Interaktive Demo
Schwarzes Loch als Shader
Ein Schwarzes Loch, live auf deiner Grafikkarte berechnet: Jeder Pixel verfolgt einen Lichtstrahl durch die gekrümmte Raumzeit, vorbei an einer leuchtenden, rotierenden Akkretionsscheibe.
Ziehe, um das Schwarze Loch zu umkreisen. Schau fast von der Kante auf die Scheibe, um zu sehen, wie sich ihre Rückseite darüber wölbt.
Kamera
Akkretionsscheibe
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1. Gekrümmtes Licht
Jeder Pixel verfolgt einen Lichtstrahl Schritt für Schritt rückwärts von der Kamera aus. In der Nähe des Schwarzen Lochs krümmt die Gravitation die Strahlen: Sterne dahinter erscheinen verzerrt, und manche Strahlen umrunden es, bevor sie entkommen. Der Shader nutzt die Schwarzschild-Lösung eines nicht rotierenden Schwarzen Lochs; Abstände werden in Schwarzschild-Radien gemessen, dem Radius des Ereignishorizonts.
2. Die Akkretionsscheibe
Heißes Gas umkreist das Schwarze Loch in einer Scheibe, die bei drei Schwarzschild-Radien beginnt, der innersten stabilen Umlaufbahn. Wo ein Strahl hindurchgeht, tastet der Shader das Gas in kleinen Schritten ab: Es leuchtet und schluckt Licht wie eine Wolke. Innere Ringe kreisen schneller als äußere, das zieht die Wolken zu langen Fäden auseinander. Weil sich das Licht krümmt, erscheint die Rückseite der Scheibe auch über und unter dem Schwarzen Loch.
3. Doppler-Effekt
Gas, das sich auf dich zubewegt, wirkt heller und bläulicher, Gas, das sich entfernt, dunkler und röter. Deshalb leuchtet eine Seite der Scheibe viel stärker. Licht, das aus dem Schwerefeld aufsteigt, verliert außerdem Energie: die gravitative Rotverschiebung.
Quellen
- Die volumetrische, wolkenartige Akkretionsscheibe ist inspiriert vom Video „Using Raymarching to create a Black Hole“ von Rodrigo Gonzalez.
- Die Lichtkrümmung folgt der Methode des Black-Hole-Raytracers „Starless“ von rantonels, der Licht als Teilchen in einem einfachen Kraftfeld verfolgt.