Bir NASA astrofizikçisi, bir süper bilgisayar kullanarak bir kara deliğin sürükleyici görselleştirmelerini geliştirdi. Bu görselleştirmeler iki senaryoyu göstermektedir: kıl payı kaçmak veya olay ufkunu geçmek. Proje, kara deliklerin yakınında meydana gelen, ışık amplifikasyonu ve zaman genişlemesi etkileri de dahil olmak üzere yoğun fiziksel ve görsel çarpıklıkları göstererek, bu kozmik olayların canlı bir temsilini sağlıyor. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
NASAyeni Kara delik görselleştirmeler, olay ufkunu geçmenin dramatik etkilerini simüle ederek, uzay-zamandaki ciddi çarpıklıkları ve tekilliğin yakınındaki nihai spagettileşmeyi vurguluyor.
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.
Görselleştirmenin Arkasındaki Bilim
NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde astrofizikçi olan 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 çekildiği, 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.
Süper kütleli bir kara deliğe doğru uçuşu gösteren bu görseldeki etiketler, yol boyunca genel göreliliğin etkilerinin ürettiği büyüleyici özelliklerin çoğunu vurguluyor. Bir NASA süper bilgisayarında üretilen simülasyon, bir kameranın yaklaştığını, kısa bir süre yörüngede döndüğünü ve ardından galaksimizin merkezindekine çok benzeyen canavar bir kara deliğin olay ufkunu (geri dönüşü olmayan nokta) geçtiğini izliyor. Katkıda bulunanlar: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi/J. Schnittman ve B. Powell
YouTube’daki 360 derecelik düşüş videosunu izleyin
Projenin Teknik Detayları
Schnittman, görselleştirmeleri oluşturmak için Goddard’lı bilim adamı Brian Powell ile birlikte çalıştı ve Discover süper bilgisayarını kullandı. NASA İklim Simülasyonu Merkezi. 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 çalıştırılması yaklaşık 5 gün sürdü. Aynı başarı, tipik bir dizüstü bilgisayarda on yıldan fazla zaman alır.
Simüle Edilmiş Kara Deliğin Özellikleri
Hedef, Güneşimizin merkezinde bulunan canavara eşdeğer, Güneşimizin 4,3 milyon katı kütleye sahip süper kütleli bir kara deliktir. Samanyolu gökada.
Schnittman, “Seçme şansınız varsa süper kütleli bir kara deliğe düşmek istersiniz” dedi. “Yaklaşık 30 kadar güneş kütlesi içeren yıldız kütleli kara delikler, çok daha küçük olay ufuklarına ve daha güçlü gelgit kuvvetlerine sahiptir; bu da 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.
Kara Deliğin Yakınındaki Görsel ve Fiziksel Etkiler
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. Parlayan yapılara da öyle denir foton Kara deliğin çevresinde bir veya daha fazla kez dönen ışıktan dolayı kara deliğin yakınında oluşan halkalar. Dünya’dan görülen yıldızlı gökyüzünün arka planı sahneyi tamamlıyor.
Süper kütleli bir kara deliğe yaklaşan, ona doğru düşen, kısa bir süre yörüngede dönen ve kaçan bir kamerayı izleyen alternatif bir görselleştirmeyi gezin. Bu sürükleyici 360 derecelik sürüm, izleyicilerin uçuş sırasında etrafa bakmasına olanak tanır. Katkıda bulunanlar: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi/J. Schnittman ve B. Powell
Uçuş açıklayıcısını YouTube’da görüntüleyin
Kamera kara deliğe yaklaşıp ışığın hızına daha da yakın hızlara 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.
Olay Ufkuna Yolculuk
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 Ufuklarındaki Kader
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 hızla ilerliyor; tek boyutluluk adı verilen ve bildiğimiz fizik yasalarının artık işlemediği bir nokta.
Schnittman, “Kamera ufku geçtiğinde, spagettifikasyon 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.
Zaman Uzamasının Teorik Sonuçları
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.”