VR Expedition ins Schwarze Loch
– eine immersive Echtzeit Visualisierung von Raumzeitkrümmung in Virtueller Realität
Forschungsschwerpunkt
Astrophysik, Allgemeine Relativitätstheorie
Kooperationspartner*innen
FAU Nürnberg-Erlangen, Wissenschaft im Dialog, Prof. Tobias Günter, Dr. Thomas Dauser
Verantwortlichkeiten
Konzept und Narration, Gestaltung und Entwicklung der VR Umgebung
Tools
Unity
Zeitraum
12 Monate, März 2023 – 2024
Ausgezeichnet
Gewinnerprojekt im Hochschulwettbewerb 2023 von Wissenschaft im Dialog, gefördert vom BMFTR
Links
Wie sieht es wirklich in der Nähe von einem Schwarze Loch aus?
Diese Frage fasziniert nicht nur die Öffentlichkeit, sondern auch die Astronomen der FAU Erlangen-Nürnberg. Denn viele Phänomene des Universums sind für uns unsichtbar.
Zum Wissenschaftsjahr 2023 mit dem Thema „Unser Universum“ kooperierte ich daher mit einem interdisziplinären Team mit Prof. Tobias Günter (Prof. für Computer Vision) und Dr. Thomas Dauser (Theoretischer Astrophysiker und Experte auf dem Gebiet Allgemeine Relativitätstheorie) um eins der faszinierensten Phänomene der Astrophysik in Virtueller Realität erfahrbar zu machen: Schwarze Löcher und ihr Einfluss auf die Raumzeit.
Echtzeit-Visualisierung von Allgemeiner Relativitätstheorie
Astrophysiker Dr. Thomas Dauser lieferte die aktuellsten Theorien zur physikalischen Umgebung von Schwarzen Löchern. Das Computer-Vision Team um Prof. Tobias Günter programmierten diese Theorien mittels sogenannter Shader-Sprache als Hintergrundeffekt für die Spieleumgebung Unity.
Meine Aufgabe bestand nun darin alles zu einem Ganzen zusammenzunähen. Von der Gestaltung der VR Umgebung, der Implementierung des Effekts und erklärenden Informationen bis hin zur Programmierung von zusätzlichen Interaktionen, wie dem Gravitationssensor und Lichtstrahlen zur Testung von Raumkrümmung.
Raumkrümmung sehen und Gravitation spüren!
Die Gravitation (Schwerkraft) ist die stärkste Kraft im Universum. Sie wirkt überall. Allerdings wird die Schwerkraft eines Objekts immer schwächer, je weiter wir uns von dem Objekt entfernen. Genauso ist es auch bei Schwarzen Löchern. In der VR Umgebung kannst du die Stärke der Schwerkraft eines Schwarzen Lochs als Virbration im Controller spüren. Je stärker die Schwerkraft, desto stärker die Vibration.
Und wer wollte nicht schon mal Raumkrümmung sehen? In der VR Umgebung ist das möglich. Man kann Hilfslinien (Lichtstrahlen) aktivieren lassen, die die verschiedenen Wege des Lichts visualisieren, die an deiner Position enden. Besonders in der Umgebung des Schwarzen Lochs ergeben sich dadurch wilde Bahnen. Zusätzlich kann man diese Lichtstrahlen in VR einfrieren und die Bahnen von der Seite aus erkunden. Anders als in der Realität kann man in der Virtuellen Realiät also aus dem eigenen Bezugssystem hinaustreten!
Feierliches Launchevent im Nicolaus-Copernicus-Planetarium in Nürnberg!
Die fertige Anwendung wurde im Nicolaus-Copernicus-Planetarium im Rahmen der #FAUWissenWollen Reihe veröffentlicht. Große und kleine Besucher*innen konnten sowohl die Expedition zum Schwarzen Loch ausprobieren, als auch eine thematisch passende Planetariumsshow genießen.
Prof. Tobias Günter, Dr. Thomas Dauser und ich gaben jeweils Kurzvorträge zur Entwicklung und der Gestaltung der Reise in Virtueller Realität.
Das Schwarze Loch auf Tour mit #UniverseOnTour in Bamberg
Während der Konzeption und Entwicklung der VR Anwendung führten wir verschiedene Playtests mit der Zielgruppe durch. Einer davon fand während der öffentlichen Ausstellung und mobilen Planetariumstour #UniverseOnTour des Wissenschaftsjahres 2023 in Bamberg statt. Die wertvollen Rückmeldungen Besucher*innen floßen in die Weiterentwicklung der Expedition ein.
Erfahrung als Grundlage für ein Gespräch auf Augenhöhe!
Einen ersten Stresstext erhielt die VR Expedition is Schwarze Loch bei der Langen Nacht der Wissenschaften in Erlangen 2023. Eine Nacht lang konnten Besucher*innen der Langen Nacht die VR Expedition begleitet von Astrophysiker*innen der Dr. Remeis Sternwarte in Bamberg ausprobieren. Die VR Erfahrung bot dabei eine Grundlage für angeregte Gespräche zwischen Besucher*innen und Forschenden.
FAU KinderUni mit der Expedition ins Schwarze Loch
Der Fantasie von Kindern sind keine Grenzen gesetzt. 2023 konzipierten wir mit der FAU KinderUni und dem Nicolaus-Copernicus Planetarium in Nürnberg eine Ferienveranstaltung für Kinder ab 6 Jahren. Neben Planetariumsshows und kreativen Mitmachstationen war auch die VR Expedition zum Schwarzen Loch teil der KinderUni. Über 40 Kinder erkundeten die Ablenkung von Licht in der Nähe von Schwarzen Löchern und prüften die Anwendung auf ihre Robustheit und Vergleichbarkeit zu bekannten Science Fiction Filmen.
Kann ich die Expedition ausprobieren?
Ja, das kannst du! Du kannst die Unity auf der Git Hub Seite herunterladen und lokal installieren. Voraussetzungen und Anleitungen findest du auf der Git Hub Seite.