В НАСА показали, что мы можем увидеть внутри черной дыры

В НАСА смоделировали и представили в формате видеороликов путешествие к сверхмассивной черной дыре. С помощью суперкомпьютера Discover астрофизики визуализировали невиданные ранее эффекты общей теории относительности. Созданные ролики с обзором 360 градусов обеспечивают полное погружение в виртуальный мир.

К центру Галактики

Видеоролики демонстрируют, как могло бы выглядеть путешествие к невращающейся сверхмассивной черной дыре с массой, в 4,3 миллиона масс Солнца. Примерно так выглядит и такие же характеристики имеет объект Стрелец A* — черная дыра в центре Млечного Пути.

Горизонт событий — невидимая граница, из-за которой не может вернуться даже свет, — у подобного объекта простирается примерно на 25 миллионов километров. Для сравнения — это 1/6 расстояния от Земли до Солнца. При приближении к черной дыре будут хорошо виден аккреционный диск и тонкие фотонные кольца, образованные из захваченного гравитацией света.

Два сценария

Чтобы лучше продемонстрировать умопомрачительные эффекты теории относительности, создатели разработали два сценария. В одном камера пересекает точку невозврата, достигая центра черной дыры, а в другом — успевает покинуть горизонт событий, едва «коснувшись» его.

Внутрь черной дыры

В первом сценарии, приближаясь к чёрной дыре, камера достигает скорости, близкой к световой. По мере приближения к аккреционному диску свет от него и от фоновых звезд увеличивается. Камере потребуется около 3 часов, чтобы достичь горизонта событий, совершив почти два полных оборота (по 30 минут) вокруг черной дыры. Однако с точки зрения наблюдателя, находящегося на большом расстоянии, будет казаться, что она так и не достигла цели. Это происходит из-за искажения пространства-времени при приближении к горизонту событий. Поэтому создается впечатление, что объект замедляется, а затем замирает перед самым горизонтом событий, хотя на самом деле он пересекает его.

С точки зрения камеры, аккреционный диск, кольца фотонов и ночное небо на заднем плане искажаются по мере продвижения к внутренним частям черной дыры. Когда свет проходит через искаженное пространство-время, изображения дублируются, создавая впечатление пространства, заполненного зеркалами. Как только камера оказывается на границе горизонта событий, само пространство-время устремляется со световой скоростью к центру черной дыры. И все, в том числе и камера, «проваливается» в сингулярность — одномерную точку в центре черной дыры, где законы физики больше не действуют.

Спасение возможно

Во втором случае — со «спасением» — камера наблюдает примерно за такими же визуальными эффектами, только скорость ее меньше — не превышает 60% от световой. Сделав два оборота вокруг черной дыры, камера возвращается на материнский корабль, избежав разрушения. Если бы подобное путешествие совершил астронавт, он бы вернулся на корабль на 36 минут моложе своих коллег. Все дело в замедлении времени вблизи объектов с большой гравитацией.

Оба ролика выложены на официальном YouTube-канале НАСА и доступны для свободного просмотра.