Vous êtes-vous déjà demandé ce qui se passe lorsque vous tombez dans un trou noir? Désormais, grâce à une nouvelle visualisation immersive produite sur un superordinateur de la NASA, les spectateurs peut plonger dans l’horizon des événementss, le point de non-retour d’un trou noir.
Dans cette visualisation d’un vol vers un trou noir supermassif, les points forts sont bon nombre des caractéristiques fascinantes produites par les effets de la relativité générale en route.
Produit en un supercalculateur de la NASAla simulation suit une caméra alors qu’elle s’approche, tourne brièvement, puis traverse l’horizon des événements, le point de non-retour, d’un monstrueux trou noir très similaire à celui au centre de notre galaxie.
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« Les gens posent souvent des questions à ce sujet, et simuler ces processus difficiles à imaginer “Cela m’aide à relier les mathématiques de la relativité aux conséquences du monde réel dans l’univers réel”, a déclaré Jeremy Schnittman, astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, qui a créé les visualisations.
“J’ai donc simulé deux scénarios différents, l’un dans lequel une caméra, substitut d’un astronaute audacieux, rate de peu l’horizon des événements et rebondit vers l’extérieur, et un autre dans lequel elle franchit la frontière, scellant ainsi son destin.”
Jérémy Schnittman
Le Les visualisations sont disponibles sous plusieurs formes. Les vidéos explicatives font office de guides touristiques, éclairant les effets étranges de la théorie de la relativité générale d’Einstein.
Le Les versions à 360 degrés des vidéos permettent aux spectateurs de regarder autour d’eux pendant le voyage, tandis que d’autres jouent de manière linéaire.
Pour créer les visualisations, Schnittman s’est associé au scientifique de Goddard, Brian Powell, et a utilisé le supercalculateur Discover du Climate Simulation Center de la NASA.
Le projet généré autour 10 téraoctets de données, équivalant à environ la moitié du contenu textuel estimé de la Bibliothèque du Congrès, et a pris environ 5 jours d’exécution sur seulement 0,3 % des 129 000 processeurs de Discover. Le même résultat prendrait plus d’une décennie sur un ordinateur portable classique.
Qu’est-ce que ça ferait de tomber dans un trou noir ?
La Recréation par la NASA d’un trou noir supermassif avec 4,3 millions de fois la masse de notre Soleil, équivalente au monstre situé au centre de notre galaxie, la Voie Lactée.
“Si vous avez le choix, vous voulez tomber dans un trou noir supermassif”, a expliqué Schnittman. “Les trous noirs de masse stellairequi contiennent jusqu’à environ 30 masses solaires, ont des horizons d’événements beaucoup plus petits et des forces de marée plus fortes, qui peuvent déchirer les objets qui s’approchent avant d’atteindre l’horizon.
Cela se produit parce que l’attraction gravitationnelle à l’extrémité d’un objet plus proche du trou noir est beaucoup plus fort qu’à l’autre extrémité. Les objets qui tombent s’étirent comme des nouilles, un processus que les astrophysiciens appellent la spaghettification.
L’horizon des événements du trou noir simulé s’étend sur environ 25 millions de kilomètressoit environ 17 % de la distance entre la Terre et le Soleil. Un nuage plat et rotatif de gaz chaud et incandescent appelé disque d’accrétion l’entoure et sert de référence visuelle pendant la chute.
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Ils font aussistructures lumineuses appelées anneaux photoniques, qui se forment plus près du trou noir à partir de la lumière qui a tourné une ou plusieurs fois. Un fond de ciel étoilé vu de la Terre complète la scène.
Alors que la caméra s’approche du trou noir, atteignant des vitesses de plus en plus proches de celle de la lumière elle-même, la luminosité du disque d’accrétion et des étoiles de fond est amplifiée de la même manière que le son d’une voiture de course qui approche augmente en tonalité. Sa lumière apparaît plus brillante et plus blanche lorsque l’on regarde dans le sens du déplacement.
Le Vl’idée commence avec la caméra située à près de 640 millions de kilomètres, avec le trou noir remplissant rapidement la vue. En cours de route, le disque du trou noir, les anneaux photoniques et le ciel nocturne sont de plus en plus déformés, formant même de multiples images à mesure que sa lumière traverse un espace-temps de plus en plus déformé.
En temps réel, il faut environ 3 heures à la caméra pour tomber à l’horizon des événements, exécutant près de deux orbites complètes de 30 minutes de trajet. Mais pour quiconque regarde de loin, cela n’arrivera jamais complètement. À mesure que l’espace-temps se déforme de plus en plus près de l’horizon, l’image de la caméra ralentirait puis semblerait se figer juste avant d’arriver. C’est pourquoi les astronomes appelaient à l’origine les trous noirs des « étoiles gelées ».
Dans l’horizon des événements, même l’espace-temps s’écoule 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 se précipitent vers le centre du trou noir, un point unidimensionnel appelé singularité, où les lois de la physique telles que nous les connaissons cessent de fonctionner.
“Une fois que la caméra traverse l’horizon, sa destruction spaghettifiée est tout simplement 12,8 secondes» a déclaré Schnittman. De là, il ne reste plus que 128 mille kilomètres, jusqu’à la singularité. Cette dernière étape du voyage dure un clin d’œil.
Voyage où vous pourrez sortir du trou noir
Dans le scénario alternatif recréé par la NASA, la caméra orbite près de l’horizon des événements mais ne le traverse jamais et s’échappe. Si un astronaute volait à bord d’un vaisseau spatial lors de ce voyage aller-retour de 6 heures pendant que ses collègues du vaisseau mère restaient à l’écart du trou noir, il reviendrait 36 minutes plus jeune que ses collègues.
C’est parce que le temps passe plus lentement à proximité d’une forte source gravitationnelle et quand il se rapproche de la vitesse de la lumière.
“Cette situation pourrait être encore plus extrême”, a déclaré Schnittman. “Si le trou noir tournait rapidement, comme celui montré dans le film “Interstellar” de 2014, l’astronaute Je reviendrais plusieurs années plus jeune que ses coéquipiers.
