Des simulateurs d’animation de la NASA tombant dans un trou noir

La NASA a produit une vidéo époustouflante simulant ce qu’elle ressentirait si vous plongiez dans un trou noir.

Il est basé sur la compréhension des effets gravitationnels autour de ces mystérieux objets puissants.

Regardez la vidéo ci-dessous :

“Les gens posent souvent des questions à ce sujet, et simuler ces processus difficiles à imaginer m’aide à relier les mathématiques de la relativité aux conséquences réelles dans l’univers réel”, explique Jeremy Schnittman, l’astrophysicien du Goddard Space Flight Center de la NASA qui a créé les visualisations.

Exercice de théorie

Personne n’a jamais été dans un trou noir, c’est pourquoi les visualisations sont basées sur notre connaissance de la gravité expliquée par la théorie de la relativité générale d’Einstein. Jusqu’en 2019, nous n’avions même jamais pu en prendre une en photo. Et il est peu probable que nous atteignions un trou noir de sitôt – le plus proche, Gaia BH1, se trouvant à 1 500 années-lumière.

La simulation montre clairement que de toute façon, on ne voudrait pas s’approcher trop près.

“J’ai donc simulé deux scénarios différents : un dans lequel une caméra – un remplaçant pour un astronaute audacieux – rate de peu l’horizon des événements et recule, et un autre dans lequel elle franchit la frontière, scellant son destin”, explique Schnittman.

La vidéo ci-dessous montre le deuxième scénario.

Dans le rôle principal se trouve un trou noir supermassif d’une masse 4,3 millions de fois supérieure à celle de notre Soleil, soit la même taille que le géant au centre de notre galaxie. Son horizon des événements – le point auquel même la lumière ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle du trou noir – se trouve à environ 25 millions de kilomètres du trou noir. Cela représente environ un sixième de la distance entre la Terre et le Soleil.

Autour du trou noir se trouve un disque d’accrétion – un nuage tourbillonnant de gaz chaud. À mesure que la caméra se rapproche du trou noir, des anneaux de photons apparaissent, formés par la lumière qui a tourné autour de l’objet une ou plusieurs fois.

Machine à pâtes cosmique

Curieusement, Schnittman dit que ce sont les petits trous noirs qu’il faut surveiller.

« Si vous avez le choix, vous voulez tomber dans un trou noir supermassif. Les trous noirs de masse stellaire, qui contiennent jusqu’à environ 30 masses solaires, possèdent des horizons d’événements beaucoup plus petits et des forces de marée plus fortes, qui peuvent déchirer les objets qui s’approchent avant qu’ils n’atteignent l’horizon.

Ce processus reçoit le nom splendide de « spaghettification ». Cela se produit parce que l’attraction gravitationnelle exercée à l’extrémité d’un objet la plus proche du trou noir est beaucoup plus forte qu’à l’autre extrémité. En conséquence, un objet tombant vers le trou noir s’étire comme des spaghettis.

Les vidéos démarrent alors que la caméra se trouve à près de 640 millions de km du trou noir. La simulation accélérée prendrait 3 heures en temps réel.

Tout se termine très vite une fois l’horizon des événements franchi.

“Une fois que la caméra traverse l’horizon, sa destruction par spaghettification ne prend que 12,8 secondes”, explique Schnittman.

Dans le scénario où la caméra survit après avoir rebondi sur l’horizon des événements, des choses étranges se produisent également avec le temps. Si la caméra était pilotée par un caméraman, ils reviendraient vers leurs camarades astronautes qui auraient vieilli 36 minutes de plus par rapport au caméraman. En effet, le temps s’écoule plus lentement dans l’extrême gravité autour d’un trou noir.

Cauchemar informatique

Créer les visualisations était une tâche en soi.

Pour produire la simulation, Schnittman s’est associé à son collègue scientifique de Goddard, Brian Powell, et a utilisé le supercalculateur Discover de la NASA.

Le projet nécessitait environ 10 téraoctets de données et a duré environ 5 jours, en utilisant seulement 0,3 % des 129 000 processeurs de Discover. Exécuter la même simulation sur un ordinateur portable standard aurait pris plus de 10 ans.

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