Чорні діри є найдивнішими об’єктами Всесвіту. Їхня поведінка, здається, лежить за межами людського сприйняття, втім, вони повністю відповідають законам фізики. Саме тому чорні діри розбурхують розум астрофізиків та змушують їх теоретизувати й міркувати про те, як виглядає падіння всередину чорної діри. Нарешті, дослідники NASA зробили ще один крок вперед, створивши анімацію, яка демонструє те, що відбувається всередині горизонту подій.
Чорні діри — одні з найщільніших об’єктів у Всесвіті. Вони отримали таку назву через те, що їхня гравітація настільки інтенсивна, що світло не здатне вирватися з їхнього горизонту подій. Щоб подолати гравітацію чорної діри, друга космічна швидкість має перевищити швидкість світла, а це неможливо. На межі чорної діри розміщений її акреційний диск — яскравий помаранчево-жовтий вихор розігрітого матеріалу, який чорна діра притягує до себе. Поступово частини акреційного диска падають у чорну діру, спричиняючи видимі спалахи, які помітно під час спостережень.
Анімації падіння в чорні діри створювались і раніше. Наприклад, у фантастичному фільмі «Інтерстеллар» герой Метта Макконахі навмисно занурився в чорну безодню — вигадану надмасивну чорну діру Ґарґантюа, що в 4,3 млн разів перевищує масу Сонця. Втім, на відміну від кінофільму, в новій анімації від NASA науковці використали більше теоретичних розрахунків, щоб створити більш точне уявлення про подорож всередину середньостатистичної чорної діри.
«Ми змоделювали два різні сценарії. У першому камера просто промахується повз горизонт подій і вилітає назад. У другому очевидець перетинає межу, падаючи назустріч своїй визначеній долі», — сказав Джеремі Шніттман, астрофізик із Центру космічних польотів ім. Годдарда NASA.
Хоча ми можемо зобразити чорні діри — телескоп Event Horizon вперше розгледів їхню тінь у 2019 році, а в 2022-му отримав перше зображення чорної діри в центрі нашої галактики — їх дуже важко зобразити. Тому для їхньої симуляції використовують суперкомп’ютери, щоб вони також могли змоделювати складні фізичні процеси, які відбуваються при наближенні до такого гравітаційного монстра. Звичайному ноутбуку знадобилося б понад 10 років для відтворення такої анімації. Але суперкомп’ютер NASA Goddard’s Discover виконав завдання всього за п’ять днів, використавши лише 0,3% своєї обчислювальної потужності.
Візуалізація починається з камери на відстані близько 650 млн км від чорної діри. У міру того, як глядач наближається до об’єкта, все, що він бачить, як його поле зору спотворюється, оскільки простір-час викривляється чорною дірою. За словами Шніттмана, як тільки він перетинає горизонт подій, глядач розтягується (спагетифікується) та поринає в чорне небуття менш ніж за 13 секунд. Далі відбувається подорож всередині чорної діри: від точки спагетифікації до сингулярності глядачеві потрібно подолати лише 128 тис. км, що відбувається майже миттєво.
Раніше ми розповідали про те, що буде у разі зіткнення Сонця з мініатюрною чорною дірою.
За матеріалами sciencealert.com
