Zum ersten Mal zeigte eine Videosimulation der NASA, wie es ist, in ein Schwarzes Loch einzudringen

Zum ersten Mal zeigte eine Videosimulation der NASA, wie es ist, in ein Schwarzes Loch einzudringen
Zum ersten Mal zeigte eine Videosimulation der NASA, wie es ist, in ein Schwarzes Loch einzudringen
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Wie es wäre, in ein Schwarzes Loch zu fliegen

Seit ihrer Entdeckung haben sich Wissenschaftler, Astrophysiker und sogar Weltraumfans gefragt: Was ist in einem schwarzes Loch? Wie überschreiten Sie Ihren Eventhorizont? Was passiert mit dem Licht, wenn wir in diesem tiefen Schwarzen Loch immens sind?

Da ist es unmöglich zu wissen, seitdem Diese Objekte im Universum sind sehr weit von der Erde entfernt Es reichte aus, sie zu besuchen, und selbst wenn die Gelegenheit bestünde, gäbe es keine Möglichkeit, dort lebend herauszukommen, sagen Experten der TOPF habe einige dieser Antworten gefunden.

es ist ein neue Simulation, entwickelt von einem Supercomputer Daraus ergaben sich auf der Grundlage aktueller Daten die besten Vermutungen, die wir haben, wie es wäre, in ein Schwarzes Loch einzudringen.

Einem NASA-Supercomputer gelingt es, den Betrachter in ein fernes Schwarzes Loch einzutauchen

„Die Leute fragen oft danach Was ist ein Schwarzes Loch und wie wäre es, in eines einzudringen? „Die Simulation dieser schwer vorstellbaren Prozesse hilft mir, die Mathematik der Relativitätstheorie mit den realen Konsequenzen im realen Universum zu verbinden“, sagte der Astrophysiker. Jeremy Schnittman vom Goddard Space Flight Center der NASA, verantwortlich für diese neue Simulation

„Also habe ich zwei verschiedene Szenarien simuliert: eines, in dem eine Kamera, als wäre sie ein Ersatz für einen mutigen Astronauten, einfach am Ereignishorizont versagt und ausgeworfen wird, und ein anderes, in dem sie die Grenze überschreitet und so ihr Schicksal besiegelt“, fügte er hinzu der Experte.

Was sind Schwarze Löcher?

Details eines Schwarzen Lochs und seiner Teile

Schwarze Löcher sind die dichtesten Objekte im Universum, die wir kennen. Sie sind so kompakt, dass wir sie mathematisch nur als Singularität beschreiben können: einen eindimensionalen Punkt unendlicher Dichte.

Seine Dichte ist so extrem, dass Raumzeit verzerrt sich gravitativ in einer praktisch geschlossenen Sphäre um ihn herum. Innerhalb dieser Sphäre hat nicht einmal Licht genug Geschwindigkeit, um zu entkommen.

Was die Dimensionen betrifft, die es erreichen kann, ist seine bekannte Grenze der Ereignishorizont. In der Allgemeinen Relativitätstheorie bezieht sich der Ereignishorizont – oder Ereignishorizont in seinem englischen Gegenstück – auf eine Grenzhyperfläche der Raumzeit, sodass Ereignisse, die auf einer Seite davon auftreten, keinen Einfluss auf einen Beobachter auf der anderen Seite haben können.

Je massereicher das Schwarze Loch ist, desto größer ist der Radius der Kugel, der durch den Ereignishorizont definiert wird Schwartzschild-Radius. Wenn die Sonne zum Beispiel ein Schwarzes Loch wäre, wäre es so Schwartzschild-Radius wäre nur 2,95 Kilometer.

Ein NASA-Supercomputer hat eine neue immersive Visualisierung erstellt, die einen Blick in den Ereignishorizont, den Punkt ohne Wiederkehr eines Schwarzen Lochs, ermöglicht. (TOPF)

Die von NASA-Experten durchgeführte Simulation war eine einzigartige Entwicklung. Auf einem typischen Laptop hätte die Berechnung dieser Simulation mehr als ein Jahrzehnt gedauert. Der Discover-Supercomputer im Goodard Space Flight Center der NASA Dieses Kunststück gelang ihm in fünf Tagen mit nur 0,3 Prozent seiner Rechenleistung.

Zu Beginn des Videos ist ein dünner innerer Kreis zu sehen, der Photonenring genannt wird. Es ist ein Bild, das von erstellt wurde Licht, das das Schwarze Loch ein oder mehrere Male umkreist hat, bevor es entweicht. Dieses in Kamerafahrtrichtung zentrierte Oval zeigt den gesamten simulierten Himmel.

In der Simulation setzten die Experten statt eines Menschen eine Kamera ein, um sich vorzustellen, wie der Eintritt in das Schwarze Loch aussehen würde. Die Geschwindigkeit der Kamera macht das Lichtquellen direkt vor Ihnen leuchten auf ihrem 10-minütigen Absturz in Richtung Ereignishorizont hell auf. Dort scheint das Licht des äußeren Universums immer noch, aber es kann niemals verschwinden. Mikrosekunden später wird die Kammer zerstört und erreicht die Singularität.

Präsentation des ersten Bildes eines Schwarzen Lochs im CSIC-Hauptquartier in Madrid. EFE/DATEI/ Fernando Alvarado

In den Jahren 2019 und 2022 entstand ein planetarisches Netzwerk von Radioobservatorien namens Event Horizon Telescope produzierten jeweils die ersten Bilder der riesigen Schwarzen Löcher in den Zentren von M87 und der Milchstraße und zeigten einen hellen Ring aus heißem Gas im Orbit, der eine kreisförmige Zone aus Dunkelheit umgibt.

Jedes Licht, das den Ereignishorizont, den Punkt ohne Wiederkehr des Schwarzen Lochs, durchquert, wird für immer gefangen, und jedes Licht, das in seine Nähe gelangt, wird durch die starke Schwerkraft des Schwarzen Lochs umgelenkt. Zusammen erzeugen diese Effekte einen „Schatten“, der etwa doppelt so groß ist wie der tatsächliche Ereignishorizont des Schwarzen Lochs.

So weit wir wissen, Die kleinsten Schwarzen Löcher beginnen mit wenigen fünfmal so groß wie die Masse der Sonne, Objekte, die sich aus dem kollabierten Kern eines massereichen Sterns am Ende seines Lebens gebildet haben. Dabei handelt es sich um Schwarze Löcher mit Sternmasse.

Eine künstlerische Darstellung zeigt den Quasar J059-4351, den hellen Kern einer fernen Galaxie, die von einem supermassereichen Schwarzen Loch angetrieben wird. (Foto bereitgestellt von ESO/M. Kornmess. EFE)

Schwarze Löcher mit stellarer Masse haben eine Obergrenze von etwa 65-fache Sonnenmasse, Denn die extrem starken Vorläufersterne, die diese größeren Objekte hervorbringen würden, beenden ihr Leben in einer Paarinstabilitäts-Supernova, die den Kern vollständig zerstört und nichts zurücklässt, was zum Schwarzen Loch kollabieren könnte.

Allerdings haben wir Schwarze Löcher mit Sternmasse und mehr als 65 Sonnenmassen gesehen. Sie können gebildet werden, wenn Schwarze Löcher kollidieren und verschmelzen, was zu einem Objekt mit einer kombinierten Masse führt. Aber wie kommen wir von diesen zum supermassereiche und ultramassereiche Schwarze Löcher Es ist ein großer leerer Raum. Ganz wörtlich.

Es gibt einen merkwürdigen Mangel an nachgewiesenen Schwarzen Löchern im Massenbereich zwischen Sternmasse und supermassereichen Schwarzen Löchern. Es gibt aber auch eine Vielzahl supermassereicher Schwarzer Löcher.

Ein vom Caltech der NASA geleitetes Team hat mithilfe neuronaler Netze in 3D rekonstruiert, wie Explosionen in der Gasscheibe um das supermassereiche Schwarze Loch unserer Galaxie, der Milchstraße, auftreten. (EHT-ZUSAMMENARBEIT)

Das Schwarze Loch im Herzen unserer eigenen Galaxie, genannt Sagittarius A* (ausgesprochen ay-star) hat das Gewicht von 4,3 Millionen Sonnen, basierend auf der langfristigen Verfolgung der ihn umkreisenden Sterne. Der Durchmesser seines Schattens umfasst etwa die Hälfte der Umlaufbahn des Merkur in unserem Sonnensystem.

„Seit 2015 haben Gravitationswellenobservatorien auf der Erde Verschmelzungen von Schwarzen Löchern mit einigen Dutzend Sonnenmassen entdeckt, dank der kleinen Wellen in der Raumzeit, die diese Ereignisse erzeugen“, sagte Goddard-Astrophysiker Ira Thorpe.

„Supermassive Verschmelzungen von Schwarzen Löchern werden Wellen mit viel niedrigeren Frequenzen erzeugen, die mit einem Weltraumobservatorium nachgewiesen werden können, das millionenfach größer ist als ihre terrestrischen Gegenstücke“, schlussfolgerte er.

Die NASA untersucht verschiedene Schwarze Löcher in verschiedenen Galaxien (NASA)

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