Vous êtes-vous déjà demandé ce qui se passe lorsque vous tombez dans un trou noir? Désormais, grâce à une nouvelle visualisation immersive réalisée sur un supercalculateur de NASAles spectateurs peuvent se plonger dans l’horizon des événements, point de non-retour d’un trou noir.
“Les gens me demandent souvent cela, et simuler ces processus difficiles à imaginer m’aide à relier les mathématiques de la relativité aux conséquences réelles dans l’univers réel.“, a déclaré Jeremy Schnittman, astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, qui a créé les visualisations. “J’ai donc simulé deux scénarios différents, l’un dans lequel une caméra – le remplaçant d’un astronaute audacieux – rate de peu l’horizon des événements et rebondit dessus, et l’autre dans lequel elle traverse la frontière, scellant ainsi son destin.
Les vues se présentent sous plusieurs formes. Les vidéos explicatives font office de guides touristiques, mettant en lumière les effets bizarres de la théorie de la relativité générale d’Einstein. Les versions rendues sous forme de vidéo à 360 degrés permettent aux spectateurs de regarder autour de eux pendant le voyage, tandis que d’autres s’affichent sous forme de cartes plates couvrant tout le ciel.
Pour créer les visualisations, Schnittman a collaboré avec son collègue scientifique de Goddard, Brian Powell, et a utilisé le Découvrez les supercalculateurs au Centre de simulation climatique de la NASA. Le projet a généré environ 10 téraoctets de données et a pris environ 5 jours pour fonctionner sur seulement 0,3 % des 129 000 processeurs de Discover. Le même exploit prendrait plus d’une décennie sur un ordinateur portable classique.
Le trou noir simulé
La destination est un un trou noir supermassif avec 4,3 millions de fois la masse de notre Soleil, équivalente au monstre situé au centre de la Voie Lactée. « Si vous avez le choix, vous aurez envie de tomber dans un trou noir supermassif« Schnittman a dit. “Les trous noirs de masse stellaire, qui contiennent jusqu’à environ 30 masses solaires, possèdent des horizons d’événements beaucoup plus petits et des forces de marée plus fortes, qui peuvent déchirer les objets qui s’approchent avant qu’ils n’atteignent l’horizon.
Cela se produit parce que l’attraction gravitationnelle exercée à l’extrémité d’un objet la plus proche du trou noir est beaucoup plus forte que celle exercée à l’autre extrémité. Les objets qui tombent s’étirent comme des spaghettis, un processus que les astrophysiciens appellent spaghettification.
L’horizon des événements du trou noir simulé s’étend sur environ 25 millions de kilomètres, soit environ 17 % de la distance entre la Terre et le Soleil. Un nuage plat et tourbillonnant de gaz chaud et incandescent, appelé disque d’accrétion, l’entoure et agit comme un visuel. référence à l’automne. Il en va de même pour les structures brillantes appelées anneaux de photons, qui se forment plus près du trou noir en raison de la lumière qui a tourné autour de lui une ou plusieurs fois. Un fond de ciel étoilé vu de la Terre complète la scène.
Les vidéos
À mesure que la caméra se rapproche du trou noir, atteignant des vitesses de plus en plus proches de celle de la lumière elle-même, la lueur du disque d’accrétion et des étoiles en arrière-plan est amplifiée de la même manière que le bruit d’une voiture venant en sens inverse augmente en tonalité. Leur lumière apparaît plus brillante et plus blanche lorsque l’on regarde dans le sens du déplacement.
Les vidéos commencent avec la caméra positionnée presque à À 640 millions de kilomètres, avec le trou noir remplissant rapidement la vue. En cours de route, le disque du trou noir, les anneaux de photons et le ciel nocturne se déforment de plus en plus et forment même de multiples images à mesure que leur lumière traverse un espace-temps de plus en plus déformé.
En temps réel, il faut environ 3 heures à la caméra pour atteindre l’horizon des événements, effectuant près de deux orbites complètes de 30 minutes en cours de route. Mais pour quiconque regarde de loin, il ne semblerait jamais être complètement arrivé. À mesure que l’espace-temps se déforme de plus en plus à mesure qu’il s’approche de l’horizon, l’image de la caméra ralentirait puis semblerait se figer juste avant de l’atteindre. C’est pourquoi les astronomes appelaient à l’origine les trous noirs des « étoiles gelées ».
À l’horizon des événements, l’espace-temps lui-même s’écoule également vers l’intérieur à la vitesse de la lumière, la limite de vitesse cosmique. Une fois à l’intérieur, la caméra et l’espace-temps dans lequel elle se déplace tombent vers le centre du trou noir, un point unidimensionnel appelé singularitéoù les lois de la physique telles que nous les connaissons cessent de s’appliquer.
“Une fois que la caméra traverse l’horizon, sa destruction par spaghettification n’est plus qu’à 12,8 secondes.« Schnittman a dit. De là, il ne reste que 128 000 kilomètres jusqu’à la singularité. Cette dernière étape du voyage se termine en un clin d’œil.
Dans le scénario alternatif, la caméra orbite près de l’horizon des événements mais ne le traverse jamais et s’enfuit pour se mettre en sécurité. Si un astronaute volait à bord d’un vaisseau spatial lors de ce voyage aller-retour de 6 heures tandis que ses collègues d’un vaisseau spatial parent restaient à l’écart du trou noir, il reviendrait 36 minutes plus jeune que ses collègues. En effet, le temps s’écoule plus lentement à proximité d’une forte source gravitationnelle et lorsqu’on se déplace à proximité de la vitesse de la lumière.
“Cette situation peut être encore plus extrême. »a noté Schnittman. “Si le trou noir tournait rapidement, comme celui montré dans le film “Interstellar” de 2014, il reviendrait plusieurs années plus jeune que ses camarades.”
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