Суперкомпьютер смоделировал падение в черную дыру: невероятное видео

Учёные Центра Годдарда создали визуализацию на суперкомпьютере Discover в Центре моделирования климата NASA. На обычном ноутбуке такая работа заняла бы десять лет.

Астрофизик Джереми Шниттман из Центра космических полетов NASA имени Годдарда уже создавал несколько симуляций черных дыр для NASA. Но в своей новой работе он сделал кое-что совершенно невообразимое. Учёный решил ответить на вопрос, которым нет-нет, но задаётся человечество с трепетом и страхом: каково это – пересечь горизонт событий и «нырнуть» в чёрную дыру? Точного ответа у нас нет, но новая симуляция — это лучшая версия, основанная на современных данных и сделанная с помощью суперкомпьютера. 

Шниттман взял за основу сверхмассивную черную дыру, очень похожую на Стрелец А* – чёрную дыру, которая находится в центре нашей Галактики. Таким образом, пунктом назначения в видео стала сверхмассивная чёрная дыра массой 4,3 миллиона Солнц. Чтобы упростить сложные расчеты, черная дыра на видео не вращается.  

Моделируемый в этой симуляции горизонт событий чёрной дыры охватывает около 25 миллионов километров – примерно 17% расстояния от Земли до Солнца. Чёрную дыру окружает плоский обруч светящегося газа — аккреционный диск, который может служить ориентиром во время «падения». 

Симуляция начинается примерно в 640 миллионах километров от черной дыры и движется к ней. По мере приближения диск материала вокруг черной дыры и внутренняя структура, известная как фотонное кольцо, становятся более четкими.

Затем скорость становится всё более близкой к световой. Свечение аккреционного диска и звёзд на заднем плане усиливается, а свет звёзд кажется ярче, если смотреть в направлении движения. Горизонт событий черной дыры, фотонные кольца и небо над ним становятся более искаженными, и даже образуют множественные изображения, поскольку их свет пересекает всё более искаженное пространство-время.

Проект сгенерировал около 10 терабайт данных, что эквивалентно примерно половине всего текстового содержимого Библиотеки Конгресса США, и занял всего около 5 дней. 

Учёный смоделировал два разных сценария: первый вы видите в этой статье, а во втором 360-градусном видео камера (на месте которой мы можем представить смелого астронавта или даже себя) просто промахивается мимо горизонта событий и вылетает обратно. Его можно посмотреть здесь.