Die erstaunlichsten Dinge im Universum werden wir nie sehen oder erleben. Was wird zum Beispiel vor den Augen einer Person erscheinen, die in ein Schwarzes Loch fällt? Was tut sich jenseits des Ereignishorizonts auf? Es kann nur berechnet werden. Die Wissenschaftler ließen die Simulation laufen und der Computer lieferte Bilder.
Vier bedingte "Zonen" im Raum um das Schwarze Loch: Grün - sicher, in Gelb beginnen sich kreisförmige Bahnen zu verzerren, in Orange beginnt der Sturz in das Schwarze Loch, und es gibt kein Entrinnen aus dem roten
Eine spektakuläre Physikstudie zu Schwarzen Löchern von Andrew Hamilton und Gavin Polhemus. Sie zeichneten nicht nur ein imaginäres dreidimensionales Modell von Ereignissen, die am äußersten Rand eines Schwarzen Lochs und darüber hinaus in seinen Tiefen stattfinden, sondern schufen reale Bilder eines relativistischen Modells dieses Prozesses. Also, was ist am Horizont?
Aber zuerst sei daran erinnert, dass wir im Fall eines Schwarzen Lochs über den Ereignishorizont sprechen. Vereinfacht gesagt ist dies eine imaginäre Grenze, bis zu der wir Ereignisse noch sehen und zumindest theoretisch beeinflussen können, ab der aber Materie in ein schwarzes Loch zu fallen beginnt – und über die hinaus nichts, nicht einmal Licht, zurückkehren kann.
Ein Schwarzes Loch wird durch nur drei Parameter charakterisiert - Masse, Ladung und Spin. Sie gelten als vielleicht die "einfachsten" Objekte, viel einfacher als Sterne oder Planeten. Dadurch konnten beeindruckende Bilder entstehen: Für andere Körper sind ähnliche Berechnungen unmöglich. Und dann - in der Arbeit verwendeten Wissenschaftler die einfachste Form eines Schwarzen Lochs, das weder Ladung noch Spin hat. Die Geometrie des umgebenden Raums wird nur durch eine Sache bestimmt: die Masse eines kugelförmigen Schwarzen Lochs.
In diesem Raum können vier Zonen unterschieden werden (siehe Abbildung links). Die erste ist noch ziemlich sicher, in der die Kreisbahnen anderer Körper nicht verletzt werden und sie dort so lange bleiben können, wie sie wollen. Aber nehmen wir an, wir gehen weiter. Wir werden in die zweite Zone fallen, die Kreisbahnen sind hier instabil, und dann in die dritte, wo die Anziehungskraft des Schwarzen Lochs bereits alles in sich aufsaugt. Um in dieser Zone zu bleiben, müssen Sie die Motoren des Raumschiffs ständig laufen lassen. Sonst erwartet uns jenseits des Ereignishorizonts eine rote Zone – hier kommt nichts raus.
Aber diese Arbeit ist keinesfalls eine reine „Erholungsarbeit“, Wissenschaftler ziehen durchaus ernstzunehmende Schlüsse daraus. Solche Berechnungen helfen, besser zu verstehen, wie bekannte physikalische Gesetze in den unzugänglichen Tiefen von Schwarzen Löchern wirken und wie sie sich mit dem Durchgang durch den Ereignishorizont verändern.
Und der Rest - wir laden Sie ein, sich die Bilder anzusehen.
Bild eins
Top: Befindet sich ein helles Objekt hinter dem Schwarzen Loch, wird das Licht von ihm durch Gravitationslinsen stark abgelenkt, und nur der leuchtende Ring ist sichtbar uns vom Raumschiff. Bottom: Ein echtes Schwarzes Loch hat natürlich kein Gitter. Aber wenn wir es auf ein Loch auf dem Bildschirm unseres Raumschiffs projizieren, sehen wir beide Pole gleichzeitig - und das alles wegen der gleichen Linse.
Bild zwei
Top: In einer Entfernung von etwa dem 1,5-fachen Radius des Lochs befindet sich eine Photonenkugel, ein Bereich, in dem sich Lichtteilchen theoretisch auf einer konstanten Kreisbahn befinden können. In der Praxis bleiben sie dort nicht lange. Bottom: Wenn wir den Ereignishorizont überqueren, würden wir erwarten, das räumliche Gitter zu überqueren, das ihn visuell markiert. Aber nichts dergleichen: Der Horizont scheint in Teile geteilt zu sein und uns von oben und unten zu umarmen.
Drittes Bild
Top: Es wird allgemein angenommen, dass wir von nun an von Dunkelheit umgeben sein sollten. Aber nein: Der Sternenhimmel über uns bleibt, er schrumpft einfach rapide, als würde der Horizont immer höher steigen. Keine fantastischen Motoren werden uns jetzt retten. Bottom: Jetzt verwandeln wir uns in Spaghetti: Wir werden entlang der vertikalen Achse unglaublich gestreckt und entlang der horizontalen Achse zusammengedrückt. Dies ist eine Manifestation von Gezeitenkräften, die von einem inhomogenen Gravitationsfeld auf jedes ausgedehnte Objekt einwirken.
Bild vier
Top: Der Singularität im Herzen des Schwarzen Lochs näher kommen. Dieselben Gezeitenkräfte lassen den Rest des Universums wie einen dünnen Lichtstreifen aussehen. Die Strahlung über und unter dem Mittelband verschiebt sich merklich zur roten Seite und an den Seiten - zur blauen. Die Singularität selbst kann in keiner Weise gesehen werden: Alles Licht geht zu ihr und nichts - von ihr. Unten: Im Zentrum eines Schwarzen Lochs befindet sich der Punkt der Singularität, wo unsere Messungen unendlich gekrümmt sind und wo nichts mehr ist, keine Zeit, kein Raum.
