relativistische Effekte wie die Zeitdilatation – ein Phänomen, bei dem die Zeit für verschiedene Beobachter unterschiedlich schnell vergeht, je nachdem, wo sie sich befinden und mit welcher Geschwindigkeit sie sich fortbewegen – würde eine Person beeinflussen, wenn sie sich der Singularität nähert.
In diesem IGN-Artikel erfahren Sie, was Zeitdilatation ist und wie sie zukünftigen Astronauten, die ferne Sterne erforschen, Kopfschmerzen bereiten könnte. Für weitere Neuigkeiten aus der Astronomie lesen Sie doch mal über eine einmalige Sternexplosion, die später in diesem Jahr von der Erde aus sichtbar sein sollte, oder erfahren Sie, wie Millionen von Borderlands-Spielern gemeinsam als Autoren einer von Experten begutachteten wissenschaftlichen Studie aufgeführt wurden.
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 für Ihre Spielereien. Folgen Sie ihm auf Twitter @BeardConGamer