VIDEO: Superračunalo vizualizira pad u crnu rupu

Jeste li se ikada zapitali što se dogodi kada upadnete u crnu rupu? Sada, zahvaljujući novoj, impresivnoj vizualizaciji proizvedenoj na NASA-inom superračunalu, gledatelji mogu uroniti u horizont događaja, točku crne rupe s koje nema povratka.

U ovoj vizualizaciji leta prema supermasivnoj crnoj rupi, ističu se mnoge fascinantne značajke koje usput stvaraju učinci opće relativnosti. Simulacija prati kameru dok se približava, nakratko kruži, a zatim prelazi horizont događaja, točku s koje nema povratka, čudovišne crne rupe koja je vrlo slična onoj u središtu naše galaksije, kao što možete vidjeti u ovom videu.

"Ljudi se često pitaju o tome, a simuliranje tih teško zamislivih procesa pomaže mi povezati matematiku relativnosti sa stvarnim posljedicama u stvarnom svemiru", rekao je Jeremy Schnittman, astrofizičar u NASA-inom Goddard Space Flight Centru u Greenbeltu, Maryland, koji stvorio vizualizaciju. "Stoga sam simulirao dva različita scenarija, jedan u kojem kamera kao zamjena za odvažnog astronauta samo promaši horizont događaja i izbaci se iz praćke, i jedan u kojem prelazi granicu, zapečativši svoju sudbinu."

Kako bi stvorio vizualizacije, Schnittman se udružio s kolegom Brianom Powellom i upotrijebio superračunalo Discover u NASA Centru za klimatske simulacije. Projekt je generirao oko 10 terabajta podataka, i trajao je oko 5 dana na samo 0,3% od Discoverovih 129.000 procesora. Za isti bi pothvat bilo potrebno više od desetljeća na tipičnom prijenosnom računalu.

Odredište je supermasivna crna rupa s masom 4,3 milijuna puta većom od našeg Sunca, što je ekvivalentno čudovištu koje se nalazi u središtu naše galaksije Mliječni put. 

"Ako imate izbora, radije ćete pasti u supermasivnu crnu rupu", objasnio je Schnittman. "Crne rupe zvjezdane mase, koje sadrže do oko 30 solarnih masa, posjeduju mnogo manje horizonte događaja i jače plimne sile, koje mogu rastrgati objekte koji se približavaju prije nego što stignu do horizonta." 

To se događa jer je gravitacijska sila na kraju objekta bliže crnoj rupi mnogo jača od one na drugom kraju. Objekti koji padaju rastežu se poput rezanaca, proces koji astrofizičari nazivaju 'špagetiranjem'. 

Horizont događaja simulirane crne rupe proteže se oko 25 milijuna kilometara, ili oko 17% udaljenosti od Zemlje do Sunca. Okružuje ga ravan, kovitlajući oblak vrućeg svjetlećeg plina koji se naziva akrecijski disk i služi kao vizualna referenca tijekom pada. Tu su i svjetleće strukture zvane fotonski prstenovi, koje se formiraju bliže crnoj rupi od svjetlosti koja je kružila oko nje jednom ili više puta, a pozadina zvjezdanog neba gledana sa Zemlje upotpunjuje prizor. 

Kako se kamera približava crnoj rupi, dosežući brzine sve bliže brzini same svjetlosti, sjaj akrecijskog diska i pozadinskih zvijezda postaje pojačan na sličan način kao što se zvuk nadolazećeg trkaćeg automobila povećava. Njihovo svjetlo izgleda svjetlije i bjelje kada se gleda u smjeru kretanja. 

Filmovi počinju s kamerom udaljenom gotovo 640 milijuna kilometara, s crnom rupom koja brzo ispunjava pogled. Usput, disk crne rupe, fotonski prstenovi i noćno nebo postaju sve iskrivljeniji, pa čak i formiraju višestruke slike dok njihova svjetlost prolazi kroz sve iskrivljeniji prostor-vrijeme. 

U stvarnom vremenu, kameri je potrebno oko 3 sata da padne na horizont događaja, izvodeći usput gotovo dvije potpune 30-minutne orbite. Ali svakome tko bi promatrao izdaleka, to nikad ne bi stiglo. Kako prostor-vrijeme postaje sve iskrivljenije bliže horizontu, slika kamere bi se usporila, a zatim bi se činilo da se smrzava. To je razlog zašto su astronomi izvorno nazivali crne rupe "smrznutim zvijezdama". 

Na horizontu događaja čak i sam prostor-vrijeme teče prema unutra brzinom svjetlosti, kozmičkom granicom brzine. Kad jednom uđu u nju, i kamera i prostor-vrijeme u kojem se ona kreće žure prema središtu crne rupe, jednodimenzionalnoj točki zvanoj singularitet, gdje zakoni fizike kakve poznajemo prestaju djelovati. 

"Kada kamera prijeđe horizont, njezino uništenje špagetiranjem udaljeno je samo 12,8 sekundi", rekao je Schnittman. Odatle je 128.000 kilometara do singularnosti. Ova zadnja dionica putovanja je gotova u tren oka. 

U alternativnom scenariju, kamera kruži blizu horizonta događaja, ali nikada ne prelazi i bježi na sigurno. Kad bi astronaut letio svemirskom letjelicom na ovom 6-satnom povratnom putu dok su njegovi kolege na matičnom brodu ostali daleko od crne rupe, vratila bi se 36 minuta mlađa od svojih kolega. To je zato što vrijeme prolazi sporije u blizini jakog gravitacijskog izvora i kada se kreće brzinom blizu svjetlosti. 

"Ova situacija može biti još ekstremnija", primijetio je Schnittman. "Da se crna rupa brzo okreće, poput one prikazane u filmu 'Interstellar' iz 2014., vratili biste se mnogo godina mlađi."