NASA最新研究：黑洞之旅的可视化突破

NASA最新研究：黑洞之旅的可视化突破

引用

nasa

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来源

1.

https://science.nasa.gov/universe/black-holes/types/

2.

https://science.nasa.gov/universe/black-holes/supermassive-black-holes/new-nasa-black-hole-visualization-takes-viewers-beyond-the-brink/

3.

https://science.nasa.gov/universe/black-holes/types/#stellar-mass

4.

https://science.nasa.gov/universe/black-holes/types/#intro

5.

https://www.jpl.nasa.gov/edu/resources/teachable-moment/telescopes-get-extraordinary-view-of-milky-ways-black-hole/

2024年5月，NASA发布了一项令人惊叹的黑洞可视化研究成果。通过超级计算机模拟，科学家们首次以沉浸式方式展现了穿越黑洞事件视界的全过程，让人类得以一窥宇宙中最神秘天体的内部世界。

这项研究由NASA戈达德太空飞行中心的天体物理学家杰里米·施尼特曼主导，使用了NASA气候模拟中心的超级计算机"Discover"。模拟对象是一个质量为太阳430万倍的超大质量黑洞，类似于位于银河系中心的黑洞。

研究团队通过超级计算机模拟了相机接近、环绕并最终穿越黑洞事件视界的过程。整个项目生成了约10TB的数据，相当于美国国会图书馆文本内容的一半。如果用普通笔记本电脑处理这些数据，需要超过十年的时间。

模拟展示了多个引人入胜的场景：当相机接近黑洞时，由于广义相对论效应，远处的星光被弯曲，形成了一个围绕黑洞的光环。在穿越事件视界的过程中，时间似乎变得缓慢，周围的空间被扭曲成奇特的形状。

虽然这项研究聚焦于超大质量黑洞，但恒星级黑洞作为宇宙中最常见的黑洞类型，同样值得我们关注。恒星级黑洞由大质量恒星（至少8倍太阳质量）在生命末期坍缩形成，其质量范围从几倍到数百倍太阳质量不等。

目前，科学家主要通过X射线双星系统来探测恒星级黑洞。当黑洞与伴星组成双星系统时，它会从伴星吸积物质，形成高温吸积盘并发出X射线。通过观测这些X射线，科学家已经在银河系中发现了约50个疑似或确认的恒星级黑洞。

这项可视化研究不仅让我们直观地理解黑洞的复杂结构，还为验证广义相对论提供了新的途径。通过对比模拟结果与实际观测数据，科学家可以更精确地测试爱因斯坦的理论在极端条件下的适用性。

此外，这项研究还揭示了一个有趣的现象：如果要选择一个黑洞进行"旅行"，超大质量黑洞可能是更好的选择。因为与质量较小的恒星级黑洞相比，超大质量黑洞具有更大的事件视界和更弱的潮汐力，可以避免物体在接近时被"面条化"（spaghettification）——即被引力差拉伸成细长的形状。

NASA的这项最新研究，不仅让我们对黑洞有了更直观的认识，也再次展示了人类探索宇宙奥秘的决心与能力。随着技术的进步，未来我们或许能揭示更多关于黑洞的未解之谜。