Svjetlost se sastoji od čestica koje se nazivaju fotoni. Fotoni su posebne čestice. Kako naučnici kažu, fotoni nemaju "masu mirovanja". Ove čestice nikada ne miruju. Oni se kreću kroz Univerzum najvećom brzinom u prirodi - 300.000 kilometara u sekundi.

Fotoni nemaju masu, ali imaju kinetičku energiju – energiju kretanja. Fotoni se ne mogu oduprijeti sili gravitacije upravo zato što imaju kinetičku energiju.

I zato. Albert Ajnštajn je otkrio da se masa može pretvoriti u energiju. Najočigledniji primjer za to je H-bomba, u kojem mala masa oslobađa ogromnu količinu energije u obliku snažne eksplozije. Pošto se masa može pretvoriti u energiju, energija, takoreći, predstavlja određenu količinu mase. Zamislite da je foton objekat čija se čitava masa pretvorila kinetička energija. Gravitacija crne rupe vuče foton baš kao što bi povukla masu koju ova energija predstavlja.

Povezani materijali:

Najveći objekti u svemiru

Pošto se masa može pretvoriti u energiju, slijedi da energija predstavlja određenu količinu mase.

Jednostavno objašnjenje zašto je crna rupa crna

Ali postoji još jedno, možda jednostavnije, objašnjenje zašto fotoni svjetlosti ne mogu ostaviti crnu rupu. Ajnštajnova teorija gravitaciju opisuje kao zakrivljenost prostora oko mase. Što je veća koncentracija mase na bilo kojem mjestu, to je jača zakrivljenost prostora na ovom mjestu. Dakle, snop svjetlosti koji pokušava napustiti crnu rupu jednostavno ne može, grubo rečeno, da se popne na prestrmi zid zakrivljenog prostora.

Zanimljiva činjenica: svjetlost zvijezda, prolazeći pored sunca, odstupa od pravolinijski put jer ga vuče Sunčeva gravitacija.

Objekti manje masivni od crnih rupa također imaju opipljiv gravitacijski učinak na svjetlost. Godine 1919. engleski fizičar Arthur Eddington dokazao je tačnost Ajnštajnove izjave da masivna tela privlače svetlost, menjajući putanju njenog širenja. Edington je znao za uskoro pomračenje sunca. Tokom pomračenja, Mjesec se nalazi između Zemlje i blistavog lica Sunca, zamračujući ga na neko vrijeme. Kada se sjaj Sunca ugasi pomračenjem, druge zvijezde postaju dostupne za posmatranje.

Kako za naučnike prošlih vekova, tako i za istraživače našeg vremena, najveća misterija svemira je crna rupa. Šta se nalazi unutar ovog potpuno nepoznatog sistema za fiziku? Koji zakoni važe tamo? Kako vrijeme prolazi u crnoj rupi, i zašto čak ni kvanti svjetlosti ne mogu pobjeći iz nje? Sada ćemo pokušati, naravno, sa stanovišta teorije, a ne prakse, da shvatimo šta se nalazi unutar crne rupe, zašto je ona, u principu, nastala i postoji, kako privlači predmete koji je okružuju.

Prvo, hajde da opišemo ovaj objekat.

Dakle, određeni prostor u svemiru naziva se crna rupa. Nemoguće ga je izdvojiti kao posebnu zvijezdu ili planetu, jer nije čvrsta i nije čvrsta gasovito telo. Bez osnovnog razumijevanja šta je prostor-vrijeme i kako se te dimenzije mogu mijenjati, nemoguće je shvatiti šta se nalazi unutar crne rupe. Činjenica je da ovo područje nije samo prostorna cjelina. što iskrivljuje i tri nama poznate dimenzije (dužina, širina i visina) i vremensku liniju. Naučnici su sigurni da u području horizonta (tzv. područje oko rupe) vrijeme poprima prostorno značenje i može se kretati i naprijed i nazad.

Naučite tajne gravitacije

Ako želimo da shvatimo šta je unutar crne rupe, detaljno ćemo razmotriti šta je gravitacija. Upravo je ovaj fenomen ključan u razumijevanju prirode takozvanih "crvotočina", iz kojih čak ni svjetlost ne može pobjeći. Gravitacija je interakcija između svih tijela koja imaju materijalnu osnovu. Jačina takve gravitacije ovisi o molekularnom sastavu tijela, o koncentraciji atoma, a također i o njihovom sastavu. Što se više čestica kolabira u određenom području prostora, to više gravitaciona sila. Ovo je neraskidivo povezano sa teorijom velikog praska, kada je naš univerzum bio veličine zrna graška. Bilo je to stanje maksimalne singularnosti, a kao rezultat bljeska svjetlosnih kvanta, prostor se počeo širiti zbog činjenice da su se čestice međusobno odbijale. Upravo suprotno naučnici opisuju kao crnu rupu. Šta je unutar takve stvari prema TBZ-u? Singularnost, koja je jednaka pokazateljima svojstvenim našem Univerzumu u vrijeme njegovog rođenja.

Kako materija ulazi u crvotočinu?

Postoji mišljenje da osoba nikada neće moći razumjeti šta se dešava unutar crne rupe. Pošto će, jednom tamo, biti bukvalno smrvljen gravitacijom i gravitacijom. U stvari, to nije istina. Da, zaista, crna rupa je područje singularnosti, gdje je sve maksimalno komprimirano. Ali ovo uopće nije "svemirski usisivač" koji je u stanju uvući sve planete i zvijezde u sebe. Svaki materijalni objekat koji se nalazi na horizontu događaja će uočiti snažno izobličenje prostora i vremena (do sada su ove jedinice odvojene). Euklidski sistem geometrije će početi da posustaje, drugim riječima, ukrštat će se, obrisi stereometrijskih figura će prestati biti poznati. Što se tiče vremena, ono će se postepeno usporavati. Što se više približavate rupi, sat će ići sporije u odnosu na zemaljsko vrijeme, ali to nećete primijetiti. Kada udari u "crvotočinu", tijelo će pasti nultom brzinom, ali će ova jedinica biti jednaka beskonačnosti. zakrivljenost, koja izjednačava beskonačnost sa nulom, što konačno zaustavlja vrijeme u području singularnosti.

Reakcija na emitovano svetlo

Jedini objekat u svemiru koji privlači svjetlost je crna rupa. Ne zna se šta je u njemu i u kakvom je obliku, ali smatraju da je to mrkli mrak, koji je nemoguće zamisliti. Svetlosni kvanti, dospevši tamo, ne nestaju samo tako. Njihova masa se množi sa masom singulariteta, što ga čini još većim i uvećava.Tako, ako upalite baterijsku lampu unutar crvotočine da biste pogledali okolo, ona neće svijetliti. Emitovani kvanti će se stalno množiti sa masom rupe, i, grubo rečeno, samo ćete pogoršati svoju situaciju.

Crne rupe posvuda

Kao što smo već shvatili, osnova obrazovanja je gravitacija, čija je vrijednost milionima puta veća nego na Zemlji. Tačnu ideju o tome šta je crna rupa svijetu je dao Karl Schwarzschild, koji je, zapravo, otkrio sam horizont događaja i tačku bez povratka, a također je ustanovio da je nula u stanju singularnosti jednaka beskonačnosti. . Po njegovom mišljenju, crna rupa se može formirati bilo gdje u svemiru. U tom slučaju, određeni materijalni objekt sfernog oblika mora doseći gravitacijski radijus. Na primjer, masa naše planete mora stati u zapreminu jednog graška da bi postala crna rupa. A Sunce bi sa svojom masom trebalo da ima prečnik od 5 kilometara - tada će njegovo stanje postati jedinstveno.

Novi horizont formiranja svijeta

Zakoni fizike i geometrije savršeno funkcionišu na zemlji iu njoj otvoreni prostor, gdje se prostor približava vakuumu. Ali oni potpuno gube svoj značaj na horizontu događaja. Zato sa matematička poenta Pogledom nemoguće je izračunati šta se nalazi unutar crne rupe. Slike do kojih možete doći ako savijete prostor u skladu sa našim predodžbama o svijetu svakako su daleko od istine. Ustanovljeno je samo da se vrijeme ovdje pretvara u prostornu cjelinu i, najvjerovatnije, postojećim se dodaje još neke dimenzije. To omogućava vjerovanje da se unutar crne rupe formiraju potpuno različiti svjetovi (fotografija, kao što znate, to neće pokazati, jer svjetlost tamo pojede sebe). Ovi univerzumi mogu biti sastavljeni od antimaterije, što naučnicima trenutno nije poznato. Postoje i verzije da je sfera bez povratka samo portal koji vodi ili u drugi svijet ili u druge tačke u našem Univerzumu.

Rođenje i smrt

Mnogo više od postojanja crne rupe je njeno rođenje ili nestanak. Sfera koja iskrivljuje prostor-vrijeme, kako smo već saznali, nastala je kao rezultat kolapsa. Mogla bi biti eksplozija velika zvijezda, sudar dva ili više tijela u prostoru i tako dalje. Ali kako je materija, koja bi se teoretski mogla osjetiti, postala područje izobličenja vremena? Slagalica je u toku. Ali nakon toga slijedi drugo pitanje - zašto takve sfere bez povratka nestaju? A ako crne rupe ispare, zašto onda ta svjetlost i sva kosmička materija koju su uvukli ne izađu iz njih? Kada materija u zoni singulariteta počne da se širi, gravitacija se postepeno smanjuje. Kao rezultat toga, crna rupa se jednostavno rastvara, a običan vakuumski svemir ostaje na svom mjestu. Iz ovoga slijedi još jedna misterija - gdje je nestalo sve što je u njega ušlo?

Gravitacija - naš ključ za srećnu budućnost?

Istraživači su uvjereni da energetsku budućnost čovječanstva može formirati crna rupa. Šta se nalazi unutar ovog sistema još uvek nije poznato, ali je bilo moguće utvrditi da se na horizontu događaja svaka materija transformiše u energiju, ali, naravno, delimično. Na primjer, osoba, koja se nalazi blizu tačke bez povratka, daće 10 posto svoje materije za njenu preradu u energiju. Ova brojka je jednostavno kolosalna, postala je senzacija među astronomima. Činjenica je da se na Zemlji, kada se materija preradi u energiju za samo 0,7 posto.

Pokušaću da odgovorim na nekoliko pitanja koja se nameću iz filma među publikom.

1) Zašto Gargantuina crna rupa izgleda ovako u filmu?

Film Interstellar je prvi Igrani film u istoriji kinematografije, gde je vizuelizacija crne rupe primenjena na osnovu fizičke matematički model. Simulaciju je izveo tim od 30 ljudi (odjel za vizualne efekte Pavela Franklina) u suradnji s Kipom Thorneom, svjetski poznatim teoretskim fizičarem poznatim po svom radu u teoriji gravitacije, astrofizici i kvantna teorija mjerenja. Na jedan okvir je potrošeno oko 100 sati, a ukupno je modelu trebalo oko 800 terabajta podataka.
Thorne je stvorio ne samo matematički model, već je napisao i specijalizovani softver (CGI) koji je omogućio izgradnju kompjuterskog modela vizualizacije.

Evo šta je Thorn uradio:

Naravno, pošteno je postaviti pitanje: da li je Thorneova simulacija prva u istoriji nauke? I da li je Thorneova slika nešto što ranije nije viđeno u naučnoj literaturi? Naravno da ne.
Jean Pierre Luminet iz Paris-Mudon opservatorije, Odsjek za relativističku astrofiziku i kosmologiju, također poznat širom svijeta po svom radu na crnim rupama i kosmologiji, jedan je od prvih naučnika koji je snimio crnu rupu kompjuterskom simulacijom. Godine 1987. objavljena je njegova knjiga Black Holes: A Popular Introduction, u kojoj piše:

“Prve kompjuterske slike crne rupe okružene akrecionim diskom sam dobio (Luminet, J.-P. (1979): Astron. Astrophys.). Suptilnije proračune napravio je Mark (Marck, J.-A. (1993): Class. Quantum Grav) i za Schwarzschild metriku i za slučaj rotirajuće crne rupe. Vjerojatne slike - to jest izračunate uzimajući u obzir zakrivljenost prostora, crveni pomak i fizička svojstva disk se može dobiti za proizvoljnu tačku, čak i unutar horizonta događaja. Čak je snimljen i film koji pokazuje kako se ova izobličenja mijenjaju kako se čovjek kreće duž vremenske putanje oko crne rupe (Delesalle, Lachieze-Rey i Luminet, 1993.). Crtež je jedan od njegovih okvira za slučaj kretanja duž paraboličke putanje sa šarkama"

Objašnjenje zašto je slika takva kakva jeste:

"Zbog zakrivljenosti prostor-vremena u blizini crne rupe, slika sistema se značajno razlikuje od elipsa koje bismo vidjeli kada bismo crnu rupu zamijenili običnim nebeskim tijelom male mase. gornja strana diska formira direktnu sliku, a zbog jakog izobličenja vidimo cijeli disk (crna rupa ne prekriva dijelove diska iza sebe).Donji dio diska je također vidljiv zbog značajna zakrivljenost svjetlosnih zraka."

Slika Luminea iznenađujuće podsjeća na rezultat Thornea, koji je dobio više od 30 godina nakon rada Francuza!

Zašto se u brojnim drugim vizualizacijama, kako u člancima tako iu znanstveno-popularnim filmovima, crna rupa često može vidjeti na potpuno drugačiji način? Odgovor je jednostavan: kompjutersko "crtanje" crne rupe na osnovu matematičkog modela je vrlo složen i dugotrajan proces koji se često ne uklapa u skromne budžete, pa se autori najčešće snalaze s radom dizajnera, nije fizičar.

2) Zašto Gargantuin akrecijski disk nije tako spektakularan kao što se može vidjeti na brojnim slikama i popularnim naučnim filmovima? Zašto se crna rupa ne bi mogla prikazati svjetlije i impozantnije?

Kombinirat ću ovo pitanje sa sljedećim:

3) Poznato je da je akrecijski disk crne rupe izvor vrlo intenzivnog zračenja. Astronauti bi jednostavno umrli ako bi se približili crnoj rupi.

I zaista jeste. Crne rupe su motori najsjajnijih, najenergetskih izvora zračenja u svemiru. Prema modernim konceptima, srce kvazara, koji ponekad sijaju jače od stotina galaksija zajedno, je crna rupa. Svojom gravitacijom privlači ogromne mase materije, uzrokujući da se skuplja na malom području pod nezamislivo visokim pritiskom. Ova tvar se zagrijava, u njoj teku nuklearne reakcije uz emisiju najmoćnijeg rendgenskog i gama zračenja.
Ovako se često crta klasični disk akrecije crne rupe:

Da je Gargantua takav, onda bi takav akrecijski disk svojim zračenjem ubijao astronaute. Akrecija na Thorneovoj crnoj rupi nije tako gusta i masivna; prema njegovom modelu, temperatura diska nije viša nego na površini Sunca. Ovo je uglavnom zbog činjenice da je Gargantua supermasivna crna rupa, sa masom od najmanje 100 miliona solarnih masa, sa radijusom od jedne astronomske jedinice.
Ovo nije samo supermasivna, već ultramasivna crna rupa. Čak i crna rupa u centru Mliječnog puta ima, prema različitim procjenama, masu od 4-4,5 miliona solarnih masa.
Iako je Gargantua daleko od šampiona. Na primjer, rupa u galaksiji NGC 1277 ima masu od 17 milijardi sunaca.
Ideja da se zamisli takav eksperiment u kojem ljudi istražuju crnu rupu muči Thornea još od 80-ih. Već u svojoj knjizi „Crne rupe i nabori vremena. Ajnštajnovo odvažno nasljeđe, objavljeno 1990. godine, Thorne razmatra hipotetički model međuzvjezdanog putovanja u kojem istraživači proučavaju crne rupe kako bi se što više približili horizontu događaja kako bi bolje razumjeli njihova svojstva.
Istraživači počinju s malom crnom rupom. Ona im nikako ne odgovara jer su plimne sile koje stvara prevelike i opasne po život. Oni mijenjaju predmet proučavanja u masivniju crnu rupu. Ali ni ona ih ne zadovoljava. Konačno, kreću prema divovskom Gargantui.
Gargantua se nalazi u blizini kvazara 3C273 - što vam omogućava da uporedite svojstva dvije rupe.
Posmatrajući ih, istraživači postavljaju pitanje:

"Razlika između Gargantue i 3C273 izgleda iznenađujuće: zašto Garnatua, sa svojom hiljadu puta većom masom i veličinom, nema tako okruglu krofnu od gasa i džinovskih kvazarskih mlazova?"

Gargantua akrecijski disk je relativno hladan, nije masivan i ne zrači toliko energije kao u kvazaru. Zašto?

"Nakon teleskopskih studija, Bret pronalazi odgovor: jednom svakih nekoliko mjeseci, zvijezda koja kruži oko centralne rupe 3C273 dolazi blizu horizonta i razdire je plimne sile crne rupe. Ostaci zvijezde, otprilike 1 solarne mase , prskanje u blizini crne rupe.. Postepeno, unutrašnje trenje pokreće prskajući plin u unutrašnjost. sjajno sija.
Bret objašnjava da se zvijezde mogu približiti i Gargantui. Ali pošto je Gargantua mnogo veća od 3C273, njene plimne sile iznad horizonta događaja su preslabe da bi rastrgale zvezdu. Gargantua guta zvijezde cijele, ne prskajući njihovu unutrašnjost u okolni bagel. A bez krofne, Gargantua ne može stvoriti mlazove i druge karakteristike kvazara."

Da bi masivni zračeći disk postojao oko crne rupe, mora postojati građevinski materijal od kojeg se može formirati. U kvazaru su to gusti oblaci gasa, veoma blizu crne rupe zvezde. Evo klasičnog modela za formiranje akrecionog diska:

U Interstellaru je jasno da jednostavno ne postoji ništa iz čega bi nastao masivni akrecijski disk. U sistemu nema gustih oblaka ili obližnjih zvijezda. Ako je bilo šta, sve je to odavno pojedeno.
Jedini Gargantuin sadržaj su oblaci međuzvjezdanog plina niske gustine, koji stvaraju slab, "niskotemperaturni" akrecijski disk koji ne zrači tako intenzivno kao klasični diskovi u kvazarima ili binarnim sistemima. Stoga, zračenje diska Gargantua neće ubiti astronaute.

Thorne piše u The Science of Interstellar:

"Tipični akrecijski disk ima veoma intenzivnu rendgensku, gama i radio emisiju. Toliko jaka da će spržiti svakog astronauta koji odluči biti blizu. Gargantua disk prikazan u filmu je izuzetno slab disk. "Slab" je od naravno, ne po ljudskim standardima, već po standardima tipičnih kvazara. Umjesto da se zagrije na stotine miliona stepeni, kao što su diskovi za akreciju kvazara, Gargantuin disk je vruć samo nekoliko hiljada stepeni, slično kao površina Sunca. Emituje mnogo svjetlosti, ali gotovo da nema rendgenskih i gama zraka. "zrake. Takvi diskovi mogu postojati u kasnijim fazama evolucije crne rupe. Stoga se disk Gargantua prilično razlikuje od slike koju često vidite na raznim popularnim resursi astrofizike."

Je li Kip Thorne jedini koji je sugerirao postojanje hladnih akrecijskih diskova oko crnih rupa? Naravno da ne.

Hladni akrecijski diskovi crnih rupa dugo su proučavani u naučnoj literaturi:
Prema nekim izvještajima, supermasivna crna rupa u centru Mliječnog puta, Strijelac A* (Sgr A*), ima isti hladni akrecijski disk:

Oko naše centralne crne rupe može biti neaktivna hladni akrecijski disk, zaostalo (zbog niske viskoznosti) iz "burne mladosti" Sgr A*, kada je stopa akrecije bila visoka. Sada ovaj disk "usisava" vrući gas, sprečavajući ga da upadne u crnu rupu: gas se taloži u disku na relativno velikim udaljenostima od crne rupe.

(c) Bliske zvijezde i neaktivni akrecijski disk u Sgr A∗: pomračenja i bljeskovi
Sergej Najakšin1 i Rašid Sunjajev. // 1. Max-Planck-Institut fur Astrophysik, Karl-Schwarzschild-Str. Garching, Njemačka 2. Institut za svemirska istraživanja, Moskva, Rusija

Ili Cygnus X-1:

Izvršena spektralna i vremenska analiza veliki broj posmatranja opservatorije RXTE crnih rupa Cygnus X-1, GX339-4 i GS1354-644 u niskom spektralnom stanju tokom 1996-1998. Za sva tri izvora pronađena je korelacija između karakterističnih frekvencija haotične varijabilnosti i spektralnih parametara – nagiba komptonizovanog spektra zračenja i relativne amplitude reflektovane komponente. Odnos između amplitude reflektirane komponente i nagiba komptonizacijskog spektra pokazuje da reflektirajući medij ( hladni akrecijski disk) je glavni dobavljač mekih fotona u komptonizacijskoj regiji.

(c) Izvještaj na konferenciji SPIE organizacije "Astronomski teleskopi i instrumentacija", 21-31. marta 2000., Minhen, Njemačka

Interakcija između zvijezda i an Neaktivan Accretion Disc u galaktičkoj jezgri // Vladimır Karas. Astronomski institut, Akademija nauka, Prag, Češka Republika i

(c) Karlov univerzitet, Fakultet matematike i fizike, Prag, Češka Republika // Ladislav Subr. Karlov univerzitet, Fakultet matematike i fizike, Prag, Češka Republika

"Tihe" crne rupe slične su rupi u maglini Andromeda - jednoj od prvih otkrivenih supermasivnih crnih rupa. Njegova masa je oko 140 miliona solarnih masa. Ali nisu ga pronašli po jakom zračenju, već po karakterističnom kretanju zvijezda oko ovog područja. Jezgra takvih galaksija ne posjeduju intenzivno zračenje kvazara. I astrofizičari su došli do zaključka da materija jednostavno ne pada u ovu crnu rupu. Ova situacija je tipična za "mirne" galaksije, poput Andromedine magline i Mliječnog puta.

Galaksije sa aktivnim crnim rupama nazivaju se aktivne ili Seyfertove galaksije. Seyfertove galaksije uključuju približno 1% svih posmatranih spiralnih galaksija.

Kako su pronašli supermasivnu crnu rupu u maglini Andromeda dobro je prikazano u BBC-jevom naučnofantastičnom filmu Supermasivne crne rupe.

4) Poznato je da crne rupe imaju smrtonosne plimne sile. Neće li rastrgati i astronaute i Milerovu planetu, koja je u filmu preblizu horizontu događaja?

Čak i lakonska Wikipedia piše o jednom važnom svojstvu supermasivne crne rupe:

„Sile plime i oseke u blizini horizonta događaja su mnogo slabije zbog činjenice da se centralni singularitet nalazi toliko daleko od horizonta da hipotetički astronaut putuje u centar crna rupa, neće osjetiti efekte ekstremnih plimnih sila sve dok ne zaroni veoma duboko."

S tim se slažu svi naučni i popularni izvori koji opisuju svojstva supermasivnih crnih rupa.

Lokacija tačke u kojoj sile plime i oseke dostižu toliku veličinu da uništavaju objekt koji je tu pao zavisi od veličine crne rupe. Za supermasivne crne rupe, kao što su one koje se nalaze u centru Galaksije, ova tačka leži unutar njihovog horizonta događaja, tako da hipotetički astronaut može preći njihov horizont događaja bez da uoči ikakve deformacije, ali nakon prelaska horizonta događaja njegov pad u centar crna rupa je već neizbežna. Za male crne rupe, u kojima je Schwarzschildov radijus mnogo bliži singularnosti, plimne sile će ubiti astronauta prije nego što on uopće stigne do horizonta događaja.

(c) Schwarzschildove crne rupe // Opća teorija relativnosti: uvod za fizičare. - Cambridge University Press, 2006. - P. 265. - ISBN 0-521-82951-8.

Naravno, masa Gargantue je odabrana tako da plima ne razdvoji astronaute.
Vrijedi napomenuti da je Thorn Gargantua iz 1990. nešto masivniji od Interstellar-a:

„Proračuni su pokazali da što je rupa veća, to je raketi potrebno manje potiska da bi je zadržala na krugu od 1.0001 horizonta događaja. Za bolan, ali podnošljiv potisak od 10 zemaljskih g, masa rupe bi morala biti 15 triliona solarnih masa. Najbliža od ovih rupa se zove Gargantua, nalazi se na udaljenosti od 100.000 svjetlosnih godina od naše galaksije i 100 miliona svjetlosnih godina od skupa galaksija Djevice, oko kojeg se okreće Mliječni put. U stvari, nalazi se u blizini kvazara 3C273, 2 milijarde svjetlosnih godina od Mliječnog puta...
Kada uđete u orbitu Gargantue i obavite uobičajena mjerenja, uvjerite se da je njegova masa zaista 15 triliona solarnih masa i da se rotira vrlo sporo. Iz ovih podataka izračunavate da je obim njegovog horizonta 29 svjetlosnih godina. Konačno, izračunava da je ovo rupa, čiju blizinu možete istražiti, doživljavajući dopuštene plimne sile i ubrzanje!

U knjizi The Science of Interstellar iz 2014. godine, gdje Kip Thorne opisuje naučne aspekte rada na filmu, on već iznosi brojku od 100 miliona solarnih masa – ali uz napomenu da je to minimalna masa koja može biti „udobna“ u odnosu na plimne sile crne rupe.

5) Kako Milerova planeta može postojati tako blizu crne rupe? Hoće li ga rastrgnuti plima?

Astronom Fil Plant, poznat po nadimku "Loš astronom" zbog svog rasprostranjenog skepticizma, jednostavno nije mogao proći pored Interstellar-a. Osim toga, prije toga je svojim dosadnim skepticizmom ljutito uništio mnoge senzacionalne filmove, poput Gravitacije.

“Zaista sam se radovao Interstellaru.. Ali ono što sam vidio bilo je strašno. Ovo je potpuni promašaj. Zaista, zaista mi se nije dopalo.”

piše u svom članku od 6. novembra.
Phil kaže da je u naučnom smislu film potpuno sranje. Što čak ni u hipotetičkom okviru ne može odgovarati savremenim naučnim idejama. Posebno se vozio po Millerovoj planeti. Planeta bi mogla stabilno da kruži oko takve crne rupe, rekao je, ali bi njena orbita morala biti najmanje tri puta veća od same Gargantue. Sat će raditi sporije nego na Zemlji, ali samo za 20 posto. Stabilnost planete blizu crne rupe, kako je prikazano u filmu, nemoguća je fikcija. Osim toga, bit će potpuno rastrgnuta plimnim silama crne rupe.

Ali 9. novembra, Plate se pojavljuje sa novim člankom. On je zove Nastavak: Interstellar Mea Culpa. Neukrotivi naučni kritičar odlučio je da se pokaje.

“Opet sam zeznuo. Ali bez obzira na veličinu mojih grešaka, uvijek ih pokušavam priznati. Uostalom, sama nas nauka tjera da priznamo svoje greške i učimo iz njih!”

Phil Plant je priznao da je pogriješio u svojim razmatranjima i došao do pogrešnih zaključaka:

“U svojoj recenziji, govorio sam o Millerovoj planeti koja kruži blizu crne rupe. Sat proveden na planeti jednak je sedam zemaljskih godina. Moj prigovor je bio da bi s takvim vremenskim dilatacijom stabilna orbita planete bila nemoguća.
I to je tačno... za nerotirajuću crnu rupu. Moja greška je bila. da nisam koristio tačne jednačine za crnu rupu koja se brzo vrtila! Ovo uvelike mijenja sliku prostor-vremena oko crne rupe. Sada razumijem da stabilna orbita za ovu planetu oko crne rupe može postojati, i to toliko blizu horizonta događaja da je moguća vremenska dilatacija naznačena u filmu. U suštini, pogrešio sam.
Takođe sam naveo u svojoj originalnoj analizi da će gravitacione plime i oseke razdvojiti ovu planetu. Konsultovao sam se sa nekoliko astrofizičara koji su takođe rekli da bi plima Gargantua verovatno trebalo da uništi planetu, ali to još uvek nije matematički potvrđeno. Još uvijek rade na rješenju ovog problema - i čim se riješi, objavit ću rješenje. Ni sam ne mogu da kažem da li sam bio u pravu ili ne u svojoj analizi – a čak i da sam bio u pravu, moja razmatranja su se i dalje ticala samo nerotirajuće crne rupe, tako da nisu validna za ovaj slučaj.
Da bi se riješio takav problem, potrebno je raspraviti mnoge matematičke probleme. Ali ne znam tačno koliko je Milerova planeta bila udaljena od Gargantue, pa je stoga vrlo teško reći da li bi je plima uništila ili ne. Još nisam pročitao The Science of Interstellar fizičara i izvršnog producenta Kipa Thornea - mislim da će baciti svjetlo na ovaj problem.
Međutim, pogriješio sam u vezi stabilnosti orbite - i sada smatram potrebnim da poništim ovu svoju tvrdnju o filmu.
Dakle, da sumiramo: fizička slika u blizini crne rupe, prikazana u filmu, zapravo je u skladu sa naukom. Napravio sam grešku zbog čega se izvinjavam.

Ikjyot Singh Kohli, teoretski fizičar sa Univerziteta Yore, na svojoj stranici je dao rješenja jednačina, dokazujući da je postojanje Milerove planete sasvim moguće.
Pronašao je rješenje u kojem bi planeta postojala u uvjetima prikazanim u filmu. Ali, razgovarao je i o problemu plimnih sila, koje bi navodno trebale razdvojiti planetu. Njegovo rješenje pokazuje da su plimne sile preslabe da ga razdvoje.
Čak je potkrijepio prisustvo džinovskih valova na površini planete.

Razmatranja Singha Kohlija sa primjerima jednadžbi ovdje:

Ovako Miller Thorne pokazuje lokaciju planete u svojoj knjizi:

Postoje tačke u kojima će orbita biti nestabilna. Ali Thorne je također pronašao stabilnu orbitu:

Sile plime i oseke ne kidaju planetu, već je deformišu:

Ako se planeta okreće oko izvora plimnih sila, one će stalno mijenjati svoj smjer, deformirajući ga na različite načine u različitim točkama orbite. U jednom položaju, planeta će biti spljoštena od istoka prema zapadu i protegnuta od sjevera prema jugu. U drugoj tački u orbiti, stisnuta je od sjevera prema jugu i proteže se od istoka prema zapadu. Budući da je Gargantuina gravitacija tako jaka, promjenjivo unutrašnje naprezanje i trenje će zagrijati planetu, čineći je veoma vrućom. Ali kao što smo videli u filmu, Milerova planeta izgleda veoma drugačije.
Stoga bi bilo pošteno pretpostaviti da je planeta uvijek okrenuta prema Gargantui s jedne strane. I to je prirodno za mnoga tijela koja se okreću oko jačeg gravitirajućeg objekta. Na primjer, naš Mjesec, mnogi sateliti Jupitera i Saturna uvijek su okrenuti prema planeti samo jednom stranom.

Thorn je također naveo još jednu važnu stvar:

“Ako pogledate Millerovu planetu sa planete Manna, možete vidjeti kako se okreće oko Gargantue sa orbitalnim periodom od 1,7 sati, prešavši za to vrijeme skoro milijardu kilometara. To je otprilike polovina brzine svjetlosti! Zbog kašnjenja vremena za Rendžerovu posadu, ovaj period je smanjen na desetinku sekunde. Veoma je brz! I nije li to mnogo brže od brzine svjetlosti? Ne, jer se u referentnom okviru pokretnog prostora nalik vrtlogu oko Gargantue, planeta kreće sporije od svjetlosti.
U mom naučni model U filmu je planeta uvijek okrenuta crnoj rupi s jedne strane i rotira vrtoglavom brzinom. Neće li centrifugalne sile rastrgati planetu zbog ove brzine? Ne: ponovo je spašena vrtlogom svemira. Planeta se neće osjećati destruktivno centrifugalne sile, budući da se sam prostor rotira s njim istom brzinom"

6) Kako su mogući takvi gigantski talasi na površini Millerove planete?

Na ovo pitanje Thorne odgovara na sljedeći način:

“Napravio sam potrebne fizičke proračune i pronašao dva moguća naučna tumačenja.
Oba ova rješenja zahtijevaju da položaj ose rotacije planete bude nestabilan. Planeta bi se trebala ljuljati u nekom rasponu, kao što je prikazano na slici. To se dešava pod uticajem Gargantuine gravitacije.

Kada sam izračunao period ovog zamaha, dobio sam vrijednost od oko sat vremena. I to se poklopilo sa vremenom koje je Chris odabrao - prije toga još nije znao za moju naučnu interpretaciju!
Moj drugi model je cunami. Plimne sile Gargantue mogu deformisati koru Milerove planete, za isti period (1 sat). Ove deformacije mogu stvoriti vrlo jake potrese. Oni mogu generirati cunamije koji su znatno veći od bilo kojeg ikada viđenog na Zemlji."

7) Kako su Endurance i Rangerovi nevjerovatni manevri mogući u orbiti oko Gargantue?

1) Endurance se kreće u parkirališnoj orbiti sa radijusom jednakim 10 Gargantua radijusa, a posada koja ide do Miller Pointa kreće se brzinom od C/3. Millerova planeta se kreće na 55% od C.
2) Rendžer mora usporiti sa C/3 da bi spustio orbitu i približio se Miller Pointu. Usporava na c/4, i stiže u blizinu planete (naravno, ovdje morate slijediti strogu kalkulaciju da biste pogodili. Ali to nije problem za kompjuter)

Mehanizam za tako značajnu promjenu brzine opisuje Thorne:

“Zvijezde i male crne rupe se okreću oko ogromnih crnih rupa poput Gargantue. Oni su ti koji mogu stvoriti određujuće sile koje će odvratiti Rendžera iz njegove kružne orbite i poslati ga dolje u Gargantuu. Sličan gravitacijski manevar NASA često koristi Solarni sistem, iako koristi gravitaciju planeta, a ne crnu rupu. Detalji ovog manevra nisu otkriveni u Interstellaru, ali se sam manevar spominje kada se govori o korištenju neutronske zvijezde za usporavanje brzine.“

Neutronsku zvijezdu Thorne prikazuje na slici:

Susret sa neutronskom zvijezdom omogućava vam promjenu brzine:

„Takva aproksimacija može biti veoma opasna; Rendžer se mora dovoljno približiti neutronskoj zvijezdi (ili maloj crnoj rupi) da osjeti snažnu gravitaciju. Ako je zvijezda koja usporava ili crna rupa manjeg radijusa od 10.000 km, tada će ljude i Rendžera razdvojiti plimske sile. Dakle, neutronska zvijezda mora biti velika najmanje 10.000 km.
Razgovarao sam o ovom pitanju sa Nolanom tokom produkcije scenarija, sugerirajući crnu rupu ili neutronska zvijezda birati između. Nolan je izabrao neutronsku zvijezdu. Zašto? Zato što nije želeo da zbuni gledaoce sa dve crne rupe."

“Crne rupe, nazvane IMBH (crne rupe srednje mase), deset hiljada puta su manje od Gargantue, ali hiljadu puta teže od običnih crnih rupa. Cooperu je potreban takav diverter. Smatra se da se neke IMBH formiraju u globularnim jatima, a neke se nalaze u jezgri galaksija, gdje se također nalaze džinovske crne rupe. Najbliži primjer je maglina Andromeda, nama najbliža galaksija. U jezgru Andromede nalazi se rupa slična Gargantui - oko 100 miliona solarnih masa. Kada IMBH prođe kroz bilo koju regiju sa gustom zvjezdanom populacijom, efekat “dinamičkog trenja” usporava brzinu IMBH, i ona pada sve niže i niže, sve bliže i bliže džinovskoj crnoj rupi. Kao rezultat toga, IMBH završava u neposrednoj blizini supermasivne crne rupe. Stoga bi priroda mogla pružiti Cooperu takav izvor gravitacijske devijacije.

Pogledajte pravu primjenu "gravitacijske praćke" na primjeru međuplanetarnih svemirskih letjelica - na primjer, pročitajte povijest Voyagera.