Sturz in ein Schwarzes Loch in atemberaubender NASA-Animation (Video)
Wenn Sie sich jemals gefragt haben, was passieren würde, wenn Sie das Pech hätten, in ein Schwarzes Loch zu fallen, hat die NASA die Antwort.
Eine Visualisierung, die anlässlich des Beginns der Woche des Schwarzen Lochs am Montag (6. Mai) auf einem Supercomputer der NASA erstellt wurde, führt den Betrachter einen Weg über den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs hinaus.
Diese äußere Grenze des Schwarzen Lochs markiert den Punkt, an dem sich selbst Licht nicht schnell genug bewegen kann, um der starken Schwerkraft des Schwarzen Lochs zu entkommen. Das bedeutet, dass der Ereignishorizont, der durch einen goldenen Ring außerhalb des Kerns des Schwarzen Lochs markiert ist, der Punkt ist, an dem es kein Zurück mehr gibt, von dem aus kein entfernter Beobachter Informationen abrufen kann.
Stattdessen fliegen wir in einer zweiten Simulation um den Ereignishorizont, in einem Prozess, der unsere Vorstellung von Zeit und Raum in Frage stellt.
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„Die Leute fragen oft danach, und die Simulation dieser schwer vorstellbaren Prozesse hilft mir, relativistische Mathematik mit tatsächlichen Konsequenzen im realen Universum zu verbinden“, sagte der Erfinder der Visualisierung, Jeremy Schnittman, ein Astrophysiker an der Harvard University. NASA Goddard Space Flight Center In Greenbelt, Maryland, sagte er in einem Stellungnahme.
„Also habe ich zwei verschiedene Szenarien simuliert: eines, in dem die Kamera – an die Stelle eines mutigen Astronauten – den Ereignishorizont verfehlt und mit der Steinschleuder zurückkehrt, und eines, in dem sie die Grenze überquert und damit ihr Schicksal besiegelt.“
In ein schwarzes Loch fallen
Das Schwarze Loch, in das wir als Zuschauer der NASA-Simulation geraten, hat eine Masse von etwa dem 4,3-fachen der Masse der Sonne. Dies macht es zu einem supermassereichen Schwarzen Loch, das Sagittarius A* (Sgr A*) ähnelt, dem Schwarzen Loch im Herzen der Milchstraße, das schätzungsweise eine ähnliche Masse hat. Es gibt andere supermassive Schwarze Löcher, die viel größer sind, von denen einige so groß sind wie Milliarden von Sonnen.
Das Interessante daran ist: Wenn man die Wahl hat, in welches Schwarze Loch man fallen möchte, ist ein größeres Schwarzes Loch besser.
„Wenn Sie die Wahl hätten, würden Sie am liebsten in ein riesiges Schwarzes Loch fallen“, sagte Schnittman. „Schwarze Löcher mit stellarer Masse, die bis zu etwa 30 Sonnenmassen haben, haben viel kleinere Ereignishorizonte und stärkere Gezeitenkräfte, die herannahende Objekte auseinanderreißen können, bevor sie den Horizont erreichen.“
Wenn es in Richtung des Kerns des Schwarzen Lochs, also seiner Singularität, fällt, verstärken sich die Gravitationskräfte bis zu einem Punkt, an dem die Gezeitenkräfte so stark sind, dass das Objekt vertikal gedehnt und horizontal gestaucht wird. Dadurch wird das Objekt, egal ob Stern oder Astronaut, zu Spaghetti oder „Spaghetti“. Es wäre nicht überraschend, wenn dieser Prozess jeden Menschen töten würde, der ihn durchlaufen hat.
Je massereicher ein Schwarzes Loch ist, desto weiter ist sein Ereignishorizont von seiner Singularität entfernt. Das bedeutet, dass der Astronaut im Falle eines supermassiven Schwarzen Lochs die Chance hätte, den Ereignishorizont zu überqueren, bevor er seinem schrecklichen Schicksal entgegengeht.
Die Simulationen beginnen etwa 400 Millionen Meilen (640 Millionen Kilometer) von unserem Ziel entfernt, während wir mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit auf das supermassereiche Schwarze Loch zurasen. Wenn ein Schwarzes Loch unser Sichtfeld ausfüllt, wird das Licht der umgebenden Materie intensiver.
In der Nähe unseres Ziels ändert sich die Sicht auf die Hintergrundsterne, da die Gravitationseffekte supermassereicher Schwarzer Löcher die Raumzeit krümmen, sodass Licht von Hintergrundquellen sichtbar wird. Direkt um das Schwarze Loch herum befindet sich ein Lichtring, der aufgrund der extremen Raumkrümmung, die das Schwarze Loch mit seiner enormen Masse erzeugt, um das Schwarze Loch kreist.
Bevor der Astronaut den Ereignishorizont und den Photonenring erreicht, trifft er auf eine flache Wolke aus heißem, leuchtendem Gas, eine sogenannte Akkretionsscheibe, die das Schwarze Loch nach und nach speist. Dies diente als Bezugspunkt für unsere Reise.
Der Ereignishorizont des supermassiven Schwarzen Lochs ergibt eine Breite von etwa 16 Millionen Meilen (25 Millionen Kilometer), etwa 17 % der Entfernung zwischen Erde und Sonne.
Nach einer Zeitspanne von etwa 3 Stunden und 30 Minuten während zweier Umlaufbahnen des Schwarzen Lochs erreichen wir den Ereignishorizont. Dies stellt den letzten Punkt dar, an dem jeder entfernte Beobachter, der unseren Abstieg beobachtet, uns sehen kann. Sie werden unser Bild für immer am Rande des Ereignishorizonts sehen, eingefroren.
Sobald Sie den Ereignishorizont überqueren, ist es eine einfache Reise zur zentralen Singularität des Schwarzen Lochs, dem unendlich kleinen Punkt unendlicher Dichte, an dem die gesamte Physik des bekannten Universums zusammenbricht.
Aber wir werden nie dorthin gelangen. Nur 12,8 Sekunden nach dem Überqueren des Ereignishorizonts befinden wir uns und unsere Kamera im Spaghetti-Modus, während wir noch 128.000 Kilometer von der Singularität entfernt sind.
Das zweite Video gibt uns die Chance, diesem Schicksal zu entgehen.
Anstatt in das Schwarze Loch zu fallen, nähern wir uns in dieser Simulation dem Ereignishorizont, überschreiten ihn jedoch nie. Dies führt uns auf eine sechsstündige Rundreise um dieses Schwarze Loch. Wenn wir zu unserem nahegelegenen Mutterschiff zurückkehren würden, würden die verzerrenden Auswirkungen des supermassereichen Schwarzen Lochs auf Raum und Zeit dazu führen, dass unsere Astronautenkollegen uns um etwa 36 Minuten überleben würden.
„Diese Situation könnte extremer sein“, sagte Schnittman. „Wenn das Schwarze Loch schnell rotieren würde, wie es im Film Interstellar aus dem Jahr 2014 gezeigt wurde, wäre es viele Jahre jünger als seine Schiffskameraden.“
Simulationen von Touren und Tauchgängen zu Schwarzen Löchern wurden mit dem Discover-Supercomputer im Climate Simulation Center der NASA erstellt. Der Supercomputer erzeugte unglaubliche 10 Terabyte an Daten, was laut NASA der Hälfte des Textes in der Library of Congress entsprach.
Die Simulationen liefen fünf Tage lang auf Discover und repräsentierten 0,35 der 129.000 Prozessoren des Supercomputers. Es würde etwa 10 Jahre dauern, bis ein kommerzieller Laptop dieselben Simulationen generiert.
So wie der Ereignishorizont eines supermassiven Schwarzen Lochs seine äußeren Grenzen definiert, markieren diese atemberaubenden Simulationen den Beginn einer fünftägigen Reise durch die Woche des Schwarzen Lochs, die verspricht, unseren Geist (im positiven Sinne) zu dehnen und zu komprimieren.
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