Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak vlastně vypadá pád do černé díry a přechod přes bod (horizont událostí), z něhož již není návratu?
„Lidé se na to často ptají a simulace těchto těžko představitelných procesů mi pomáhá propojit matematiku teorie relativity s jejími skutečnými důsledky v reálném vesmíru,“ řekl Jeremy Schnittman, astrofyzik z Goddardova střediska vesmírných letů NASA v Greenbeltu, který s pomocí superpočítačů vytvořil vizualizaci těchto procesů. „Simuloval jsem dva různé scénáře: jeden, kdy kamera jen těsně mine horizont událostí a vystřelí zpět, a druhý, kdy hranici překročí a její osud je tak zpečetěn.“
Vizualizace jsou k dispozici v několika podobách. K jejich vytvoření se J. Schnittman spojil s kolegou z Goddardu Brianem Powellem a použil superpočítač Discover, který NASA jinak používá pro simulaci klimatu. Projekt vygeneroval přibližně 10 terabajtů dat a trval asi 5 dní, kdy pracoval na pouhých 0,3 % ze 129 000 procesorů Discoveru. Na běžném notebooku by tato úloha trvala i při jeho plném vytížení více než deset let.
Modelovaná obří černá díra má hmotnost 4,3 milionu Sluncí, což odpovídá černé díře v centru Mléčné dráhy. Spadnout do takové černé díry lze teoreticky přežít (respektive – dožít se toho), naopak u menších černých děr hvězdné hmotnosti by pozorovatele roztrhaly slapové síly (ještě předtím, než by se dostal k samotnému horizontu).
Simulovaný horizont událostí obří černé díry se rozprostírá asi na 25 milionech km (cca 17 % vzdálenosti Země od Slunce). Černou díru obklopuje plochý vířící oblak horkého žhavého plynu (akreční disk), který slouží jako vizuální reference během pádu. Stejnou roli mají zářící struktury (fotonové prstence) vytvářející se blíže k černé díře ze světla, které kolem ní jednou nebo vícekrát oběhlo. Scénu doplňuje pozadí hvězdné oblohy při pohledu ze Země.
Jak se kamera přibližuje k černé díře a dosahuje rychlostí stále bližších rychlosti světla, záře z akrečního disku a hvězd v pozadí se zesiluje podobně, jako se zvyšuje výška zvuku přijíždějícího auta. Jejich světlo se při pohledu ve směru jízdy zdá být jasnější a bělejší.
Videa začínají kamerou umístěnou ve vzdálenosti téměř 640 milionů kilometrů a černá díra rychle zaplňuje záběr. Během cesty se disk černé díry, fotonové prstence a noční obloha stále více deformují a dokonce vytvářejí vícenásobné obrazy, jak jejich světlo prochází stále deformovanějsím časoprostorem.
V reálném čase trvá kameře pád k horizontu událostí asi 3 hodiny, přičemž cestou vykoná téměř dva kompletní 30minutové oběhy. Ale pro pozorovatele, který ji sleduje z dálky, by se tam nikdy nedostala. Jak se časoprostor blíže k horizontu stále víc deformuje, obraz kamery se zpomaluje a pak jako by se zastavil těsně před ním. U horizontu událostí dokonce i samotný časoprostor plyne dovnitř černé díry rychlostí světla.
Jakmile kamera překročí horizont, její zničení v důsledku „špagetování“ (roztažení a roztrhnutí slapovými silami) trvá pouhých 12,8 sekundy. Od singularity ve středu černé díry ji přitom ještě dělí 128 000 kilometrů.
V alternativním scénáři kamera obíhá blízko horizontu událostí, ale nikdy jej nepřekročí a unikne do bezpečí.
Zdroj: NASA/Phys.org, přeloženo / zkráceno
Poznámka PH: Tak ono zdaleka ne vše je zde jasné. Viz např. Leonard Susskind v knize Válka o černé díry popisuje v tomto případě „rozpad reality“, kdy pozorovatel zvenku a pozorovatel padající do černé díry zaznamenávají něco úplně jiného (zvenku vidíme smrt „skokana“, ten ale může přežít) atd.
Kredit: Goddard Space Flight Center NASA/J. Schnittman a B. Powell
Alternativní vizualizaci, která sleduje kameru, jak se přibližuje k supermasivní černé díře, padá k ní, krátce kolem ní obíhá a zase uniká. Kredit: Goddard Space Flight Center NASA/J. Schnittman a B. Powell
