NASA veröffentlicht Animation eines Sturzes in ein schwarzes Loch zur Feier der Woche der schwarzen Löcher

Anlässlich des Starts der Woche der Schwarzen Löcher am Montag, den 6. Mai, hat die NASA mit Hilfe eines Supercomputers eine Visualisierung erstellt, die den Betrachter auf eine einfache Reise durch den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs mitnimmt.

Der Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs ist die ultimative physikalische Grenze, an der selbst Licht der starken Gravitationskraft nicht entkommen kann und an der Informationen über das, was im Inneren passiert, verloren gehen.

Dieser Horizont, der durch einen goldenen Ring um den Kern des Schwarzen Lochs dargestellt wird, markiert die ultimative Schwelle, jenseits derer es für einen externen Beobachter unmöglich ist, irgendwelche Informationen zu erhalten.

Er hat auch ein anderes simuliertes Modell veröffentlicht, in dem wir uns in einer Umlaufbahn um diesen Ereignishorizont befinden, eine wunderbare Sache, die unsere Wahrnehmung von Zeit und Raum auf die Probe stellt.

Sturz in den Schlund eines schwarzen Lochs

Der Protagonist der NASA-Simulation ist ein Schwarzes Loch mit einer kolossalen Masse, etwa 4,3 Millionen Mal so groß wie die der Sonne. Damit ähnelt es dem Sagittarius A* (Sgr A*), dem gigantischen Schwarzen Loch im Zentrum unserer Milchstraßengalaxie.

Allerdings gibt es noch größere supermassereiche Schwarze Löcher, einige mit Massen von mehr als Milliarden von Sonnen. Interessanterweise wenn man sich ein schwarzes Loch aussuchen müsste, um hineinzufallen, wäre ein größeres vorzuziehen.

Das liegt daran, dass Schwarze Löcher mit Sternmassen, die bis zu 30-mal so groß sind wie die Sonne, kleinere Ereignishorizonte und verheerende Gezeitenkräfte haben, die in der Lage sind, alles zu zerstören, noch bevor es den Horizont erreicht.

Mathematik und Physik

Durch die Simulation dieser komplexen Phänomene kann die abstrakte Mathematik der Relativitätstheorie im Kontext des greifbaren Universums verständlich gemacht werden.

Deshalb hat die NASA zwei verschiedene Szenarien entworfen: eines, in dem eine Kamera anstelle eines mutigen Astronauten den Ereignishorizont nur knapp verfehlt und hinausgeschleudert wird, und ein anderes, in dem sie diese Grenze überschreitet und damit ihr Schicksal besiegelt.

Wenn wir uns dem Kern des Schwarzen Lochs nähern, der Singularität, verstärken sich die Gravitationskräfte so sehr, dass jedes Objekt gedehnt und gestaucht wird, bis es zerfällt, ein Phänomen, das als "Spaghettifizierung" bekannt ist. Dieser Prozess wäre für jeden Menschen tödlich.

Die Masse eines Schwarzen Lochs bestimmt den Abstand zwischen seinem Ereignishorizont und der Singularität. In einem supermassiven Schwarzen Loch könnte ein Astronaut den Ereignishorizont durchqueren, ohne sofort sein Ende zu finden.

Die Simulation

Das Video führt uns aus einer Entfernung von 640 Millionen Kilometern mit nahezu Lichtgeschwindigkeit auf das supermassive Schwarze Loch zu. Je näher wir kommen, desto intensiver wird das Licht der umgebenden Materie.

Wenn wir uns nähern, ändert sich die Perspektive der Sterne dramatisch aufgrund der gravitativen Verzerrung der Raumzeit, die durch das Schwarze Loch verursacht wird. In seiner Nähe dreht sich ein Ring aus Licht rasend schnell, eine Folge der extremen Krümmung des Raums.

Bevor wir den Ereignishorizont und den Photonenring erreichen, treffen wir auf eine Akkretionsscheibe, eine Wolke aus heißem Gas, die dem Schwarzen Loch als Nahrung und als Referenz auf unserer Reise dient.

Der Ereignishorizont dieses supermassiven Schwarzen Lochs hat einen Durchmesser von etwa 25 Millionen Kilometern, was etwa 17 % der Entfernung zwischen Erde und Sonne entspricht.

¿Tiempo infinito ?

Nach etwa 3 Stunden und 30 Minuten, während zweier Umläufe um das Schwarze Loch, erreichen wir seinen Ereignishorizont. Dies ist der letzte Punkt, der für einen externen Beobachter sichtbar ist und an dem unser Bild für immer in der Zeit eingefroren wäre.

Wenn wir den Ereignishorizont überschreiten, bewegen wir uns unaufhaltsam auf die zentrale Singularität des Schwarzen Lochs zu, einen Punkt unendlicher Dichte, an dem die Gesetze der Physik, wie wir sie kennen, zusammenbrechen.

Doch wir werden diesen Punkt nie erreichen. Nur 12,8 Sekunden nach dem Überschreiten des Horizonts sind wir und unsere Kamera verschmort, noch 128.000 Kilometer von der Singularität entfernt.

Es gibt auch die Möglichkeit, nicht in den Abgrund des Schwarzen Lochs zu tauchen, sondern sich nur seinem Ereignishorizont zu nähern, ohne ihn zu durchqueren. Nach einer sechsstündigen Reise stellen wir bei unserer Rückkehr fest, dass durch den Einfluss des supermassiven Schwarzen Lochs unsere Mit-Astronauten etwa 36 Minuten länger gealtert sind als wir.

Modernste Technologie

Diese Simulationen, die uns durch den nahen Weltraum zum Schwarzen Loch führen und seinen Horizont überfliegen, wurden vom Supercomputer Discover im Climate Simulation Center der NASA erstellt.

Dieses leistungsstarke Rechensystem erzeugt nicht weniger als 10 Terabyte an Daten, was die NASA mit der Hälfte des Inhalts der Library of Congress vergleicht.

Der Prozess bei Discover dauerte fünf Tage und beanspruchte 0,35 % der 129.000 Prozessoren. Im Vergleich dazu würde ein Standard-Laptop ein Jahrzehnt brauchen, um entsprechende Simulationen durchzuführen.

So wie der Ereignishorizont die Grenzen eines supermassiven Schwarzen Lochs definiert, bildeten diese faszinierenden Simulationen den Auftakt zu einer fünftägigen Odyssee während der Black Hole Week, einer Erfahrung, die unseren Horizont auf höchst bereichernde Weise erweiterte und formte.