Haben Sie sich jemals gefragt, was passiert, wenn Sie in eine dunkle Lücke stürzen? Dank einer modernen, immersiven Visualisierung, die auf einem NASA-Supercomputer erstellt wurde, können die Zuschauer nun in den Turnierhorizont stürzen, an den Punkt, an dem es kein Zurück mehr gibt.

„Wir alle streben danach, Daten darüber zu sammeln, und die Simulation dieser schwer vorstellbaren Prozesse hilft mir, die Mathematik der Relativitätstheorie mit tatsächlichen Konsequenzen im jeweiligen Universum zu verbinden“, sagte Jeremy Schnittman, Astrophysiker am Goddard Home Flight Center der NASA in Greenbelt , Maryland, der die Visualisierungen erstellt hat. „Also habe ich zwei völlig unterschiedliche Szenarien simuliert: eines, in dem eine Kamera – ein Ersatz für einen unerschrockenen Astronauten – den Turnierhorizont tatsächlich verfehlt und Schleudern austeilt, und eines, in dem sie die Grenze überschreitet und ihr Schicksal besiegelt.“

Die Visualisierungen wären möglicherweise in mehreren Formen zu finden. Erklärfilme fungieren als Reiseführer und beleuchten die besonderen Ergebnisse von Einsteins Gesamtidee der Relativitätstheorie. Variationen, die als 360-Grad-Filme gerendert werden, ermöglichen es den Zuschauern, sich während der gesamten Dauer des Ausflugs umzusehen, während andere als flache Himmelskarten abgespielt werden.

Um die Visualisierungen zusammenzustellen, tat sich Schnittman mit seinem Goddard-Wissenschaftler Brian Powell zusammen und trug den Peep-Supercomputer im NASA Center for Local Weather Simulation . Das Projekt generierte etwa 10 Terabyte an Daten – etwa die Hälfte des geschätzten Textmaterials in der Library of Congress – und dauerte etwa fünf Tage, wobei es tatsächlich 0,3 % der 129.000 Prozessoren von Peep nutzte. Die gleiche Leistung würde auf einem herkömmlichen Computer mehr als ein Jahrzehnt in Anspruch nehmen.

Das Ziel ist eine supermassive dunkle Lücke mit der 4,3-Millionen-fachen Masse unserer Sonne, genau wie das Monster im Zentrum unserer Milchgalaxie.

„Wann immer man die Wahl hat, ist es gut, in eine supermassive dunkle Lücke zu stürzen“, erklärte Schnittman. „Dunkle Löcher mit Sternmasse, die bis zu 30 Sonnenparzellen umfassen, weisen bekannte kleinere Turnierhorizonte und stärkere Gezeitenkräfte auf, die einfach auseinanderreißen und sich Objekten nähern können, bevor sie sich am Horizont ansammeln.“

Dies geschieht aus dem Grund, dass die Gravitationskraft auf die Pause eines Objekts in der Nähe der dunklen Lücke bekanntermaßen stärker ist als die auf die gegenüberliegende Pause. Einfallende Objekte dehnen sich wie Nudeln aus, ein Vorgang, den Astrophysiker als „Spaghettifizierung“ .

Der Turnierhorizont der simulierten dunklen Lücke erstreckt sich über etwa 16 Millionen Meilen (25 Millionen Kilometer) oder etwa 17 % der Lücke von der Erde zur Sonne. Eine flache, wirbelnde Wolke aus sengendem, glühendem Gas, eine sogenannte Akkretionsscheibe, umgibt sie und dient als visuelle Referenz für die Länge des Sturzes. Erstellen Sie daher leuchtende Strukturen, sogenannte Photonenringe, die sich der dunklen Lücke des Lichts nähern, das sie ein oder mehrere Male umkreist hat. Ein Hintergrund des von der Erde aus gesehenen Sternenhimmels rundet die Szene ab.

Während sich die Kamera der dunklen Lücke nähert und Geschwindigkeiten erreicht, die immer näher an die des Sonnenlichts heranreichen, wird das Leuchten der Akkretionsscheibe und der Hintergrundsterne auf der gleichen Karte verstärkt, da das Geräusch eines entgegenkommenden Rennwagens lauter wird. Ihr Licht scheint heller und weißer zu sein, wenn man in den Bewegungsablauf blickt.

Die Filme beginnen mit der Kamera, die fast 400 Millionen Meilen (640 Millionen Kilometer) entfernt ist, wobei die dunkle Lücke fast in der Gegenwart die Lücke füllt. Mit der Zeit werden die Scheibe der dunklen Lücke, die Photonenringe und der Nachthimmel immer stärker verzerrt – und es werden sogar mehrere Aufnahmen gemacht, während ihr Licht die immer stärker verzerrte Ortszeit durchquert.

In Echtzeit dauert es etwa drei Stunden, bis die Kamera den Turnierhorizont erreicht und dabei fast zwei insgesamt 30-minütige Umlaufbahnen durchführt. Aber für jemanden, der es aus der Ferne anstarrt, ist es durchaus möglich, dass sich dort kein einziger Salbei ansammelt. Da die Ortszeit immer näher am Horizont verzerrt wird, wird das Bild der Kamera ermüdend und scheint sachlich vor Angst erstarrt zu sein. Aus diesem Grund bezeichneten Astronomen vor allem dunkle Löcher als „gefrorene Sterne“.

Am Turnierhorizont fließt sogar die Ortszeit selbst durch die Bewegung des Sonnenscheins nach innen, die kosmische Bewegung begrenzt. Sobald es drin ist, bewegen sich sowohl die Kamera als auch die Ort-Zeit-Position, in der es intelligent ist, auf das Herz der dunklen Lücke zu – ein eindimensionaler Punkt, der Singularität und in dem die Gefängnisindikatoren der Physik, wie wir sie kennen, sowohl viel als auch charakteristisch sind .

„Sobald die Kamera den Horizont überquert, ist ihre Zerstörung durch Spaghettiifizierung tatsächlich 12,8 Sekunden entfernt“, sagte Schnittman. Von dort sind es nur noch 128.000 Kilometer bis zur Singularität. Diese verbleibende Etappe der Reise ist im Handumdrehen zu Ende.

Im Endeffekt kreist die Kamera um den Turnierhorizont herum, aber auf keinen Fall überquert sie die Grenze und entkommt in Sicherheit. Wenn eine Astronautin bei diesem sechsstündigen Weltraumausflug ein Raumschiff fliegen würde, während ihre Kollegen auf einem Mutterschiff in einiger Entfernung von der dunklen Lücke blieben, würde sie 36 Minuten jünger zurückkommen als ihre Kollegen. Das liegt daran, dass die Zeit in der Nähe einer festen Gravitationsquelle und in der Nähe von Sonnenlicht besonders langsam vergeht.

„Dieses Projekt wäre vielleicht noch heimeliger“, sagte Schnittman. „Wenn sich die dunkle Lücke nicht drehen würde, wie sie im Film ‚Interstellar‘ aus dem Jahr 2014 gezeigt wurde, wäre sie um Jahre jünger als ihre Schiffskameraden.“

NASA Space Technology Explore Extra