天文
NASA 超算模拟穿越黑洞之旅
黑洞的奥秘自人类一个世纪前发现它们以来就一直萦绕着我们：一旦跨越视界 (event horizon)，会发生什么？
我们仍然没有答案，但基于现有数据，新型超级计算机模拟为我们提供了迄今为止最佳的猜测。
“人们经常对此发问，” 美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家 Jeremy Schnittman 说，“模拟这些难以想象的过程可以帮助我将相对论的数学与现实宇宙中的实际后果联系起来。”
“因此，我模拟了两种不同的场景，一种是相机(代表一位勇敢的宇航员)刚好错过视界并被甩回，另一种是相机穿过边界，走向既定命运。”
未知就像熊熊火焰吸引着飞蛾的好奇心，而黑洞正是未知事物的典型代表。它们由质量巨大的恒星核心坍塌形成，密度极高，以至于物质被压缩到物理目前无法描述的状态。
压缩的一个结果是形成视界，这是一个大致呈球形的边界，那里的引力如此强大，即使光速也无法达到逃逸速度。
这意味着我们无法知道视界另一边是什么。光是我们探索宇宙的主要工具。如果我们看不到来自黑洞内部的光，我们就无法得知那里有什么。
即使从理论上讲，我们也会遇到一些悖论，例如从观察者的角度来看，信息既保存在视界上，同时又从穿过边界的物体的角度来看永远被锁住。
然而，根据光和物质在黑洞周围的运动方式，我们确实知道视界附近的引力环境非常极端。在某些情况下，任何冒险靠近的物体都会被极端的引力撕成碎片。发生这种情况的确切点取决于黑洞的质量：恒星质量的黑洞质量约为 100 个太阳质量；或者超大质量的黑洞，质量为数百万到数十亿个太阳质量。
“如果你别无选择，那么你应该掉进超大质量黑洞，” Schnittman 说。“恒星质量的黑洞，质量约为 30 个太阳质量，拥有更小的视界和更强的潮汐力，这些力量会在物体到达视界之前将其撕裂。”
近年来取得的惊人突破为我们提供了大量关于黑洞周围空间的数据。位于 M87 和我们银河系中心分别的超大质量黑洞 M87* 和人马座 A* 是令人惊叹的直接成像项目的主题。黑洞本身当然仍然是不可见的，但是围绕每个黑洞旋转、发光的物质云发出的光让我们以前所未有的方式洞悉了引力环境。
Schnittman 为美国宇航局制作过多个黑洞模拟，他的新作品基于一个与人马座 A* 非常相似的超大质量黑洞。他和戈达德的数据科学家 Brian Powell 一起将数据输入了 NASA 的 Discover 超级计算机。该程序运行了五天后生成了 10 太字节的数据，科学家们利用这些数据制作了几个模拟视频，展示了坠入超大质量黑洞可能是什么感觉。
模拟相机从距离黑洞约 6.4 亿公里 (4 亿英里) 的地方开始向内移动。随着它接近，黑洞周围的物质盘和称为光子环的内部结构变得更加清晰。
这些元素和时空随着相机越靠近黑洞而变得更加扭曲。最后，飞行器绕黑洞飞行近两圈后才冲过视界，并在 12.8 秒后被意大利面条化 (spaghettified)。
另一个版本中，相机靠近黑洞后逃离了引力并飞走了。
也许有一天，我们能够更多地了解视界另一边的环境。在此之前，我们可以安全地待在自己的星球上，享受一下黑洞视界周边那些疯狂的时空行为。
本文译自 ScienceAlert，由 BALI 编辑发布。