Obecné předpoklady o tom, co se stane, když nějaký předmět spadne do černé díry, již máme. Nemůžeme sice přímo ověřit, co se děje za tzv. horizontem událostí, což je hranice, od níž kvůli gravitaci neunikne do vesmírného prostoru ani foton, ale můžeme to nasimulovat.
A přesně takovou simulaci, která ukazuje, co by viděl případný pozorovatel padající do černé díry, nyní zveřejnila NASA. Simulace ukazuje pád do černé díry více než čtyřmilionkrát hmotnější, než je Slunce. To je i parametr shodný s černou dírou Sagittarius A* (Sgr A*), která se nachází uprostřed Mléčné dráhy.
Astronomové ukázali „snímek“ masivní černé díry uprostřed naší galaxie |
Simulovaný horizont událostí černé díry se rozprostírá na vzdálenost asi 16 milionů mil (25 milionů kilometrů), což je téměř pětina vzdálenosti Země od Slunce. Je obklopen plochým vířícím oblakem horkého žhavého plynu, který se nazývá akreční disk a pro pozorovatele může sloužit jako orientační bod během pádu. Vidět jsou i zářící struktury zvané fotonové prstence, které se vytvářejí blíže k černé díře ze světla, které kolem ní jednou nebo vícekrát oběhlo. Scénu doplňuje pozadí hvězdné oblohy, jak ji vidíme ze Země.
Simulovaný pohled kamerou začíná ve vzdálenosti témě 640 milionů kilometrů, přičemž černá díra rychle vyplňuje zorné pole. Zajímavé je sledovat, jak se během cesty disk černé díry, fotonové prstence a noční obloha stále více deformují – a dokonce vytvářejí vícenásobné obrazy, jak jejich světlo prochází stále více pokřiveným časoprostorem.
Ve videu je vidět, že když se kamera přibližuje k černé díře a dosahuje rychlostí, které se stále více blíží rychlosti světla, záře z akrečního disku a hvězd v pozadí se zesiluje, podobně jako se zesiluje zvuk přijíždějícího závodního auta. Jejich světlo se při pohledu ve směru pohybu zdá být jasnější a více bílé.
Jak se časoprostor blíže k horizontu stále více deformuje, obraz kamery se zpomaluje a pak se zdá, že se zastaví těsně před horizontem. Proto astronomové původně označovali černé díry jako „zamrzlé hvězdy“. Na horizontu událostí dokonce samotný časoprostor plyne dovnitř rychlostí světla, což je mezní kosmická rychlost. Následně se kamera i časoprostor, ve kterém se pohybuje, řítí ke středu černé díry – jednorozměrnému bodu zvanému singularita, kde přestávají platit fyzikální zákony, jak je známe.
Jakmile kamera překročí horizont, dojde k jejímu zničení za pouhých 12,8 sekundy. Odtud je to k singularitě už jen 128 tisíc kilometrů.
Špagetizovaný astronaut
„Simuloval jsem dva různé scénáře: jeden, kdy kamera – náhrada za odvážného astronauta – jen těsně mine horizont událostí a vystřelí zpět, a druhý, kdy hranici překročí a zpečetí svůj osud,“ popisuje svou práci Jeremy Schnittman, astrofyzik z Goddardova střediska vesmírných letů NASA, který vizualizace vytvořil. Vytvořená simulace umožňuje i 360° pohled během letu.
Případný astronaut by samozřejmě pád do černé díry, stejně jako kamera, nepřežil a zahynul by jednou z nebolestivějších smrtí ve vesmíru. Protože by se začal působením gravitačních sil natahovat. To astronomové nazývají špagetizací a dochází k ní proto, že gravitační síla na konci objektu blíže k černé díře je mnohem silnější než na druhém konci. Dopadající objekty se tak natahují jako nudle.
„Pokud máte na výběr, chcete spadnout do supermasivní černé díry. Hvězdné černé díry, které obsahují až kolem 30 hmotností Slunce, mají mnohem menší horizonty událostí a silnější slapové síly, které mohou roztrhat blížící se objekty dříve, než se dostanou k horizontu,“ vysvětlil Schnittman.
Práce na tomto projektu zabrala superpočítači, který využíval pouhých 0,3 % kapacity 129 tisíc procesorů, zhruba pět dní. Pokud by někdo chtěl tuto úlohu pustit na běžném systému, kterým disponují notebooky, čekal by na výsledek jednu dekádu.
Černá díra je vesmírný objekt s tak silnou gravitací, že pohlcuje vše včetně světla. Může vzniknout kolapsem velké hvězdy, která se zhroutí a její gravitace se obrovsky zvýší, nebo shromažďováním hmoty, jejíž gravitační pole postupně roste a začíná pohlcovat vše.