A NASA Goddard Űrközpontjának Discover nevű szuperszámítógépe általában olyan, a hétköznapi életünk szempontjából fontos munkát végez, mint az éghajlatváltozással kapcsolatos számítások. Azonban nemrégiben egy sokakat érdeklő lehetőséget mutattak be segítségével, Jeremy Schnittman asztrofizikus jóvoltából – olvasható az ng.24.hu oldalán.
„Az emberek gyakran kérdeznek erről, és ezeket a nehezen elképzelhető folyamatokat szimulálni azt is jelenti számomra, hogy összeköttetést teremthetek a relativitás matematikája és a valódi Univerzumban létrejött következményei közt” – magyarázta a kutató.
A szimulációk számításai során tíz terabájt adat keletkezett, ez az USA Kongresszusi Könyvtárában lévő minden könyv és szöveges adat fele nagyjából. A szuperszámítógép 129 ezer processzora teljes kapacitásának 0,3 százaléka volt hozzá szükséges (vagyis nem kell megijedni, a kutatók „játéka” nem vont el értékes erőforrásokat a komolyabb feladatoktól), és öt nap alatt született meg a végeredmény. Egy átlagos laptoppal ugyanez nagyjából egy évtizedet vett volna igénybe.
A szimulációban a Tejútrendszer szupernagy tömegű központi fekete lyuka szolgált főszereplőül, amely a Nap tömegének mintegy 4,3 milliószorosa. A sokkal kisebb, maximum 30 naptömegnyi csillag eredetű fekete lyukak eseményhorizontja is jóval kisebb, ám sokkal erősebbek az ott fellépő árapályerők, így ezek a közeledő tárgyat már azelőtt széttépnék, hogy a tárgy elérhetné az eseményhorizontot. Ez annak köszönhető, hogy az objektum eseményhorizonthoz közelebb eső végére sokkal erősebb vonzást gyakorol a lyuk gravitációja, mint a másik végére – ezt nevezzük spagettifikációnak, vagyis spagettivé nyúlásnak.
A szimulációban látott fekete lyuk eseményhorizontja mintegy 25 millió kilométer átmérőjű (ez a Nap–Föld távolság 17 százaléka), amelyet a lapos akkréciós korong világító, forró, örvénylő gázai vesznek körbe – a videóban ez szolgál referenciaként. Ugyanezt a célt szolgálják a beljebb látható fotongyűrűk is, amelyek szintén világítanak. Ezeket az a fény hozza létre, amely már egyszer vagy többször is megkerülte a fekete lyukat. A videó hátteréül a Földről látható éjszakai égbolt szolgál.
A szimulációt bemutató kamera 640 millió kilométeres távolságból indul, és miközben megközelíti a fekete lyukat, az akkréciós korong és a fotongyűrű is számos torzuláson esik át, a háttér égbolt látványával együtt. A valóságban a kamerának három órára lenne szüksége ahhoz, hogy elérje az eseményhorizontot, és közben kétszer megkerülné a fekete lyukat.
Azonban egy távoli megfigyelő számára a folyamat megállna, vagyis úgy látszana, mintha a kamera sosem érne el az eseményhorizonthoz, a közeledése során fokozatosan belassulna, majd a külső szemlélő számára megállna, mintegy belefagyva az időbe.
Az eseményhorizontot átlépve a kamera az őt magában foglaló téridővel együtt, fénysebességgel a fekete lyuk középpontja felé tart. Ott található az a pont, amelyet szingularitásnak nevezünk, és ahol az általunk ismert fizikai törvények megszűnnek. Amint a kamera átlépte az eseményhorizontot, innentől már csupán 12,8 másodpercre van szüksége ahhoz, hogy eljusson a 128 ezer kilométerre lévő szingularitáshoz.
A másik változatban a kamera elkerüli az eseményhorizontot, és szerencsésen távozik annak közelségéből. Ha nem egy kamera, hanem egy űrhajós tenné meg ezt az utat, akkor a kiindulási ponton várakozó űrhajóstársaihoz képest, a hatórás utat követően 36 perccel fiatalabban térne vissza hozzájuk.
Ennek az oka az, hogy az erős gravitációforrás közelében a fénysebességhez közeli tempóban mozogva lassabban telik az idő. „A helyzet még szélsőségesebb is lehetne” – tette hozzá Schnittman. „Ha a fekete lyuk gyorsan forogna, akkor az Interstellar című, 2014-es filmben látotthoz hasonlóan, a kollégáihoz képest több évvel fiatalabban térhetne vissza az űrhajós.”
A videó az alábbi linken tekinthető meg: https://svs.gsfc.nasa.gov/14576
