HN público: simulación físicamente precisa de un agujero negro vista con la cámara del iPhone

• Black Hole Vision es una app educativa gratuita que coloca un agujero negro en el campo de visión de la cámara del iPhone y distorsiona el video en vivo como si fuera una lente gravitacional, mostrando cómo se vería el mundo alrededor frente a un agujero negro
• El video en vivo se procesa de una forma similar a cómo se curva la luz de las estrellas, y permite ver el photon ring, una imagen fuertemente lensada alrededor del agujero negro
• La medición del photon ring se conecta con los objetivos de observación del futuro satélite orbital Black Hole Explorer(BHEX), que capturará las imágenes más nítidas en la historia de la astronomía
• El código de implementación está publicado en GitHub, y también se ofrece documentación que explica la ecuación de lente de agujero negro y la forma en que está implementado Black Hole Vision
• La Version 2.1 agregó capturas de pantalla, explicaciones de funciones y la opción de ocultar el feed de video picture-in-picture; la Version 2.0 añadió agujeros negros de Kerr en rotación y soporte para cambiar el valor de spin

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Efecto de lente de agujero negro visto con la cámara del iPhone

• Black Hole Vision es una app educativa gratuita diseñada en torno a la cámara del iPhone
• La app coloca un agujero negro dentro del campo de visión de la cámara y luego procesa el feed de video en vivo con un efecto de lente gravitacional
• Este procesamiento de lente funciona de la misma manera en que un agujero negro curva la luz de las estrellas cercanas
• La simulación incluye el photon ring, una imagen fuertemente lensada alrededor del agujero negro

photon ring y Black Hole Explorer

• La medición del photon ring está conectada con futuros objetivos de observación astronómica en el espacio
• Black Hole Explorer es un satélite orbital que tiene previsto capturar las imágenes más nítidas en la historia de la astronomía
• El photon ring visible en Black Hole Vision puede verse como una visualización educativa para entender los objetivos de observación de BHEX

Código open source y documentación de implementación

• El código de Black Hole Vision está publicado en GitHub
• El repositorio incluye documentación que explica la ecuación básica de lente de agujero negro y la forma en que está implementada la app
• El código fue escrito por Trevor Gravely de Vanderbilt University, con comentarios del Dr. Roman Berens y del Prof. Alex Lupsasca
• Los aportes y comentarios de Dominic Chang también están incluidos en los acknowledgments
• El proyecto recibió apoyo del CAREER award PHY-2340457 y del grant AST-2307888 de la National Science Foundation

Licencia y materiales utilizados

• La app incluye código que porta a Metal las implementaciones de Jacobi elliptic functions y elliptic integrals de GNU Scientific Library(GSL)
• Ese componente está licenciado bajo GNU General Public License v3.0(GPL-3.0)
• La licencia completa y el código fuente pueden consultarse en el repositorio de GitHub de Black Hole Vision
• La imagen lensada de la galaxia espiral Messier 101 fue generada a partir de material producido por NASA y STScI, y el material original está en HubbleSite

Versiones, privacidad y compatibilidad

• Version 2.1 fue publicada el 25 de noviembre de 2024 e incluye capturas de pantalla, explicaciones de funciones y la opción de ocultar el feed de video picture-in-picture
• Version 2.0 fue publicada el 16 de noviembre de 2024 y añadió agujeros negros de Kerr en rotación y una función para que el usuario cambie el valor de spin del agujero negro rotante
• Version 1.0 fue publicada el 30 de octubre de 2024
• El desarrollador Alexandru Lupsasca indicó que las prácticas de privacidad de la app pueden incluir procesamiento de datos, y Apple no ha verificado esa información
• Según la información de la app, su tamaño es de 67.1 MB, el idioma es English y la clasificación por edad es 4+
• Los requisitos de compatibilidad son iPhone con iOS 17.5 o posterior, Mac con macOS 14.5 o posterior y chip Apple M1 o superior, y Apple Vision con visionOS 1.2 o posterior

[GN⁺]

Comentarios de Hacker News

• ¡Hola! Somos Dr. Roman Berens, Prof. Alex Lupsasca y el doctorando Trevor Gravely, que investigamos física en Vanderbilt University. Nos da gusto presentar Black Hole Vision: https://apps.apple.com/us/app/black-hole-vision/id6737292448
  Black Hole Vision simula el efecto de lente gravitacional de un agujero negro y lo aplica al video de la cámara del iPhone. Implementamos la ecuación de lente derivada de la relatividad general para crear un efecto físicamente preciso. Para más detalles, pueden consultar https://arxiv.org/abs/1910.12881.
  La app puede colocar un agujero negro frente a la cámara principal para que el entorno alrededor se vea curvado como por una lente debido al agujero negro, o mostrarte en un modo de “selfie” con el efecto de lente aplicado colocando el agujero negro frente a la cámara frontal

  • Hay algunas opciones adicionales que se pueden elegir al usar la app. La primera opción de lente es “Static black hole”. En este modo se simula un agujero negro de Schwarzschild sin rotación.
    Hay dos submodos que cambian el campo de visión simulado: “Realistic FOV” y “Full FOV”. El modo de campo de visión realista refleja el campo de visión finito de la cámara del iPhone y crea varias regiones oscuras ramificadas en el centro de la pantalla. Esto incluye tanto la “black hole shadow”, que son rayos de luz que caen en el agujero negro, como los “blind spots”, direcciones que no entran en el campo de visión ni de la cámara frontal ni de la trasera.
    El modo de campo de visión completo actúa como si la cámara tuviera un campo de visión infinito que cubriera todos los ángulos, y crea una sola sombra circular del agujero negro en el centro de la pantalla. Después, si eliges el modo “Kerr black hole”, puedes añadir rotación, es decir, espín, al agujero negro, y también ajustar la velocidad de rotación “a”, mostrada como porcentaje respecto al espín máximo
  • Parece que también podríamos ofrecerlo como App Clip para que se pueda probar sin instalar la app: https://developer.apple.com/app-clips/
  • El resultado visible es un poco confuso. En realidad no parece que desaparezca nada.
    Si es un agujero negro, esperaba que no solo cambiara la apariencia de cierta zona, sino que también hubiera un efecto de hacer que parte de lo que estaba ahí pareciera desaparecer
  • El agujero negro que se genera en la vista previa no se ve especialmente preciso. Creo que debería haber una sombra circular como esta: https://i.imgur.com/zeShgrx.jpeg

• Está genial. Probablemente lo usaría unos 5 minutos, admiraría las matemáticas que lleva detrás y seguiría con mi vida, pero aun así es una app bastante cool.
  Pero tengo una idea para que en la v1.1 haga que la gente la use de forma continua. ¿El iPhone tiene suficiente potencia de procesamiento para combinar esto con realidad aumentada? O sea, ¿se podría “anclar” la singularidad en una posición fija del espacio y caminar alrededor de ella con el teléfono en la mano?
  Si eso fuera posible, parece que podría convertirse en una app con ingresos modestos en la que la gente ancle singularidades, estrellas de neutrones, etc. al mundo real, y las comparta opcionalmente con otras personas que pasen por ahí. Por ejemplo, sería divertido ver una singularidad anclada por alguien junto al Washington Monument. En general, estaría bien poder jugar con efectos gravitacionales sobre la luz en AR

  • Quiero impulsar todavía más esta idea. Sería increíble un enfoque en AR donde puedas fijar en tu sala un agujero negro de cierto radio y caminar a su alrededor.
    La idea de realidad aumentada compartida geográficamente del comentario padre también está buenísima. Por algo así sí pagaría unos cuantos dólares. Incluso podrían meter elementos sociales, como hacer que los agujeros negros que la gente va dejando por el mundo real se fusionen entre sí.
    Si más adelante quieren montar infraestructura barata para alojar datos de ubicaciones de agujeros negros colocados por la gente, contáctenme. Puedo ayudar con esa parte
  • ¡Gran idea! De hecho, una de las razones por las que empezamos con iPhone fue precisamente porque desde el inicio pensábamos en expandirlo a Apple Vision Pro.
    Como escribí en otro comentario, este proyecto forma parte de un esfuerzo de divulgación para despertar el interés del público y de los estudiantes por la física de los agujeros negros, así que el código siempre se mantendrá gratis y open source
  • No basta con la realidad aumentada tradicional de simplemente superponerlo sobre la imagen actual de la cámara; se necesita un escaneo 3D de todo el entorno que el agujero negro podría “ver” desde la posición donde se colocaría.
    Esto se debe a que el agujero negro actúa esencialmente como una cámara de 360 grados, así que desde ciertos ángulos puede hacer visible cualquier cosa del entorno. No es imposible, pero es más difícil que “simplemente” usar un feed de realidad aumentada
  • No todo tiene que ganar dinero :)

• Está muy bien. Pero sería mejor si pudiera probarlo yo mismo. Aunque sea en un dispositivo con GPU potente, ¿hay posibilidad de un port a Android?

  • La versión de agujero negro giratorio que implementamos requiere código para GPU, y llevar eso a Android no es sencillo. Aun así, ¡nos encantaría que alguien tomara el código open source y lo portara!
    Mientras tanto, pueden revisar el código de Dominic Chang, estudiante de posgrado en Harvard, que implementó en el navegador el efecto de lente de un agujero negro de Schwarzschild sin rotación:
    https://dominic-chang.com/bhi-filter/

• En la página de la App Store sería mejor usar otras capturas de vista previa. La primera y más importante captura no tiene aplicado ningún efecto.
  Y usar una imagen de galaxia tampoco encaja mucho con cómo se siente usar la app en realidad

• Lo primero que pensé fue qué pasaría si apuntas esta app hacia otra pantalla que esté mostrando imágenes como esta. Sé que no es realista por el eje z y el campo de visión, pero es bastante divertido.
  https://esahubble.org/images/heic0609a/

• Justo intenté probarla, pero se cerró en el primer lanzamiento, y después de cerrarla y volver a intentarlo ya no abre. Voy a reinstalarla y probar otra vez. iPhone 16 Pro, iOS 18.1.
  Actualización rápida: después de hacer eso ahora sí funciona bien. Parece que en el primer inicio se quedó trabada en la parte de pedir permiso para usar la cámara

  • ¡Qué bueno que funcionó en el segundo intento! Antes había un bug en la implementación de integrales elípticas que provocaba cierres de la app, pero creemos que ya lo eliminamos. Espero que esta vez solo haya sido coincidencia. ¿Alguien más tiene el mismo problema?

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

• La descargué de inmediato. Soy débil ante cualquier cosa relacionada con agujeros negros

  • ¡Bienvenido! Probablemente también te parezca interesante Black Hole Explorer (BHEX). Es una misión espacial aún en fase de propuesta que busca tomar la imagen más nítida en la historia de la astronomía y observar resolviendo el “photon ring” de la luz que orbita alrededor de un agujero negro.
    https://www.blackholeexplorer.org/