Yeni kara delik görselleştirmesi izleyicileri eşiğin ötesine taşıyor

Bir kara deliğe düştüğünüzde ne olacağını hiç merak ettiniz mi? Artık NASA süper bilgisayarında üretilen yeni, sürükleyici görselleştirme sayesinde izleyiciler, bir kara deliğin geri dönüşü olmayan noktası olan olay ufkuna dalabilirler.

NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden astrofizikçi Jeremy Schnittman, “İnsanlar sıklıkla bunu soruyor ve bu hayal edilmesi zor süreçleri simüle etmek, görelilik matematiğini gerçek evrendeki gerçek sonuçlarla ilişkilendirmeme yardımcı oluyor” dedi. görselleştirmeler oluşturduk. “Böylece iki farklı senaryoyu simüle ettim; biri, cesur bir astronotun vekili olan bir kameranın olay ufkunu ıskaladığı ve geri saptığı, diğeri ise sınırı aşarak kaderini belirlediği senaryo.”

Görselleştirmeler birden fazla biçimde mevcuttur. Açıklayıcı videolar, Einstein’ın genel görelilik teorisinin tuhaf etkilerini aydınlatan gezi rehberleri görevi görüyor. 360 derecelik videolar olarak oluşturulan sürümler, izleyicilerin yolculuk sırasında her tarafa bakmasına olanak tanırken, diğerleri düz gökyüzü haritaları olarak oynatılıyor.

Schnittman, görselleştirmeleri oluşturmak için Goddard’lı bilim adamı Brian Powell ile birlikte çalıştı ve NASA İklim Simülasyonu Merkezi’ndeki Discover süper bilgisayarını kullandı. Proje, Kongre Kütüphanesi’ndeki tahmini metin içeriğinin kabaca yarısına eşdeğer olan yaklaşık 10 terabaytlık veri üretti ve Discover’ın 129.000 işlemcisinin yalnızca %0,3’ünde yaklaşık 5 gün çalıştı. Aynı başarı, tipik bir dizüstü bilgisayarda on yıldan fazla zaman alır.

Hedef, Güneşimizin 4,3 milyon katı kütleye sahip, Samanyolu galaksimizin merkezinde bulunan canavara eşdeğer süper kütleli bir kara delik.

Schnittman, “Seçme şansınız varsa, süper kütleli bir kara deliğe düşmek istersiniz” dedi. “Yaklaşık 30’a kadar güneş kütlesi içeren yıldız kütleli kara delikler, çok daha küçük olay ufuklarına ve daha güçlü gelgit kuvvetlerine sahiptir ve yaklaşan nesneleri ufka ulaşmadan önce parçalayabilir.”

Bunun nedeni, kara deliğe yakın bir nesnenin ucundaki çekim kuvvetinin, diğer uçtakinden çok daha güçlü olmasıdır. Astrofizikçilerin spagettileşme adını verdiği bir süreç olan, düşen nesneler erişte gibi uzuyor.

Simüle edilen kara deliğin olay ufku yaklaşık 16 milyon mil (25 milyon kilometre) veya Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin yaklaşık %17’si kadar bir alanı kapsıyor. Birikme diski adı verilen düz, dönen sıcak, parlak bir gaz bulutu onu çevreliyor ve düşüş sırasında görsel bir referans görevi görüyor. Bir veya daha fazla kez yörüngesinde dönen ışıktan kara deliğe daha yakın oluşan ve foton halkaları adı verilen parlayan yapılar da öyle. Dünya’dan görülen yıldızlı gökyüzünün arka planı sahneyi tamamlıyor.

Kamera kara deliğe yaklaşıp ışığın hızına daha yakın bir hıza ulaştıkça, yığılma diskinden ve arka plandaki yıldızlardan gelen parıltı, yaklaşmakta olan bir yarış arabasının sesinin perdesinin yükselmesiyle hemen hemen aynı şekilde güçleniyor. Seyahat yönüne bakıldığında ışıkları daha parlak ve beyaz görünür.

Filmler, yaklaşık 400 milyon mil (640 milyon kilometre) uzakta bulunan kamerayla başlıyor ve kara delik hızla görüntüyü dolduruyor. Yol boyunca kara deliğin diski, foton halkaları ve gece gökyüzü giderek bozuluyor ve hatta ışıkları giderek çarpık uzay-zamanı geçerken birden fazla görüntü oluşturuyor.

Gerçek zamanlı olarak, kameranın olay ufkuna düşmesi yaklaşık 3 saat sürüyor ve yol boyunca neredeyse iki adet 30 dakikalık tam yörünge gerçekleştiriyor. Ancak uzaktan gözlemleyen biri için asla tam olarak o noktaya varılamaz. Uzay-zaman ufka yaklaştıkça daha da bozuldukça, kameranın görüntüsü yavaşlayacak ve sonra donmuş gibi görünecekti. Gökbilimcilerin başlangıçta kara deliklere “donmuş yıldızlar” adını vermelerinin nedeni budur.

Olay ufkunda, uzay-zamanın kendisi bile kozmik hız sınırı olan ışık hızıyla içeriye doğru akıyor. İçeri girdikten sonra, hem kamera hem de içinde hareket ettiği uzay-zaman, kara deliğin merkezine doğru koşar; tek boyutlu bir nokta olan ve bildiğimiz fizik yasalarının artık işlemediği tekillik noktasıdır.

Schnittman, “Kamera ufku geçtiğinde, spagettileşme yoluyla yok edilmesi yalnızca 12,8 saniye uzaktadır” dedi. Buradan tekilliğe yalnızca 79.500 mil (128.000 kilometre) var. Yolculuğun bu son ayağı göz açıp kapayıncaya kadar bitti.

Alternatif senaryoda, kamera olay ufkuna yakın bir yörüngede dönüyor ancak asla karşıya geçmiyor ve güvenli bir yere kaçmıyor. Bir astronot, ana gemideki meslektaşları kara delikten uzaktayken bu 6 saatlik gidiş-dönüş yolculuğunda bir uzay aracıyla uçsaydı, meslektaşlarından 36 dakika daha genç dönecekti. Bunun nedeni, güçlü bir çekim kaynağının yakınında ve ışık hızına yakın bir hızda hareket ederken zamanın daha yavaş akmasıdır.

Schnittman, “Bu durum daha da aşırı olabilir” dedi. “Eğer kara delik, 2014 yapımı ‘Yıldızlararası’ filminde gösterildiği gibi hızla dönüyor olsaydı, gemi arkadaşlarından çok daha genç bir şekilde geri dönerdi.”