HN’de Yayınlandı: iPhone kamerasıyla fiziksel olarak doğru kara delik simülasyonu

• Black Hole Vision, iPhone kamerasının görüş alanına bir kara delik yerleştirip canlı görüntüyü kütleçekimsel mercek gibi bozarak çevredeki dünyanın kara deliğin önünde nasıl göründüğünü gösteren ücretsiz bir eğitim uygulamasıdır
• Canlı görüntü, yıldız ışığının bükülme biçimine benzer şekilde işlenir; kara deliğin çevresinde güçlü biçimde merceklenmiş bir görüntü olan photon ring görülebilir
• photon ring ölçümü, gelecekte yörünge uydusu Black Hole Explorer(BHEX)’in gözlem hedefleriyle bağlantılıdır; BHEX, astronomi tarihinin en net görüntülerini çekmeyi hedeflemektedir
• Uygulama kodu GitHub’da açık olarak yayımlanmıştır; kara delik mercek denklemini ve Black Hole Vision’ın uygulanma biçimini açıklayan belgeler de birlikte sunulur
• Version 2.1 ekran görüntüsü alma, özellik açıklamaları ve picture-in-picture video akışını gizleme desteği ekledi; Version 2.0 ise dönen Kerr kara deliği ve spin değerini değiştirme desteği getirdi

---

iPhone kamerasıyla kara delik mercek etkisi

• Black Hole Vision, iPhone kamerası etrafında tasarlanmış ücretsiz bir eğitim uygulamasıdır
• Uygulama, kamera görüş alanına bir kara delik yerleştirdikten sonra canlı video akışını kütleçekimsel mercek etkisiyle işler
• Bu mercekleme, kara deliğin çevresindeki yıldız ışığını bükme biçimiyle aynı şekilde çalışır
• Simülasyonda kara deliğin çevresinde güçlü biçimde merceklenmiş bir görüntü olan photon ring yer alır

photon ring ve Black Hole Explorer

• photon ring ölçümü, gelecekte uzayda yapılacak astronomik gözlem hedefleriyle bağlantılıdır
• Black Hole Explorer bir yörünge uydusudur ve astronomi tarihinin en net görüntülerini çekmeyi hedeflemektedir
• Black Hole Vision’da görülen photon ring, BHEX’in gözlem hedefini anlamaya yönelik eğitsel bir görselleştirme olarak değerlendirilebilir

Açık kaynak kod ve uygulama belgeleri

• Black Hole Vision kodu GitHub üzerinde yayımlanmıştır
• Depoda temel kara delik mercek denklemini ve uygulamanın nasıl gerçekleştirildiğini açıklayan belgeler bulunur
• Kod, Vanderbilt University’den Trevor Gravely tarafından yazılmış; Dr. Roman Berens ve Prof. Alex Lupsasca’nın görüşleri alınmıştır
• Dominic Chang’in katkı ve yorumları da acknowledgments bölümünde yer alır
• Proje, National Science Foundation’ın CAREER award PHY-2340457 ve grant AST-2307888 destekleriyle finanse edilmiştir

Lisans ve kullanılan materyaller

• Uygulama, GNU Scientific Library(GSL)’nin Jacobi elliptic functions ve elliptic integrals uygulamalarının Metal’e taşınmış kodunu içerir
• Bu bileşen GNU General Public License v3.0(GPL-3.0) kapsamında lisanslanmıştır
• Tam lisans ve kaynak kod BlackHoleVision GitHub deposunda görülebilir
• Sarmal galaksi Messier 101’in merceklenmiş görüntüsü, NASA ve STScI tarafından hazırlanan materyallerle oluşturulmuştur; özgün materyal HubbleSite üzerindedir

Sürümler, gizlilik ve uyumluluk

• Version 2.1 25 Kasım 2024’te yayımlanmış olup ekran görüntüsü alma, özellik açıklamaları ekleme ve picture-in-picture video akışını gizleme özelliklerini içerir
• Version 2.0 16 Kasım 2024’te yayımlanmış; dönen Kerr kara deliğini ve kullanıcının dönen kara deliğin spin değerini değiştirebilmesini eklemiştir
• Version 1.0, 30 Ekim 2024’te yayımlanmıştır
• Geliştirici Alexandru Lupsasca, uygulamanın gizlilik uygulamalarında veri işlemeyi içerebileceğini belirtmiştir; Apple bu bilgiyi doğrulamamıştır
• Uygulama bilgilerine göre boyut 67.1 MB, dil English, yaş derecelendirmesi 4+’tır
• Uyumluluk koşulları iPhone için iOS 17.5 veya üzeri; Mac için macOS 14.5 veya üzeri ve Apple M1 çip ya da daha yenisi; Apple Vision için visionOS 1.2 veya üzeridir

[GN⁺]

Hacker News yorumları

• Merhaba! Vanderbilt University’de fizik araştırmaları yapan Dr. Roman Berens, Prof. Alex Lupsasca ve doktora öğrencisi Trevor Gravely’yiz. Black Hole Vision’ı yayımlamaktan mutluluk duyuyoruz: https://apps.apple.com/us/app/black-hole-vision/id6737292448
  Black Hole Vision, bir kara deliğin kütleçekimsel merceklenme etkisini simüle eder ve bunu iPhone kamera görüntüsüne uygular. Genel görelilikten türetilen mercek denklemini uygulayarak fiziksel olarak doğru bir etki oluşturduk. Ayrıntılar için https://arxiv.org/abs/1910.12881 adresine bakabilirsiniz.
  Uygulama, ana kameranın önüne bir kara delik yerleştirerek çevrenin kara delik tarafından mercek gibi bükülmüş görünmesini sağlayabilir ya da ön kameranın önüne kara delik koyan “selfie” modunda mercek etkisi uygulanmış hâlinizi gösterebilir.

  • Uygulamayı kullanırken seçebileceğiniz birkaç ek seçenek var. İlk mercek seçeneği “Static black hole”. Bu modda dönmeyen bir Schwarzschild kara deliği simüle edilir.
    Simüle edilen görüş açısını değiştiren iki alt mod var: “Realistic FOV” ve “Full FOV”. Gerçekçi görüş açısı modu, iPhone kamerasının sınırlı görüş açısını yansıtarak ekranın merkezinde birkaç karanlık bölge oluşturur. Bunlara, kara deliğe düşen ışınlar olan “black hole shadow” ile ön ya da arka kameranın görüş alanına girmeyen yönler olan “blind spots” birlikte dahildir.
    Tam görüş açısı modu, kamera tüm açıları kapsayan sonsuz bir görüş açısına sahipmiş gibi davranır ve ekranın ortasında tek bir dairesel kara delik gölgesi oluşturur. Ardından “Kerr black hole” modunu seçerseniz kara deliğe dönüş, yani spin ekleyebilir ve maksimum spine göre yüzde olarak gösterilen “a” dönüş hızını da ayarlayabilirsiniz.
  • Uygulamayı kurmadan da denenebilmesi için App Clip olarak da sunulabilir gibi görünüyor: https://developer.apple.com/app-clips/
  • Görünen sonuç biraz kafa karıştırıcı. Gerçekte hiçbir şey kaybolmuyormuş gibi görünüyor.
    Kara delik söz konusuysa yalnızca bir bölgenin görüntüsünü değiştirmekle kalmamalı, orada bulunan şeylerin bir kısmının kaybolmuş gibi görünmesi etkisi de olmalı diye beklerdim.
  • Önizlemede oluşturulan kara delik özellikle doğru görünmüyor. Şu türden dairesel bir gölge olması gerekir gibi: https://i.imgur.com/zeShgrx.jpeg

• Harika. Muhtemelen 5 dakika kadar kullanıp, içindeki matematiğe hayran kaldıktan sonra devam ederim; yine de epey havalı bir uygulama.
  Ancak v1.1 için sürekli kullanılmasını sağlayabilecek bir fikrim var. iPhone’da bunu artırılmış gerçeklikle birleştirecek kadar işlem gücü var mı? Yani tekilliği uzayda sabit bir konuma “sabitleyip” telefonu elde tutarak etrafında yürümek mümkün olur mu?
  Mümkünse insanlar tekillikleri, nötron yıldızlarını vb. gerçek dünyaya sabitleyip yoldan geçen diğer kişilerle isteğe bağlı olarak paylaşabilir; bu da çok mütevazı gelir getiren bir uygulamaya dönüşebilir gibi. Örneğin Washington Monument’ın yanına birinin sabitlediği tekilliği görmek eğlenceli olurdu. Genel olarak AR ile ışık üzerindeki kütleçekim etkileriyle oynayabilmek güzel olurdu.

  • Bu fikri daha da desteklemek isterim. Oturma odasına belirli yarıçapta bir kara delik sabitleyip etrafında dolaşabileceğiniz AR tarzı bir şey gerçekten iyi olurdu.
    Üst yorumdaki coğrafi paylaşım temelli artırılmış gerçeklik fikri de çok güzel. Böyle bir şeye birkaç dolar ödeyebilirim. İnsanların gerçek dünyada bir yerlere bıraktığı kara deliklerin birbirleriyle birleşmesi gibi sosyal öğeler de eklenebilir.
    İleride insanların bıraktığı kara delik konum verilerini barındıracak ucuz bir altyapı çalıştırmak isterseniz iletişime geçin. O tarafta yardımcı olabilirim.
  • Harika bir fikir! Aslında iPhone’dan başlamamızın nedenlerinden biri de en baştan Apple Vision Pro’ya genişletmeyi düşünmemizdi.
    Başka bir yorumda da yazdığım gibi, bu proje kamuoyunun ve öğrencilerin kara delik fiziğine ilgi duymasını amaçlayan bir outreach çalışmasının parçası; bu yüzden kod her zaman ücretsiz ve açık kaynak olarak kalacak.
  • Yalnızca mevcut kamera görüntüsünün üzerine bindiren geleneksel artırılmış gerçeklik yeterli olmaz; kara deliğin yerleştirileceği konumdan kara deliğin “görebileceği” ortamın tamamının 3D taraması gerekir.
    Çünkü kara delik özünde 360 derece kamera gibi davranır; bazı açılardan çevredeki her şeyi görünür kılabilir. İmkânsız değil, ama “sadece” artırılmış gerçeklik akışı kullanmaktan daha zor.
  • Her şeyin para kazanması şart değil :)

• Çok iyi. Yine de kendim deneyebilsem daha iyi olurdu! Üst seviye GPU’lu bir cihaz olsa bile Android portu ihtimali var mı?

  • Uyguladığımız dönen kara delik sürümü GPU kodu gerektiriyor ve bunu Android’e port etmek pek basit değil. Yine de biri açık kaynak kodu alıp port ederse gerçekten harika olur!
    Bu arada Harvard yüksek lisans öğrencisi Dominic Chang’in tarayıcıda dönmeyen Schwarzschild kara deliğinin merceklenme etkisini uygulayan koduna bakın:
    https://dominic-chang.com/bhi-filter/

• App Store sayfasındaki önizleme ekran görüntüleri için başka şeyler kullanmanız daha iyi olur. İlk ve en önemli ekran görüntüsünde hiçbir efekt uygulanmış değil.
  Galaksi görseli kullanmak da gerçek uygulama deneyimiyle pek uyuşmuyor.

• İlk aklıma gelen, bu tür bir görseli gösteren başka bir ekrana bu uygulamayla bakarsak ne olacağıydı. z ekseni ve görüş açısı nedeniyle gerçekçi olmadığını biliyorum ama oldukça eğlenceli.
  https://esahubble.org/images/heic0609a/

• Az önce denemek istedim; ilk çalıştırmada çöktü, uygulamayı kapatıp tekrar deneyince artık açılmıyor. Yeniden kurup tekrar deneyeceğim. iPhone 16 Pro, iOS 18.1.
  Kısa ek: Bunu yapınca artık düzgün çalışıyor. İlk çalıştırmada kamera izni isteme aşamasında takılmış gibiydi.

  • İkinci çalıştırmada çalışmasına sevindim! Daha önce eliptik integral uygulamamızda uygulamanın çökmesine yol açan bir hata vardı, ama şu anda onu kaldırdığımızı düşünüyoruz. Umarım bu kez tesadüftür. Aynı sorunu yaşayan başka biri var mı?

• physically accurate
  event horizon doesn't appear in my room
  :(

• Hemen indirdim. Kara deliklerle ilgili her şeye zaafım var.

  • Memnun oldum! Muhtemelen Black Hole Explorer (BHEX) hakkında okumak da ilginizi çeker. Astronomi tarihinin en keskin görüntülerini çekmeyi ve kara deliklerin etrafında dolanan ışığın “photon ring”ini ayrıştırarak gözlemlemeyi amaçlayan, öneri aşamasındaki bir uzay görevi.
    https://www.blackholeexplorer.org/