Video–zapisi sa objašnjenjima služe kao vodiči za razgledanje crnih rupa i rasvetljuju bizarne učinke Ajnštajnove opšte teorije relativnosti. Ovaj poduhvat je generisao oko 10 terabajta podataka – što je količina uporediva s polovinom tekstualnog sadržaja u Kongresnoj biblioteci.
Kako izgledaju crne rupe spolja ili bliža okolina, poznato sa snimaka prvi put usnimljenim 2019, a i prema oponašanjima iz naučnofantastičnog Interstellar. Do nedavno nisu postojale ozbiljne naučne simulacije iznutra. Nevolja je u tome što se iz crnih rupa ne mogu dobiti nikakve informacije. Podsetimo, crne rupe nastaju urušavanjem materije u velikim zvezdama, znatno većim od Sunca. Kada im ponestane nuklearnog goriva, unutrašnji pritisak, nastao u procesima fuzije, oslabi i prevladaju sile gravitacije. Tada počinje urušavanje materije. Zvezda eksplodira u supernovu, a ono što ostane je crna rupa nešto manje mase. Crne rupe zauzimaju mnogo manji prostor od zvezda iz kojih su postale. Materija u središtu sabijena je u tačku koja se naziva singularitet. Crne rupe imaju toliko snažnu gravitaciju da ništa što im se dovoljno približi više ne može pobeći, uključujući i svetlost. Okolna ravan naziva se horizont događaja. Budući da iz horizonta događaja ništa ne može doći do nas, nemoguće je dobiti informacije ni šta se zbiva iza.
Astrofizičar iz NASA Džeremi Šnitmen nedavno je pomoću superračunara Duiscover napravio impresivne simulacije koje gledaocima omogućuju da urone u horizont događaja. „Simuliranje tih teško zamislivih procesa pomaže mi da povežem matematiku relativnosti sa stvarnim posledicama u svemiru”, rekao je ovaj naučni iz Godardovog centra za svemirske letove u Grinbeltu. „Stoga sam simulirao dva različita scenarija, jedan u kojem kamera – zamena za odvažnog astronauta – samo promaši horizont događaja i lansira se kao iz praćke i drugi kada prelazi granicu, zapečativši svoju sudbinu.”
Video-zapisi sa objašnjenjima služe kao vodiči za razgledanje crnih rupa i rasvetljuju bizarne učinke Ajnštajnove opšte teorije relativnosti. Ovaj poduhvat je generisao oko 10 terabajta podataka – što je količina uporediva s polovinom tekstualnog sadržaja u Kongresnoj biblioteci. Izrada vizuelizacije obavljena je na samo 0,3% od Discover-ovih 129.000 procesora, a trajala je oko 5 dana. Za isti posao na prenosnom računaru trebalo bi više od decenije. Inače, prikazana je supermasivna crna rupa s masom 4,3 milijuna puta većom od Sunčeve, što je ekvivalentno čudovištu koje se nalazi u središtu naše galaksije Mlečni put.
Dotični astrofizičar ističe da je, ako možemo birati, bolje upasti u supermasivnu crnu rupu, nego u mnogo manju, zvezdanu crnu rupu: „Crne rupe zvezdane mase, koje sadrže do približno 30 solarnih masa, imaju mnogo manje horizonte događaja i jače plimske sile koje mogu rastrgnuti predmete što se približavaju pre nego što stignu do horizonta događaja”. To se događa zato što je gravitaciona sila na delu predmeta ili nebeskog tela bližem crnoj rupi mnogo jača od one koja deluje na udaljeno. To što upada u takve crne rupe rasteže se poput rezanaca, pa se naziva špgetiranjem.
Horizont događaja supermasivne crne rupe u simulaciji proteže se na oko 25 miliona kilometara, a to je oko 17% udaljenosti Zemlje od Sunca. Okružuje ga ravan sačinjena od kovitlajućeg oblaka vrućeg, svetlećeg gasa koju zovu akrecioni disk i služi kao vizuelna referenca u toku pada. Druga svetleća struktura su fotonski prstenovi, koji se formiraju bliže crnoj rupi od svetlosti koja ju je obišla jednom ili više puta. Prizor u vizuelizaciji upotpunjuje pozadina zvezdanog neba kakvo vidimo kada gledamo sa Zemlje.
Kako se kamera približava crnoj rupi, dosežući brzine sve bliže svetlosnoj, sjaj akrecionog diska i pozadinskih zvezda postaje sve jači. Njihovo svetlo izgleda svetlije i belje kada se gleda u smeru kretanja. Filmovi počinju s kamerom udaljenom gotovo 640 miliona kilometara, a crna rupa ubrzano ispunjava ceo vidokrug. Usput, disk crne rupe, fotonski prstenovi i noćno nebo postaju sve iskrivljeniji i čak formiraju višestruke slike dok njihova svetlost prolazi kroz sve iskrivljeniji prostor-vreme.
U stvarnom vremenu kameri su potrebna otprilike 3 sata da upadne na horizont događaja, pri čemu izvodi dve gotovo potpune 30-minutne orbite oko crne rupe. No, za osobu koja bi to posmatrala izdaleka činilo bi se da nikada nije upala. Kako prostor-vreme postaje sve iskrivljeniji bliže horizontu događaja, slika kamere bi se usporavala, a zatim bi se činilo da se zamrznula. Zbog toga su astronomi crne rupe izvorno prozvali „smrznutim zvijezdama”. Na horizontu događaja čak i sam prostor-vreme teče ka unutra brzinom svetlosti, kosmičkom granicom brzine. Kada jednom uđu u nju, i kamera i prostor-vreme u kojem se ona kreće jure prema središtu crne rupe, gde zakoni fizike kakve poznajemo prestaju da funkcionišu.
„Kada kamera pređe horizont, njeno uništenje špagetiranjom udaljeno je samo 12,8 sekundi”, naglasio je Šnitmen. Odatle je, pak, samo 128.000 kilometara do singularnosti. Poslednja deonica putovanja završava u tren oka. U alternativnom scenariju kamera kruži blizu horizonta događaja, ali nikada ne prelazi rub i eventualno se udaljava na sigurno. Kada bi astronaut leteo svemirskom letelicom na ovom 6-satnom povratnom putu, dok njegovi kolege prebivaju na matičnom brodu daleko od crne rupe, vratio bi se 36 minuta mlađi od njih. To je zato što vreme prolazi sporije za predmete i tela koji se nalaze u blizini jakog gravitacionog izvora, a i za one koji se kreću brzinom blizu brzine svetlosti. „I to može biti ekstremnije”, dodaje atrofizičar. „Da se crna rupa brzo okreće, poput one prikazane u filmu Interstellar, osoba bi se vratila mnogo godina mlađa od svojih saputnika.” Pogledajte: https://www.youtube.com/watch?v=chhcwk4-esM.
(Ilustracija NASA)
(Indeks)
