אסטרופיזיקאי של נאס”א פיתח הדמיות סוחפות של חור שחור באמצעות מחשב-על. תצוגות חזותיות אלה ממחישות שני תרחישים: בריחה ברגע האחרון או חציית אופק האירועים ונפילה אל תוך החור השחור
אסטרופיזיקאי של נאס”א פיתח הדמיות סוחפות של חור שחור באמצעות מחשב-על. תצוגות חזותיות אלה ממחישות שני תרחישים: בריחה ברגע האחרון או חציית אופק האירועים ונפילה אל תוך החור השחור. הפרויקט מדגים את העיוותים הפיזיים והחזותיים העזים המתרחשים ליד חורים שחורים, כולל הגברת אור ואפקטים של התרחבות זמן, ומספק ייצוג חי של תופעות קוסמיות אלה. קרדיט: SciTechDaily.com
ההדמיות החדשות של חורים שחורים
הדמיות החור השחור של נאס”א מדמות את ההשפעות הדרמטיות של חציית אופק האירועים, ומדגישות את העיוותים החמורים במרחב-זמן ואת הספגטיפיקציה הסופית ליד הסינגולריות.
תהיתם פעם מה קורה כשאתם נופלים לתוך חור שחור? כעת, הודות להדמיה חדשה וסוחפת שהופקה במחשב על של נאס”א, הצופים יכולים לצלול לתוך אופק האירועים, נקודת האל-חזור של חור שחור.
המדע מאחורי ההדמיה
“אנשים שואלים על כך לעתים קרובות, והדמיית התהליכים הקשים לדמיון האלה, עוזרת לי לחבר את המתמטיקה של תורת היחסות לתוצאות ממשיות ביקום האמיתי”, אמר ג’רמי שניטמן, אסטרופיזיקאי במרכז טיסות החלל גודארד של נאס”א בגרינבלט, מרילנד, שיצר את ההדמיות. “אז עשיתי סימולציה של שני תרחישים שונים, אחד בו הצופה הנועז מפספס את אופק האירועים ונזרק בחזרה החוצה, ואחד שבו הצופה חוצה את הגבול וגורלו נחתם”.
הפריטים החזותיים זמינים בצורות מרובות. סרטוני הסבר משמשים כמדריכי טיולים, המאירים את ההשפעות הביזאריות של תורת היחסות הכללית של איינשטיין. גרסאות המעובדות כסרטוני 360 מעלות מאפשרות לצופים להסתכל מסביב במהלך הנסיעה, בעוד שאחרות מורכבות ממפות שמיים שטוחות.
בהדמיה זו של טיסה לעבר חור שחור סופר-מסיבי, מודגשות רבות מהתכונות המרתקות הנוצרות על-ידי ההשפעות של תורת היחסות הכללית לאורך הדרך. הסימולציה, שהופקה במחשב-על של נאס”א, עוקבת אחר מצלמה כשהיא מתקרבת, מקיפה לזמן קצר, ואז חוצה את אופק האירועים – נקודת האל-חזור – של חור שחור מפלצתי בדומה לזה שבמרכז הגלקסיה שלנו. קרדיט: מרכז טיסות החלל גודארד של נאס”א / ג’יי שניטמן וב. פאוול.
צפו בצניחה בסרטון 360 ביוטיוב
פרטים טכניים של הפרויקט
כדי ליצור את ההדמיות, שניטמן חבר למדען גודארד בריאן פאוול והשתמש במחשב-העל דיסקברי במרכז נאס”א להדמיית אקלים. הפרויקט הניב כ-10 טרה-בייט של נתונים – שווה ערך לכמחצית מתוכן הטקסט המוערך בספריית הקונגרס – ונמשך כ-5 ימים על 0.3% בלבד מתוך 129,000 המעבדים של דיסקבר. אותו הישג ייקח יותר מעשור במחשב נייד טיפוסי.
מאפייני החור השחור המדומה
המטרה היתה ליצור הדמייה של חור שחור סופר-מסיבי בעל מסה הגדולה פי 4.3 מיליון ממסת השמש שלנו, שווה ערך למפלצת הממוקמת במרכז גלקסיית שביל החלב שלנו.
“אם יש לך ברירה, אתה רוצה ליפול לתוך חור שחור סופר-מסיבי”, הסביר שניטמן. “חורים שחורים בעלי מסה כוכבית, המכילים עד כ-30 מסות שמש, הם בעלי אופק אירועים קטן בהרבה וכוחות גאות חזקים יותר, שיכולים לקרוע לגזרים עצמים מתקרבים לפני שהם מגיעים לאופק”.
זה קורה מכיוון שכוח המשיכה בקצה של עצם קרוב יותר לחור השחור חזק בהרבה מזה שבקצה השני. עצמים נופלים נמתחים כמו אטריות, תהליך שאסטרופיזיקאים מכנים ספגטיפיקציה.
אפקטים חזותיים ופיזיים ליד חור שחור
אופק האירועים של החור השחור שבהדמייה משתרע על-פני כ-16 מיליון מיילים (25 מיליון קילומטרים), או כ-17% מהמרחק בין כדור הארץ לשמש. ענן שטוח ומסתחרר של גז חם וזוהר הנקרא דיסקת הצטברות מקיף אותו ומשמש כנקודת התייחסות חזותית במהלך הנפילה. כך גם מבנים זוהרים הנקראים טבעות פוטונים, הנוצרים קרוב יותר לחור השחור מאור שהקיף אותו פעם אחת או יותר. רקע של השמים זרועי הכוכבים כפי שהם נראים מכדור הארץ משלים את הסצנה.
סיור בהדמיה חלופית העוקבת אחר מצלמה כשהיא מתקרבת, נופלת לקראתה, מקיפה לזמן קצר ונמלטת מחור שחור סופר-מסיבי. גרסה סוחפת זו של 360 מעלות מאפשרת לצופים להסתכל סביב במהלך הטיסה. קרדיט: מרכז טיסות החלל גודארד של נאס”א / ג’יי שניטמן וב. פאוול
צפו בהסבר ההדמיה ביוטיוב
ככל שהמצלמה מתקרבת לחור השחור, ומגיעה למהירויות קרובות יותר ויותר לזו של האור עצמו, הזוהר של דיסקת ההצטברות וכוכבי הרקע מתעצם באופן דומה לצליל של מכונית מרוץ מתקרבת. האור שלהם נראה בהיר ולבן יותר כאשר מסתכלים על כיוון הנסיעה.
המסע אל אופק האירועים
ההדמיות מתחילות כשהמצלמה ממוקמת במרחק של כמעט 400 מיליון מיילים (640 מיליון קילומטרים), כשהחור השחור ממלא במהירות את הנוף. לאורך הדרך, הדיסקה של החור השחור, טבעות הפוטון ושמי הלילה מתעוותים יותר ויותר – ואפילו יוצרים תמונות מרובות כשהאור שלהם חוצה את המרחב-זמן המתעוות יותר ויותר.
בזמן אמת, לוקח למצלמה כ-3 שעות ליפול לאופק האירועים, והיא מבצעת כמעט שתי הקפות שלמות של 30 דקות לאורך הדרך. אבל לכל מי שמתבונן מרחוק, זה לעולם לא ממש יגיע לשם. ככל שהמרחב-זמן נעשה מעוות יותר ויותר קרוב לאופק, תמונת המצלמה הייתה מאטה ואז נדמה שהיא קופאת במקומה. זו הסיבה שאסטרונומים התייחסו במקור לחורים שחורים כאל “כוכבים קפואים”.
גורל בתוך אופק האירועים
באופק האירועים, אפילו המרחב-זמן עצמו זורם פנימה במהירות האור, המהירות הקוסמית המקסימלית האפשרית. ברגע שהם נמצאים בתוכו, גם המצלמה וגם המרחב-זמן שבו הוא נע דוהרים לעבר מרכז החור השחור – נקודה חד-ממדית שנקראת סינגולריות, שבה חוקי הפיזיקה כפי שאנו מכירים אותם מפסיקים לפעול.
“ברגע שהמצלמה חוצה את האופק, ההרס שלה על-ידי ספגטיפיקציה נמצא במרחק של 12.8 שניות בלבד”, אמר שניטמן. משם, זה רק 79,500 מיילים (128,000 קילומטרים) לסינגולריות. החלק האחרון של המסע מסתיים כהרף עין.
השלכות תיאורטיות של התרחבות הזמן
בתרחיש החלופי, המצלמה מסתובבת קרוב לאופק האירועים אך היא לעולם אינה חוצה ובורחת למקום מבטחים. אם אסטרונאוטית הייתה מטיסה חללית בטיסה הלוך ושוב של 6 שעות בזמן שעמיתיה על ספינת האם היו רחוקים מהחור השחור, היא הייתה חוזרת צעירה ב-36 דקות מעמיתיה. הסיבה לכך היא שהזמן עובר לאט יותר ליד מקור כבידה חזק וכאשר הוא נע קרוב למהירות האור.
“המצב הזה יכול להיות קיצוני עוד יותר”, ציין שניטמן. “אם החור השחור היה מסתובב במהירות, כמו זה שהוצג בסרט ‘בין כוכבים’ מ-2014, היא הייתה חוזרת צעירה בשנים רבות מחבריה לספינה”.
עוד בנושא באתר הידען:
תגובה אחת
נאסא כבר דומה לסרטי מלחמת הכוכבים…