美國(guó)宇航局令人驚嘆的新模擬將您送入黑洞

自從我們第一次了解這個(gè)問(wèn)題以來(lái)，這個(gè)問(wèn)題就一直困擾著人類(lèi)黑洞一個(gè)多世紀(jì)前： 跌入不歸路到底是什么感覺(jué)？

我們?nèi)匀粵](méi)有答案，但根據(jù)目前的數(shù)據(jù)，新的超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬是我們最好的猜測(cè)。

“人們經(jīng)常問(wèn)這個(gè)問(wèn)題，模擬這些難以想象的過(guò)程有助于我將相對(duì)論的數(shù)學(xué)與真實(shí)宇宙中的實(shí)際結(jié)果聯(lián)系起來(lái)。天體物理學(xué)家杰里米·施尼特曼（Jeremy Schnittman）說(shuō)美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心。

“所以我模擬了兩種不同的場(chǎng)景，一種是相機(jī)——一個(gè)大膽的宇航員的替身——只是錯(cuò)過(guò)了事件視界，彈弓又回來(lái)了，另一個(gè)是它越過(guò)邊界，決定了它的命運(yùn)。

不可知就像我們好奇心飛蛾的火焰，而黑洞很可能是不可知的典型代表。形成從核心巨大的死星在自身引力下坍縮，它們的密度如此之大，以至于它們的物質(zhì)被壓縮成一個(gè)目前無(wú)法用物理學(xué)描述的空間。

然而，這種壓縮的一個(gè)結(jié)果是事件視界;一個(gè)大致呈球形的邊界，重力的拉力如此之大，以至于即使是光速也不足以達(dá)到逃逸速度。

這意味著我們無(wú)法知道事件視界之外的東西。光是我們用來(lái)探測(cè)宇宙的主要工具。如果我們看不到里面的光黑洞，我們只是...分不清那里有什么。

即使在理論上，我們遇到悖論從觀察者的角度來(lái)看，信息既保存在事件視界上，又從越過(guò)邊界的物體的角度永遠(yuǎn)鎖定。

然而，根據(jù)光和物質(zhì)在黑洞周?chē)囊苿?dòng)方式，我們所知道的是，事件視界周?chē)囊顟B(tài)絕對(duì)是香蕉。在某些情況下，任何冒險(xiǎn)太近的東西都會(huì)被所涉及的力的極端拉到原子上。發(fā)生這種情況的確切時(shí)間點(diǎn)取決于所涉及的黑洞的質(zhì)量——恒星質(zhì)量，或質(zhì)量高達(dá)100個(gè)左右的太陽(yáng);或超大質(zhì)量，數(shù)百萬(wàn)到數(shù)十億太陽(yáng)質(zhì)量。

“如果你有選擇，你想掉進(jìn)一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，”Schnittman說(shuō).

“恒星質(zhì)量的黑洞包含多達(dá)30個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，具有更小的事件視界和更強(qiáng)的潮汐力，可以在接近的物體到達(dá)地平線之前撕裂它們。

近年來(lái)令人難以置信的突破為我們提供了關(guān)于黑洞周?chē)臻g的大量數(shù)據(jù)。超大質(zhì)量黑洞M87*和射手座 A*，分別位于星系M87和我們自己的星系中心，是驚人的直接成像活動(dòng)的主題。當(dāng)然，黑洞本身仍然是看不見(jiàn)的，但每個(gè)黑洞周?chē)v、發(fā)光的物質(zhì)云發(fā)出的光讓我們對(duì)引力環(huán)境有了前所未有的了解。

Schnittman，他制作了美國(guó)宇航局的幾個(gè)黑洞模擬，他的新黑洞基于一個(gè)與人馬座A*非常相似的超大質(zhì)量黑洞。他從一個(gè)質(zhì)量相當(dāng)于約430萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)的黑洞開(kāi)始，并與同樣來(lái)自戈達(dá)德的數(shù)據(jù)科學(xué)家布萊恩·鮑威爾（Brian Powell）一起，將他們的數(shù)據(jù)輸入到美國(guó)宇航局的發(fā)現(xiàn)超級(jí)計(jì)算機(jī)中。

在運(yùn)行了五天后，該程序產(chǎn)生了10TB的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們用這些數(shù)據(jù)制作了幾個(gè)視頻，記錄了掉入超大質(zhì)量黑洞的感覺(jué)。在一臺(tái)典型的筆記本電腦上，這將需要 10 年的時(shí)間。

模擬相機(jī)從距離黑洞約6.4億公里（4億英里）處開(kāi)始，然后進(jìn)入。當(dāng)它接近時(shí)，黑洞周?chē)奈镔|(zhì)盤(pán)和稱(chēng)為光子環(huán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得更加清晰。

這些元素和時(shí)空，隨著相機(jī)的靠近而變得更加扭曲。最后，這次飛行在黑洞軌道上運(yùn)行了近兩個(gè)軌道，然后墜落到事件視界之外，并在12.8秒后被意大利面條化。

在另一個(gè)版本中，相機(jī)轉(zhuǎn)向靠近黑洞，然后逃離引力并飛走。

如果認(rèn)為在某個(gè)時(shí)候，我們可能會(huì)更多地了解事件視界之外的環(huán)境，那就太好了。與此同時(shí)，我們可以體驗(yàn)到在其周邊存在的古怪的時(shí)空滑稽動(dòng)作——所有這些都來(lái)自我們自己家鄉(xiāng)的安全星球。

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