Zajímalo vás někdy, co se stane, když spadnete do černé díry? Nyní se díky nové, pohlcující vizualizaci vytvořené na superpočítači NASA mohou diváci ponořit do horizontu událostí, bodu, odkud není návratu.
„Lidé se na to často ptají a simulace těchto těžko představitelných procesů mi pomáhá propojit matematiku relativity se skutečnými důsledky v reálném vesmíru,“ řekl Jeremy Schnittman, astrofyzik z Goddardova střediska vesmírných letů NASA v Greenbeltu ve státě Maryland, který vizualizace vytvořil.
„Simuloval jsem tedy dva různé scénáře: jeden, kdy kamera (náhrada za odvážného astronauta) jen těsně mine horizont událostí a vystřelí zpět, a druhý, kdy hranici překročí a zpečetí svůj osud.“
Vizualizace jsou k dispozici v několika podobách. Vysvětlující videa fungují jako průvodci a osvětlují neobvyklé efekty Einsteinovy obecné teorie relativity. Verze vykreslené jako 360stupňová videa umožňují divákům rozhlížet se během cesty všude kolem, zatímco jiné se přehrávají jako ploché celoplošné mapy.
K vytvoření vizualizací se Schnittman spojil s kolegou z Goddardu Brianem Powellem a použil superpočítač Discover v Centru pro simulaci klimatu NASA. Projekt vygeneroval přibližně 10 terabajtů dat (což odpovídá zhruba polovině odhadovaného textového obsahu knihovny Kongresu) a trval asi 5 dní při provozu na pouhých 0,3 % ze 129 000 procesorů Discoveru. Stejný výkon by na běžném notebooku trval více než deset let.
Cílem je supermasivní černá díra o hmotnosti 4,3 milionu hmotností našeho Slunce, což odpovídá monstru, které se nachází ve středu naší galaxie Mléčné dráhy.
„Pokud máte na výběr, chcete spadnout do supermasivní černé díry,“ vysvětlil Schnittman. „Hvězdné černé díry, které obsahují až 30 hmotností Slunce, mají mnohem menší horizont událostí a silnější slapové síly, které mohou roztrhat blížící se objekty dříve, než se dostanou k horizontu.“
K tomu dochází proto, že gravitační síla na konci objektu blíže k černé díře je mnohem silnější než na druhém konci. Dopadající objekty se roztahují jako nudle, což astrofyzici nazývají špagetováním.
Simulovaný horizont událostí černé díry se rozprostírá na vzdálenost asi 25 milionů kilometrů, což je asi 17 % vzdálenosti Země od Slunce. Obklopuje ji plochý vířící oblak horkého žhavého plynu zvaný akreční disk, který slouží jako vizuální pomůcka při pádu.
Stejně tak zářící struktury zvané fotonové prstence, které se vytvářejí blíže k černé díře ze světla, které kolem ní jednou nebo vícekrát oběhlo. Scénu doplňuje pozadí hvězdné oblohy při pohledu ze Země.
Jak se kamera přibližuje k černé díře a dosahuje rychlostí, které se stále více blíží rychlosti světla, záře z akrečního disku a hvězd v pozadí se zesiluje podobně, jako se zesiluje zvuk přijíždějícího závodního auta. Jejich světlo se při pohledu ve směru jízdy zdá být jasnější a bělejší.
Videa začínají kamerou umístěnou ve vzdálenosti téměř 640 milionů kilometrů a černá díra rychle vyplňuje záběr. Během cesty se disk černé díry, fotonové prstence a noční obloha stále více deformují – a dokonce vytvářejí vícenásobné obrazy, jak jejich světlo prochází stále více deformovaným časoprostorem.
V reálném čase trvá kameře pád k horizontu událostí přibližně 3 hodiny a cestou vykoná téměř dva kompletní 30minutové oběhy. Kdo by ji však pozoroval z dálky, nikdy by se tam nedostal. Jak se časoprostor stále více deformuje blíže k horizontu, obraz kamery se zpomaluje a pak se zdá, že se zastaví těsně před ním. Proto astronomové původně označovali černé díry jako „zamrzlé hvězdy“.
Na horizontu událostí dokonce samotný časoprostor plyne dovnitř rychlostí světla, což je mezní kosmická rychlost. Jakmile se v něm kamera i časoprostor, ve kterém se pohybuje, řítí ke středu černé díry – jednorozměrnému bodu zvanému singularita, kde přestávají platit fyzikální zákony, jak je známe.
„Jakmile kamera překročí horizont, její zničení v důsledku špagetifikace trvá pouhých 12,8 sekundy,“ řekl Schnittman. Odtud je to k singularitě pouhých 128 000 km. Tato závěrečná etapa cesty skončí v mžiku oka.
V alternativním scénáři kamera obíhá blízko horizontu událostí, ale nikdy jej nepřekročí a unikne do bezpečí. Pokud by astronautka letěla s kosmickou lodí na tuto šestihodinovou okružní cestu, zatímco její kolegové na mateřské lodi by zůstali daleko od černé díry, vrátila by se o 36 minut mladší než její kolegové. To proto, že čas plyne pomaleji v blízkosti silného gravitačního zdroje a při pohybu blížícím se rychlosti světla.
„Tato situace může být ještě extrémnější,“ poznamenal Schnittman. „Pokud by černá díra rychle rotovala, jako ta, která byla ukázána ve filmu ‚Interstellar‘ z roku 2014, vrátila by se o mnoho let mladší než její kolegové.“
Zdroj: NASA, Sciencesprings, redakce
Autor článku
Kliknutím na jméno zobrazíte další články od tohoto autora.