Ол орналасқан Гаргантюа қара дыры. Әлемдегі ең үлкен қара тесік. Кино және өте үлкен қара құрдым

Көрермендердің фильмге қатысты бірнеше сұрақтарына жауап беруге тырысамын.

1) Неліктен Гаргантюаның қара дыры фильмде осылай көрінеді?

«Жұлдыздар аралық» фильмі — кинематография тарихындағы физикалық және математикалық модельге негізделген қара дыры бейнеленген алғашқы толықметражды фильм. Модельдеу 30 адамнан тұратын топпен (Пол Франклиннің көрнекі әсерлер бөлімі) гравитация теориясы, астрофизика және кванттық өлшемдер теориясы бойынша жұмысымен танымал әлемге әйгілі физик-теоретик Кип Торнмен бірлесе отырып жүргізілді. Бір кадрға шамамен 100 сағат жұмсалды, ал модельге барлығы 800 терабайтқа жуық деректер жұмсалды.
Торн тек математикалық модельді құрып қана қоймай, сонымен қатар компьютерлік визуализация моделін құруға мүмкіндік беретін арнайы бағдарламалық қамтамасыз етуді (CGI) жазды.

Міне, Торн не ойлап тапты:

Әрине, сұрақ қою орынды: Торнның симуляциясы ғылым тарихындағы біріншілік пе? Ал Торнның бейнесі бұрын-соңды ғылыми әдебиеттерде болмаған нәрсе ме? Әрине жоқ.
Париж-Мудон обсерваториясының релятивистік астрофизика және космология бөлімінің қызметкері Жан Пьер Люминет, сонымен қатар қара тесіктер мен космология саласындағы жұмыстарымен әлемге әйгілі, компьютерлік модельдеу арқылы қара тесікті суретке түсірген алғашқы ғалымдардың бірі. 1987 жылы оның «Қара тесіктер: танымал кіріспе» кітабы жарық көрді, онда ол былай деп жазады:

«Аккрециялық дискімен қоршалған қара тесіктің алғашқы компьютерлік суреттерін мен алдым (Luminet, J.-P. (1979): Astron. Astrophys.). Неғұрлым нақтыланған есептеулерді Марк (Marck, J.-A. (1993): Class. Quantum Grav) Шварцшильд метрикасы үшін де, айналмалы қара тесік жағдайы үшін де жүргізді. Ақылға қонымды кескіндерді - яғни кеңістіктің қисаюын, қызыл ығысуын және дискінің физикалық қасиеттерін ескере отырып есептелген - тіпті оқиға көкжиегі ішінде орналасқан ерікті нүкте үшін алуға болады. Тіпті қара құрдымның айналасында уақыттық траектория бойынша қозғалған кезде бұл бұрмалаулардың қалай өзгеретінін көрсететін фильм жасалды (Delesalle, Lachieze-Rey және Luminet, 1993). Сызба оның ілулі параболалық траектория бойынша қозғалыс жағдайына арналған кадрларының бірі болып табылады»

Суреттің неліктен осылай болатынын түсіндіру:

«Қара дырдың маңындағы кеңістік-уақыттың қисаюына байланысты жүйенің кескіні эллипстерден айтарлықтай ерекшеленеді, егер біз қара құрдымды кәдімгі төмен массалық аспан денесімен алмастырсақ, оны радиациядан көреміз дискінің жоғарғы жағы тікелей кескінді құрайды және қатты бұрмалану салдарынан біз бүкіл дискіні көреміз (қара тесік бізден дискінің бөліктерін жауып тастамайды). жарық сәулелерінің айтарлықтай иілуі».

Люминнің бейнесі француз жұмысынан 30 жылдан астам уақыттан кейін алған Торнның нәтижесін таңқаларлық түрде еске түсіреді!

Неліктен басқа көптеген визуализацияларда: мақалаларда да, ғылыми-көпшілік фильмдерде де қара тесікті мүлде басқаша көруге болады? Жауап қарапайым: математикалық модельге негізделген қара тесікті компьютерлік «сызу» өте күрделі және көп уақытты қажет ететін процесс, ол көбінесе қарапайым бюджеттерге сәйкес келмейді, сондықтан авторлар көбінесе дизайнердің жұмысымен айналысады. физикке қарағанда.

2) Неліктен Гаргантюаның аккрециялық дискісі көптеген суреттер мен ғылыми-көпшілік фильмдерде көрінетіндей керемет емес? Неліктен қара құрдымды жарқынырақ және әсерлі етіп көрсету мүмкін болмады?

Мен бұл сұрақты келесімен біріктіремін:

3) Қара құрдымның аккрециялық дискісі өте қарқынды сәулелену көзі екені белгілі. Ғарышкерлер қара құрдымға жақындаған жағдайда ғана өлетін еді.

Және шынымен де солай. Қара тесіктер - Әлемдегі ең жарқын, ең жоғары сәулелену көздерінің қозғалтқыштары. Заманауи түсініктерге сәйкес, кейде жүздеген галактикаларды біріктіргеннен де жарқырап тұратын квазарлардың жүрегі - қара құрдым. Өзінің ауырлық күшімен ол үлкен материя массасын тартады, бұл оны елестету мүмкін емес жоғары қысым астында шағын аймаққа қысуға мәжбүр етеді. Бұл зат қызады, онда күшті рентгендік және гамма-сәулеленуді шығаратын ядролық реакциялар жүреді.
Классикалық қара дыры жинақтау дискісі жиі қалай сызылады:

Егер Гаргантюа осындай болса, онда мұндай аккрециялық диск ғарышкерлерді сәулеленуімен өлтіреді. Торнның қара шұңқырындағы аккреция оның моделі бойынша соншалықты тығыз емес және массивті емес, дискінің температурасы Күннің бетінен жоғары емес; Бұл, негізінен, Гаргантюаның салмағы кем дегенде 100 миллион күн массасы, радиусы бір астрономиялық бірлік болатын аса үлкен қара құрдым екендігімен байланысты.
Бұл жай ғана супермассив емес, ультрамассивті қара тесік. Тіпті Құс жолының орталығындағы қара құрдымның да, әртүрлі бағалаулар бойынша, 4-4,5 миллион күн массасы бар.
Гаргантюа рекордшыдан алыс болса да. Мысалы, NGC 1277 галактикасындағы тесіктің массасы 17 миллиард күн.
Адамдар қара тесікті зерттейтін мұндай экспериментті елестету идеясы Торнды 1980 жылдардан бері мазалайды. Қазірдің өзінде оның кітабында «Қара тесіктер мен уақыт қатпарлары. 1990 жылы жарияланған «Эйнштейннің батыл мұрасы» Торн жұлдызаралық саяхаттың гипотетикалық моделін зерттейді, онда зерттеушілер қара тесіктерді зерттейді, оның қасиеттерін жақсырақ түсіну үшін оқиға көкжиегіне барынша жақындауды қалайды.
Зерттеушілер кішкентай қара тесіктен бастайды. Бұл оларға мүлдем сәйкес келмейді, өйткені ол тудыратын толқындық күштер тым үлкен және өмір үшін қауіпті. Олар зерттеу нысанын үлкенірек қара құрдымға өзгертеді. Бірақ ол оларды да қанағаттандырмайды. Ақыры олар алып Гаргантюаға қарай бет алады.
Гаргантюа 3С273 квазарының жанында орналасқан - бұл екі тесіктің қасиеттерін салыстыруға мүмкіндік береді.
Оларды бақылай отырып, зерттеушілер өздеріне сұрақ қояды:

«Гаргантюа мен 3С273 арасындағы айырмашылық таң қалдыратын сияқты: массасы мен өлшемінен мың есе үлкен Гарнатуа неге газ бен алып квазарлық ұшқыштардан тұратын дөңгелек пончикке ие емес?»

Гаргантюаның аккрециялық дискісі салыстырмалы түрде салқын, массивті емес және квазар сияқты көп энергия шығармайды. Неліктен?

"Телескопиялық зерттеулерден кейін Брет жауап табады: бірнеше айда бір рет орталық тесігі 3С273 орбитасындағы жұлдыз көкжиекке жақындайды және қара құрдымның толқындық күштерімен жарылып кетеді. Жұлдыздың қалдықтары, с. шамамен 1 күн массасы, қара дыры маңында шашырап, ішкі үйкеліс бірте-бірте шашыратқыш газды қозғайды және реактивті ұшақтар өздерінің газ қорын сақтайды және жарқырайды.
Брет жұлдыздардың Гаргантюаға жақындай алатынын түсіндіреді. Бірақ Гаргантюа 3C273-тен әлдеқайда үлкен болғандықтан, оның оқиға көкжиегінен жоғары толқындық күштері жұлдызды жырту үшін тым әлсіз. Гаргантюа жұлдыздарды қоршап тұрған пончикке шашыратпай тұтас жұтады. Ал пончиксіз Гаргантюа ағындарды және квазардың басқа мүмкіндіктерін жасай алмайды ».

Қара құрдымның айналасында массивті сәуле шығаратын диск болуы үшін оның пайда болуы мүмкін құрылыс материалы болуы керек. Квазарда бұл жұлдыздың қара дырысына өте жақын орналасқан тығыз газ бұлттары. Міне, аккрециялық дискіні қалыптастырудың классикалық үлгісі:

Interstellar-да үлкен аккрециялық диск пайда болатын ештеңе жоқ екені анық. Жүйеде тығыз бұлттар немесе жақын жұлдыздар жоқ. Егер бірдеңе болса, бәрі бұрыннан жеген.
Гаргантюа қанағаттанатын жалғыз нәрсе - бұл квазарлардағы немесе екілік жүйелердегі классикалық дискілер сияқты қарқынды сәулеленбейтін әлсіз, «төмен температуралы» аккрециялық дискіні жасайтын жұлдызаралық газдың тығыздығы төмен бұлттары. Сондықтан Гаргантюа дискісінің радиациясы ғарышкерлерді өлтірмейді.

Торн «Жұлдыздар арасындағы ғылым» кітабында былай деп жазады:

"Кәдімгі аккрециялық дискінің өте қарқынды рентгендік, гамма және радио сәулеленуі бар. Ол жақын жерде болуды шешкен кез келген астронавтты қуыратыны соншалық. Фильмде көрсетілген Gargantua дискісі өте әлсіз диск. "Әлсіз" -, әрине, адамдық өлшемдер бойынша емес, әдеттегі квазарлардың стандарттары бойынша, жүздеген миллион градусқа дейін қыздырудың орнына, квазарлық аккрециялық дискілер қыздырылғандықтан, Гаргантюа дискісі бетімен бірдей бірнеше мың градусқа ғана қызады. Ол өте көп жарық шығарады, бірақ мұндай дискілер эволюцияның соңғы кезеңдерінде Gargantua-дан айтарлықтай ерекшеленеді әртүрлі танымал астрофизикалық ресурстарда жиі көруге болатын сурет».

Қара тесіктердің айналасында суық аккреция дискілерінің болуын ұсынған жалғыз Кип Торн ма? Әрине жоқ.

Қара тесіктердің суық аккрециялық дискілері ғылыми әдебиеттерде ұзақ уақыт бойы зерттелді:
Кейбір деректерге сәйкес, Құс жолының орталығында орналасқан аса массивті қара құрдым, Sagittarius A* (Sgr A*) дәл осындай суық аккреция дискісіне ие:

Біздің орталық қара тесіктің айналасында белсенді емес қара тесік болуы мүмкін. суық аккрециялық диск, Sgr A*-ның «турбулентті жасынан» қалған (тұтқырлықтың төмен болуына байланысты), жинақтау жылдамдығы жоғары болған кезде. Енді бұл диск ыстық газды «сорып», оның қара тесікке түсуіне жол бермейді: газ дискіге қара тесіктен салыстырмалы түрде үлкен қашықтықта орналасады.

(c) Жұлдыздарды жабу және Sgr A∗ ішіндегі белсенді емес жинақтау дискі: тұтылулар мен алаулар
Сергей Наякшин1 және Рашид Суняев. // 1. Макс-Планк-Институт аң терісі астрофизик, Карл-Шварцшильд-көш. Гарчинг, Германия 2. Ғарыштық зерттеулер институты, Мәскеу, Ресей

Немесе Cygnus X-1:

RXTE обсерваториясының 1996-1998 жылдардағы төмен спектрлік күйдегі Cygnus X-1, GX339-4 және GS1354-644 аккрецияланатын қара тесіктерін бақылауларының үлкен санына спектрлік және уақытша талдау жүргізілді. Барлық үш көз үшін хаотикалық өзгергіштіктің сипаттамалық жиіліктері мен спектрлік параметрлер – комптонизацияланған сәулелену спектрінің көлбеулігі мен шағылысқан компоненттің салыстырмалы амплитудасы арасында корреляция табылды. Шағылысқан компоненттің амплитудасы мен Комптонизация спектрінің еңісі арасындағы байланыс шағылыстырғыш ортаның ( суық аккрециялық диск) комптонизация саласына жұмсақ фотондардың негізгі жеткізушісі болып табылады.

(c) SPIE ұйымының «Астрономиялық телескоптар және аспаптар» конференциясындағы баяндамасы, 21-31 наурыз 2000 ж., Мюнхен, Германия

Жұлдыздар мен жұлдыздардың өзара әрекеттесуі Белсенді емес жинақтау дискіГалактикалық ядрода // Владимир Карас. Астрономиялық институт, Ғылым академиясы, Прага, Чехия және

(c) Чарльз университеті, математика және физика факультеті, Прага, Чехия // Ладислав Субр. Чарльз университеті, математика және физика факультеті, Прага, Чехия

Тыныш қара дырылар Андромеда тұманындағы тесікке ұқсайды, бірінші ашылған аса массивті қара тесіктердің бірі. Оның массасы шамамен 140 миллион күн массасын құрайды. Бірақ олар оны күшті радиация арқылы емес, жұлдыздардың осы аймақтың айналасындағы өзіне тән қозғалысы арқылы тапты. Мұндай галактикалардың өзектерінде интенсивті «квазар» сәулелену болмайды. Ал астрофизиктер материя бұл қара тесікке жай түспейді деген қорытындыға келді. Бұл жағдай Андромеда тұмандығы мен Құс жолы сияқты «тыныш» галактикаларға тән.

Белсенді қара тесіктері бар галактикалар белсенді немесе Сейферт галактикалары деп аталады. Сейферт галактикалары барлық байқалған спиральды галактикалардың шамамен 1% құрайды.

Андромеда тұманында супермассивті қара тесік қалай табылғаны ВВС-дің «Супермассивті қара тесіктер» ғылыми-көпшілік фильмінде жақсы көрсетілген.

4) Қара тесіктердің өлімге әкелетін толқындық күштері бар екені белгілі. Олар ғарышкерлерді де, фильмдегі оқиға көкжиегіне тым жақын Миллердің планетасын да жарып жібермей ме?

Тіпті қысқаша Уикипедия супермассивті қара тесіктің бір маңызды қасиеті туралы жазады:

«Оқиғалар горизонтының жанындағы толқындық күштер айтарлықтай әлсірейді, себебі орталық ерекшелік көкжиектен соншалықты алыс орналасқан, сондықтан қара құрдымның орталығына сапар шегетін гипотетикалық астронавт ол өте күшті болғанша төтенше толқындық күштердің әсерін сезбейді. оған терең ».

Өте үлкен қара тесіктердің қасиеттерін сипаттайтын кез келген ғылыми және танымал дереккөздер мұнымен келіседі.

Толқындық күштер сол жерге құлаған нысанды бұзатын шамаға жеткен нүктенің орны қара құрдымның көлеміне байланысты. Галактиканың ортасында орналасқандар сияқты аса массивті қара тесіктер үшін бұл нүкте олардың оқиғалар көкжиегінде жатыр, сондықтан гипотетикалық астронавт ешқандай деформацияны байқамай-ақ олардың оқиғалар көкжиегін кесіп өтуі мүмкін, бірақ оқиға көкжиегін кесіп өткеннен кейін оның орталыққа қарай құлауы. қара құрдымға шығуы сөзсіз. Шварцшильд радиусы ерекшелікке әлдеқайда жақын шағын қара тесіктер үшін толқындық күштер ғарышкерді оқиға көкжиегіне жеткенше өлтіреді.

(c) Шварцшильд қара тесіктері // Жалпы салыстырмалылық: физиктерге кіріспе. - Cambridge University Press, 2006. - P. 265. - ISBN 0-521-82951-8.

Әрине, Гаргантюаның массасы астронавттардың толқындармен жарылып кетпеуі үшін таңдалды.
Айта кетейік, Торнның 1990 жылғы Гаргантюасы Жұлдызаралық фильмге қарағанда біршама массалық:

«Есептеулер саңылау неғұрлым үлкен болса, зымыран 1.0001 оқиға көкжиегі шеңберінде ұстап тұру үшін соғұрлым аз соғу қажет екенін көрсетті. 10 Жер гс ауыр, бірақ төзімді итеру үшін тесіктің массасы 15 триллион күн массасы болуы керек. Бұл тесіктердің ең жақыны Гаргантюа деп аталады, ол біздің галактикадан 100 000 жарық жылы және Құс жолы айналатын Бикеш галактикасының шоғырынан 100 миллион жарық жылы қашықтықта орналасқан. Іс жүзінде ол 3С273 квазарына жақын, Құс жолынан 2 миллиард жарық жылы...
Гаргантюа орбитасына шығып, кәдімгі өлшемдерді жүргізе отырып, сіз оның массасы шын мәнінде 15 триллион күн массасына тең екеніне және оның өте баяу айналатынына көз жеткізесіз. Бұл деректерден сіз оның көкжиегінің шеңбері 29 жарық жылы екенін есептейсіз. Ақырында, ол бұл саңылау екенін есептейді, оның төңірегін зерттеуге болады, рұқсат етілген толқындар мен үдеулерді сезінесіз!

2014 жылы Кип Торн фильмде жұмыс істеудің ғылыми аспектілерін сипаттайтын «Жұлдыздар арасындағы ғылым» кітабында ол қазірдің өзінде 100 миллион күн массасын береді, бірақ бұл «ыңғайлы» адам алатын ең аз масса екенін атап өтті. толқындық әсерлерге қатысты.

5) Миллердің планетасы қара дырыға қалай жақын болуы мүмкін? Оны толқын күштері жарып жібере ме?

Астроном Фил Плэйнт, өзінің шектен тыс скептицизмі үшін «Жаман астроном» деген атпен белгілі, Жұлдызаралықтан өте алмады. Оның үстіне, бұған дейін ол көптеген танымал фильмдерді, мысалы, «Гравитацияны» бұрғылауға күмәнмен жойды.

«Мен Interstellar-ды асыға күттім... Бірақ көргенім қорқынышты болды. Бұл толық сәтсіздік. Маған бұл шынымен ұнамады ».

– деп жазады ол 6 қарашадағы мақаласында.
Филдің айтуынша, фильмнің ғылыми бөлігі мүлдем ақымақтық. Бұл тіпті гипотетикалық шеңберде де қазіргі заманғы ғылыми идеяларға сәйкес келмейді. Ол әсіресе Миллердің планетасын аралады. Оның айтуынша, планета мұндай қара құрдымды тұрақты түрде айналып өте алады, бірақ оның орбитасы Гаргантюаның өзінен кемінде үш есе үлкен болуы керек. Сағат Жердегіге қарағанда баяу жұмыс істейді, бірақ тек 20 пайызға. Фильмде көрсетілгендей қара тесікке жақын планетаның тұрақтылығы мүмкін емес қиял. Сонымен қатар, ол қара құрдымның толқындық күштерімен толығымен жыртылады.

Бірақ 9 қарашада Plaint жаңа мақаламен шығады. Ол оны шақырады Бақылау: Жұлдызаралық Меа Кулпа. Теңдесі жоқ ғылыми сыншы тәубе етуді ұйғарды.

«Мен қайтадан ренжідім. Бірақ қателіктерімнің көлеміне қарамастан, мен оларды әрқашан мойындауға тырысамын. Түптеп келгенде, ғылымның өзі бізді қателіктерімізді мойындауға және олардан сабақ алуға мәжбүр етеді!».

Фил Плэйнт өзінің ойлауында қателескенін және қате тұжырымдарға келгенін мойындады:

«Мен өз шолуымда Миллердің планетасы қара құрдымға жақын жерде айналатыны туралы айттым. Ғаламшарда өткізілген бір сағат жердің жеті жылына тең. Менің пікірім, мұндай уақыттың кеңеюімен тұрақты планеталық орбита мүмкін емес еді.
Ал бұл дұрыс... айналмайтын қара құрдым үшін. Менің қателігім осы болды. Мен жылдам айналатын қара тесік үшін дұрыс теңдеулерді пайдаланбадым! Бұл қара құрдымның жанындағы кеңістік-уақыт бейнесін айтарлықтай өзгертеді. Енді мен бұл планетаның қара құрдым айналасында тұрақты орбитасы болуы мүмкін екенін түсіндім және оқиға көкжиегіне соншалықты жақын, фильмде көрсетілген уақыттың кеңеюі мүмкін. Жалпы, мен қателестім.
Мен өзімнің бастапқы талдауымда гравитациялық толқындар бұл планетаны бөлшектейтінін айттым. Мен бірнеше астрофизиктермен кеңестім, олар да Гаргантюаның толқындары планетаны жойып жіберуі мүмкін екенін айтты, бірақ бұл әлі математикалық түрде расталған жоқ. Олар әлі де бұл мәселені шешу үстінде - және ол шешілген кезде мен шешімді жариялаймын. Мен өз талдауымда дұрыс немесе бұрыс болғанымды айта алмаймын - тіпті мен дұрыс болсам да, менің ойларым тек айналмайтын қара тесікке қатысты болды, сондықтан олар бұл жағдайға қатысты емес.
Мұндай есепті шешу үшін көптеген математикалық есептерді талқылау қажет. Бірақ мен Миллердің планетасы Гаргантюадан қаншалықты алыс екенін білмеймін, сондықтан толқындар оны жойды ма, жоқ па деп айту өте қиын. Мен әлі күнге дейін физик және фильмнің атқарушы продюсері Кип Торнның «Жұлдыздар арасындағы ғылым» кітабын оқыған жоқпын - бұл мәселеге жарық түсіреді деп ойлаймын.
Дегенмен, мен орбитаның тұрақтылығы туралы қателестім - енді мен фильмге қатысты бұл шағымды жою қажет деп санаймын.
Сонымен, қорытындылайтын болсақ: фильмде қара дыры жанында көрсетілген физикалық сурет шын мәнінде ғылымға сәйкес келеді. Мен қателік жасадым, ол үшін кешірім сұраймын.

Йор университетінің физик-теориялық ғалымы Икдзиот Сингх Кохли өз парақшасында Миллер планетасының болуы әбден мүмкін екенін дәлелдеп, теңдеулердің шешімдерін келтірді.
Ол фильмде көрсетілген жағдайларда планетаның өмір сүретін шешімін тапты. Бірақ ол сонымен қатар планетаны бөлшектеуге тиіс толқындық күштер мәселесін талқылады. Оның шешімі толқындық күштердің оны бөлшектеуге тым әлсіз екенін көрсетеді.
Ол тіпті планетаның бетінде алып толқындардың болуын дәлелдеді.

Сингх Кохлидің теңдеу мысалдары бар ойлары мына жерде:

Миллер Торн өзінің кітабында планетаның орнын осылай көрсетеді:

Орбита тұрақты болмайтын нүктелер бар. Бірақ Торн тұрақты орбитаны да тапты:

Толқындық күштер планетаны бөлшектемейді, бірақ оны деформациялайды:

Егер планета толқындық күштер көзінің айналасында айналса, онда олар орбитаның әртүрлі нүктелерінде оны әртүрлі деформациялай отырып, бағытын үнемі өзгертеді. Бір позицияда планета шығыстан батысқа қарай тегістеледі және солтүстіктен оңтүстікке созылады. Орбитаның басқа нүктесінде солтүстіктен оңтүстікке қарай қысылып, шығыстан батысқа қарай созылған. Гаргантюаның ауырлық күші өте күшті болғандықтан, өзгеретін ішкі деформациялар мен үйкеліс планетаны қыздырып, оны өте ыстық етеді. Бірақ фильмде көргеніміздей, Миллердің планетасы мүлдем басқаша көрінеді.
Сондықтан планета әрқашан Гаргантюаға бір жағына қарайды деп болжау әділ болар еді. Бұл күшті тартылыс объектінің айналасында айналатын көптеген денелер үшін табиғи нәрсе. Мысалы, біздің Ай, Юпитер мен Сатурнның көптеген спутниктері әрқашан планетаға тек бір жағымен бұрылады.

Торн тағы бір маңызды ойды айтты:

«Егер сіз Манн планетасынан Миллердің планетасына қарасаңыз, оның Гаргантюаның айналасында 1,7 сағаттық орбиталық периодпен қалай айналатынын және осы уақыт ішінде миллиард километрге жуық уақытты қамтитынын көре аласыз. Бұл жарық жылдамдығының жартысына жуығы! Рейнджер экипажы үшін уақыттың кеңеюіне байланысты бұл кезең секундтың оннан бір бөлігіне дейін қысқарады. Бұл өте жылдам! Бұл жарық жылдамдығынан әлдеқайда жылдам емес пе? Жоқ, өйткені Гаргантюаның айналасындағы құйын тәрізді қозғалатын кеңістіктің есеп беру жүйесінде планета жарыққа қарағанда баяу қозғалады.
Менің фильмнің ғылыми үлгісінде планета әрқашан бір жағымен қара тесікке бұрылып, өте жылдамдықпен айналады. Осы жылдамдыққа байланысты центрифугалық күштер планетаны бөлшектей ме? Жоқ: ол ғарыштың айналмалы құйынымен қайтадан құтқарылды. Ғарыштың өзі онымен бірдей жылдамдықпен айналатындықтан, планета жойқын орталықтан тепкіш күштерді сезбейді».

6) Миллер планетасының бетінде мұндай алып толқындар қалай болуы мүмкін?

Торн бұл сұраққа былай жауап береді:

«Мен қажетті физикалық есептеулерді жасадым және екі мүмкін ғылыми түсіндірме таптым.
Бұл екі шешім де планетаның айналу осінің орны тұрақсыз болуын талап етеді. Планета суретте көрсетілгендей белгілі бір диапазонда тербелуі керек. Бұл Гаргантюаның гравитациясының әсерінен болады.

Мен бұл тербеліс кезеңін есептегенде, мен шамамен бір сағатты алдым. Бұл менің ғылыми түсіндірмесі туралы әлі білмеген Крис таңдаған уақытпен сәйкес келді!
Менің екінші моделім - цунами. Гаргантюаның толқындық күштері Миллер планетасының қыртысын бірдей кезеңмен (1 сағат) деформациялауы мүмкін. Бұл деформациялар өте күшті жер сілкіністерін тудыруы мүмкін. Олар жер бетінде бұрын-соңды болмаған цунамилерді тудыруы мүмкін ».

7) Гаргантюа орбитасында төзімділік пен Рейнджердің мұндай керемет маневрлері қалай мүмкін?

1) Төзімділік Гаргантюа радиусынан 10 есе радиусы бар тұрақ орбитасында қозғалады, ал Миллерге бет алған экипаж С/3 жылдамдықпен қозғалады. Миллер планетасы 55% С шамасында қозғалады.
2) Рейнджер орбитаны төмендету және Миллер нүктесіне жақындау үшін C/3-тен баяулауы керек. Ол c/4-ке дейін баяулайды және планетаның шетіне жетеді (әрине мұнда жету үшін қатаң есептеулерді орындау керек. Бірақ бұл компьютер үшін проблема емес)

Жылдамдықтың мұндай елеулі өзгеруінің механизмін Торн сипаттайды:

«Жұлдыздар мен шағын қара тесіктер Гаргантюа сияқты алып қара тесіктердің айналасында айналады. Олар Рейнджерді айналмалы орбитасынан бұрып, оны Гаргантюаға қарай бағыттайтын анықтаушы күштерді жасай алады. Ұқсас ауырлық маневрін NASA жиі күн жүйесінде қолданады, дегенмен ол қара тесіктен гөрі планеталардың тартылыс күшін пайдаланады. Бұл маневрдің егжей-тегжейлері Interstellar-да ашылған жоқ, бірақ жылдамдықты бәсеңдету үшін нейтрондық жұлдызды пайдалану туралы сөйлескенде маневрдің өзі айтылады ».

Нейтрондық жұлдызды Торн суретте көрсеткен:

Нейтрондық жұлдызы бар күн жылдамдықты өзгертуге мүмкіндік береді:

«Мұндай тәсіл өте қауіпті болуы мүмкін, яғни. Рейнджер күшті тартылыс күшін сезіну үшін нейтрондық жұлдызға (немесе шағын қара тесікке) жеткілікті жақындауы керек. Егер тежегіш жұлдыз немесе қара тесік радиусы 10 000 км-ден аз болса, онда адамдар мен Рейнджер толқындық күштермен бөлініп кетеді. Сондықтан нейтрондық жұлдыздың өлшемі кем дегенде 10 000 км болуы керек.
Мен бұл мәселені сценарийді жасау кезінде Ноланмен талқылап, қара құрдым немесе нейтрондық жұлдызды таңдауды ұсындым. Нолан нейтрондық жұлдызды таңдады. Неліктен? Өйткені ол көрермендерді екі қара тесікпен шатастырғысы келмеді ».

«IMBH (Intermediate-Mass Black Holes) деп аталатын қара тесіктер Гаргантюадан он мың есе кіші, бірақ қарапайым қара тесіктерден мың есе ауыр. Куперге мұндай бағыттаушы керек. Кейбір IMBH глобулярлық кластерлерде қалыптасады деп есептеледі, ал кейбіреулері алып қара тесіктер кездесетін галактикалардың өзектерінде кездеседі. Ең жақын мысал - Андромеда тұмандығы, бізге ең жақын галактика. Андромеданың өзегінде Гаргантюаға ұқсас тесік жасырылған - шамамен 100 миллион күн массасы. IMBH тығыз жұлдыздар популяциясы бар аймақ арқылы өткенде, «динамикалық үйкеліс» әсері IMBH жылдамдығын бәсеңдетеді және ол төмен және төмен түсіп, алып қара тесікке жақындайды. Нәтижесінде, IMBH өзін супермассивті қара тесікке жақын жерде табады. Осылайша, табиғат Куперге гравитациялық ауытқудың осындай көзін бере алар еді».

«Гравитациялық итарқаны» нақты өмірде қолдану үшін планетааралық ғарыш кемелерінің мысалын қараңыз, мысалы, Вояжерлердің тарихын қараңыз.

ғылым

Жақында жарыққа шыққан көзге көрінбейтін Inresttellar фильмі нақты ғылыми тұжырымдамаларға негізделген айналмалы қара тесіктер, құрт тесіктері және уақыттың кеңеюі.

Бірақ егер сіз бұл ұғымдармен таныс болмасаңыз, көру кезінде сіз аздап шатасуыңыз мүмкін.

Фильмде ғарышты зерттеушілер тобы барады құрт тесігі арқылы экстрагалактикалық саяхат. Екінші жағынан, олар жұлдыздың орнына айналатын қара дыры бар басқа күн жүйесінде болады.

Олар өз миссиясын орындау үшін кеңістік пен уақытқа қарсы жарысуда. Ғарыштық саяхаттың бұл түрі аздап түсініксіз болып көрінуі мүмкін, бірақ ол физиканың негізгі принциптеріне негізделген.

Міне, негізгілері Физиканың 5 ұғымыЖұлдызаралық түсіну үшін білу керек нәрселер:

Жасанды гравитация

Ұзақ мерзімді ғарыш сапары кезінде адамдар кездесетін ең үлкен мәселе салмақсыздық. Біз Жерде туылғанбыз және денеміз белгілі бір гравитациялық жағдайларға бейімделген, бірақ ғарышта ұзақ уақыт болған кезде бұлшықеттеріміз әлсірей бастайды.

Жұлдызаралық фильмдегі кейіпкерлер де осы мәселеге тап болады.

Мұнымен күресу үшін ғалымдар жасауда ғарыш кемелеріндегі жасанды тартылыс. Мұны істеудің бір жолы - фильмдегідей ғарыш кемесін айналдыру. Айналу заттарды кеменің сыртқы қабырғаларына қарай итеретін орталықтан тепкіш күш тудырады. Бұл итеру тартылыс күшіне ұқсас, тек қарама-қарсы бағытта.

Бұл кішкентай радиус қисық сызығын айналып өтіп, қисық сызықтың орталық нүктесінен сыртқа қарай итеріліп жатқандай сезінетін жасанды тартылыс түрі. Айналмалы ғарыш кемесінде қабырғалар сіздің еденге айналады.

Ғарышта айналмалы қара тесік

Астрономдар жанама болса да, біздің Ғаламда бақылаған айналмалы қара тесіктер. Қара дырдың ортасында не бар екенін ешкім білмейді, бірақ ғалымдардың бұл атауы бар -ерекшелік .

Айналмалы қара тесіктер олардың айналасындағы кеңістікті тұрақты қара тесіктерге қарағанда басқаша бұрмалайды.

Бұл бұрмалану процесі «инерциялық кадрларды тарту» немесе «Линза-Тирринг» эффектісі деп аталады және ол кеңістікті және одан да маңыздысы оның айналасындағы кеңістік-уақты бұрмалау арқылы қара тесіктің қалай көрінетініне әсер етеді. Фильмде көріп отырған қара тесік жеткіліктіғылыми тұжырымдамаға өте жақын.

• Endurance ғарыш кемесі Гаргантюаға қарай бет алды - ойдан шығарылған аса массивті қара тесікмассасы Күннен 100 миллион есе үлкен.
• Ол Жерден 10 миллиард жарық жылы қашықтықта және оның айналасында бірнеше планета бар. Гаргантюа жарық жылдамдығының таңғажайып 99,8 пайызында айналады.
• Гарагантюаның аккрециялық дискісінде Күн бетінің температурасымен газ бен шаң бар. Диск Гаргантюа планеталарын жарық пен жылумен қамтамасыз етеді.

Пленкадағы қара дырдың күрделі көрінісі аккрециялық дискінің кескінінің гравитациялық линза арқылы бұрмалануымен байланысты. Суретте екі доға пайда болады: біреуі қара тесіктің үстінде, екіншісі оның астында пайда болады.

Моль тесігі

Жұлдыздар арасындағы экипаж пайдаланған құрт тесігі немесе құрт тесігі - фильмдегі құбылыстардың бірі. бар екені дәлелденбеген. Бұл гипотетикалық, бірақ үлкен ғарыштық қашықтықты еңсеру қажет ғылыми-фантастикалық әңгімелердің сюжеттерінде өте ыңғайлы.

Тек құрт саңылаулары бір түрі кеңістіктегі ең қысқа жол. Массасы бар кез келген нысан кеңістікте тесік жасайды, яғни кеңістікті созуға, майыстыруға және тіпті бүктеуге болады.

Құрт тесігі ғарыштық саяхатшыларға көмектесетін екі өте алыс аймақты байланыстыратын кеңістік (және уақыт) тінінің қатпары сияқты. қысқа мерзімде ұзақ жол жүру.

Құрт тесігінің ресми атауы - «Эйнштейн-Розен көпірі», өйткені оны 1935 жылы Альберт Эйнштейн мен оның әріптесі Натан Розен ұсынған.

• 2D диаграммаларында құрт тесігінің аузы шеңбер түрінде көрсетілген. Алайда, егер біз құрт тесігін көрсек, ол шар тәрізді болар еді.
• Шардың бетінде «тесіктің» екінші жағындағы кеңістіктің гравитациялық бұрмаланған көрінісі көрінетін еді.
• Фильмдегі құрт тесігінің өлшемдері: диаметрі 2 км және тасымалдау қашықтығы 10 миллиард жарық жылы.

Гравитациялық уақыттың кеңеюі

Гравитациялық уақыттың кеңеюі - Жерде байқалатын нақты құбылыс. Себебі туындайды уақытқа қатысты. Бұл әр түрлі координаталар жүйелері үшін әр түрлі ағып жатқанын білдіреді.

Сіз күшті гравитациялық ортада болсаңыз, уақыт сіз үшін баяу жылжидыәлсіз гравитациялық ортадағы адамдармен салыстырғанда.

Қара құрдым ядролық реакция үшін отын таусылған аса массивті жұлдыздың күйреуі нәтижесінде пайда болады. Ядро сығылған сайын ядроның температурасы артып, энергиясы 511 кВ-тан жоғары фотондар соқтығысып, электрон-позитрондық жұптарды құрайды, бұл қысымның апатты төмендеуіне және оның әсерінен жұлдыздың одан әрі ыдырауына әкеледі. меншікті ауырлық.

Астрофизик Этан Сигель әртүрлі галактикалардағы қара тесіктердің массасы туралы ақпарат жинаған «Белгісіз ғаламдағы ең үлкен қара тесік» мақаласын жариялады. Тек таңқаларлық: олардың ең массасы қайда?

Жұлдыздардың ең тығыз шоғырлары галактикалардың ортасында болғандықтан, қазір әрбір галактиканың ортасында көптеген басқалардың бірігуінен кейін пайда болған үлкен қара тесік бар. Мысалы, Құс жолының орталығында массасы біздің галактиканың шамамен 0,1%, яғни Күннің массасынан 4 миллион есе үлкен қара құрдым бар.

Көзге көрінбейтін дененің ауырлық күші әсер ететін жұлдыздардың траекториясын зерттеу арқылы қара құрдымның бар-жоғын анықтау өте оңай.

Бірақ Құс жолы - салыстырмалы түрде шағын галактика, оның ең үлкен қара дыры болуы мүмкін емес. Мысалы, бізден алыс емес жерде Бикеш шоғырында Messier 87 деп аталатын алып галактика бар - ол біздікінен шамамен 200 есе үлкен.

Сонымен, осы галактиканың орталығынан ұзындығы шамамен 5000 жарық жылы болатын материя ағыны атқылайды (суретте). Бұл ақылсыз аномалия, деп жазады Этан Сигель, бірақ өте жақсы көрінеді.

Ғалымдар галактиканың орталығынан мұндай «атқылауды» тек қара тесік түсіндіре алады деп есептейді. Есептеулер көрсеткендей, бұл қара құрдымның массасы Құс жолындағы қара құрдымның массасынан шамамен 1500 есе артық, яғни шамамен 6,6 миллиард күн массасы.

Бірақ ғаламдағы ең үлкен қара тесік қай жерде? Әрбір дерлік галактиканың орталығында массасы галактиканың массасының 0,1% болатын мұндай нысан бар деп болжасақ, онда ең массивті галактиканы табу керек. Бұл сұраққа ғалымдар да жауап бере алады.

Бізге белгілі ең массивті галактика - Abell 2029 кластерінің орталығындағы IC 1101, ол Құс жолынан Бикеш шоғырынан 20 есе алыс.

IC 1101-де орталықтан ең алыс шетке дейінгі қашықтық шамамен 2 миллион жарық жылын құрайды. Оның көлемі Құс жолынан ең жақын Андромеда галактикасына дейінгі қашықтықтан екі есе үлкен. Массасы бүкіл Бикеш кластерінің массасына тең!

Егер IC 1101 орталығында қара тесік болса (және болуы керек), онда ол белгілі Әлемдегі ең массасы болуы мүмкін.

Этан Сигель қателесуі мүмкін дейді. Себебі, бірегей галактика NGC 1277. Бұл өте үлкен галактика емес, біздікінен сәл кіші. Бірақ оның айналуын талдау керемет нәтиже көрсетті: орталықтағы қара құрдым 17 миллиард күн массасын құрайды және бұл галактиканың жалпы массасының 17% құрайды. Бұл қара құрдым массасының галактика массасына қатынасы бойынша рекордтық көрсеткіш.

Әлемдегі ең үлкен қара құрдым рөліне тағы бір үміткер бар. Ол келесі фотода көрсетілген.

OJ 287 оғаш нысаны блазар деп аталады. Блазарлар галактикадан тыс объектілердің ерекше класы, квазарлардың бір түрі. Олар OJ 287-де 11-12 жыл циклімен (қос шыңымен) өзгеретін өте күшті шығарындыларымен ерекшеленеді.

Астрофизиктердің пікірінше, OJ 287 басқа кішірек қара дыры орбитада орналасқан супермассивті орталық қара тесікті қамтиды. 18 миллиард күн массасы бар орталық қара құрдым бүгінгі күнге дейін белгілі болған ең үлкені болып табылады.

Бұл қара тесік жұбы жалпы салыстырмалылық теориясын, атап айтқанда Жалпы салыстырмалылықта сипатталған кеңістік-уақыттың деформациясын сынау үшін ең жақсы эксперименттердің бірі болады.

Релятивистік әсерлерге байланысты қара құрдымның перигелионы, яғни оның орталық қара құрдымға жақын орбитасының нүктесі бір айналымда 39°-қа ығысуы керек! Салыстыру үшін, Меркурийдің перигелионы бір ғасырда небәрі 43 доға секундына ығысқан.

Қара тесіктердің сұлулығы таң қалдырады. Дегенмен, дәстүрлі физика тұрғысынан қара тесік дегеніміз не? Кип Торн, теориялық физик және Interstellar авторы баяндаған. Сахна артындағы ғылым». Сіз бұл туралы білмеген шығарсыз?

Қара тесіктер алғаш рет Голливудтың Interstellar фильмінде шынайы көрсетілді. Олардың сыртқы түрі теңдеулер арқылы есептелді - мұны суреттің ғылыми кеңесшісі болған Кип Торн жасады. Бұрын режиссерлер мен арнайы эффектілерді жасаушылар ғылымнан гөрі қиялға көбірек сенетін. Бірақ бүгінгі күні де қара құрдымдардың құрылымы және олардың қасиеттері қандай екендігі туралы мәселе ашық күйінде қалып отыр.

Тіпті данышпан, осы таңғажайып құбылыстың басты зерттеушілерінің бірі Стивен Хокинг та жақында 30 жыл бұрын ұсынған өз теориясын жоққа шығарды. Жақында қара құрдым өзіне тартып алғанның бәрін жояды деп есептелді. Хокинг қара дыры балама Әлемнің есігі екенін айтты. Солай ма? Ғалымдар әлі растаған жоқ. Осы арада біз Кип Торннан дәстүрлі физиканың бұл таңғажайып құбылысқа қалай қарайтынын үйренеміз. Бұл қызықты болады!

1. Қара тесік жарқырайды ма?

Гаргантюа қара дырысының жарқыраған дискінің бір бөлігі жақын және оның үстінде ұшатын «Төзімділік» ғарыш кемесі. Жарқыраған қара тесік емес, оның айналасындағы диск, ыстық газдан тұрады, оны саңылау жұлдыздарды жұлып алғанда тартылыс күшін пайдаланып, оларды «алып алады». «Жұлдыздар аралық» кітабынан иллюстрация. Сахна артындағы ғылым»

Жоқ, қара шұңқырда жарқырайтын ештеңе жоқ, өйткені ол тек бұрмаланған уақыт пен кеңістіктен тұрады - басқа ештеңе жоқ. Фильмдерде қара тесіктердің айналасында жарқыраған дискілер, жыпылықтаулар және сәулелер бар екенін көруге болады. Шын мәнінде, бұл жұлдыздар мен тұмандықтар, олардың жарығы да саңылаумен бүгілген - демек, таңқаларлық жарық үлгілері.

2. Қара құрдым уақытты бүгеді деген рас па?

Ғарыштық модуль «Рейнджер» Миллер планетасына қарай түседі. «Жұлдыздар аралық» кітабынан иллюстрация. Сахна артындағы ғылым»

Иә ол сондай. Егер адам қара тесікке түссе, ол қартаюды дерлік тоқтатады: ол неғұрлым төмен ұшса, соғұрлым уақыт баяулайды. Гаргантюа қара дырысының жанында орналасқан «Жұлдыздар аралық» фильміндегі Миллердің планетасындағыдай: Миллердің уақытындағы бір сағат Жердің жеті жылына тең. Осылайша, сіз ғарышқа жас ұшып, Жерге жүздеген жылдар өткен кезде бір-екі жас үлкенірек келе аласыз.

3. Қара тесікке құлау арқылы Жерге хабар жіберуге бола ма?

Оқиғалар көкжиегін кесіп өткеннен кейін жіберілетін сигналдар өшпейді, өйткені қара тесіктегі барлық нәрсе төмен, ерекшелікке қарай ұмтылады. «Жұлдыздар аралық» кітабынан иллюстрация. Сахна артындағы ғылым»

Қазіргі заманғы идеяларға сәйкес, жоқ. Оқиғалар горизонтынан (қара дырдың беті) кесіп өткен бойда, мысалы, қолыңызда радио таратқыш болғанда, сигналдар шығуын тоқтатады. Мұның бәрі сіз де, сіздің сигналдарыңыз да тоқтаусыз төмендейді.

4. Кеңістіктің қисаюы қалай пайда болады?

Балаларға арналған батутта (Универде) өмір сүретін құмырсқаны (адамзат) елестетіп көріңіз, оның ортасында өте ауыр тас жатыр. Батуттың беті сияқты, біздің Ғаламның кеңістігі қисық. «Жұлдыздар аралық» кітабынан иллюстрация. Сахна артындағы ғылым»

Қара құрдым уақытты ғана емес, кеңістікті де иеді: оның үстінде жатқан ауыр тастың (ең төменгі нүктесі бар қара құрдым – ерекшелік) астынан иілген батут (Ғалам кеңістігі) тәрізді нәрсе шығады. Ғалымдар мұны Эйнштейннің көптеген ғарыштық құбылыстарды анық болжайтын салыстырмалылық теориясының арқасында анықтай алды.

5. Қара құрдым пайда болған жұлдыз қайда барады?

Қара құрдым өзіне жақындаған жұлдызды осылай жарып жібереді. Жұлдыз (бұл жерде қызыл алып) тесікке жақындағанда, тесіктің тартылу күші жұлдызды созып, қыса бастайды. 12 сағаттан кейін жұлдыз қазірдің өзінде қатты деформацияланған. Ал 24 сағаттан кейін ол ыдырап кетеді, өйткені өзінің ауырлық күші қара құрдымның ауырлығына қарсы тұра алмайды. «Жұлдыздар аралық» кітабынан иллюстрация. Сахна артындағы ғылым»

Қара құрдым массивтік жұлдыздың құлауының (басқаша айтқанда орталыққа қарай қысылуының) нәтижесі екені белгілі. Бұл жұлдыздың өлімінің бір түрі: жоғары температураны сақтайтын ядролық отын таусылады, ал жұлдыз «құлайды». Ал жас қара құрдым өз айналасындағы уақыт пен кеңістікті шексіз иіп, ата-жұлдызды бірте-бірте сіңіреді.

6. Қара құрдым құйынға ұқсай ма?

Айналадағы кеңістікті иіп, жұлдыздар фонында қозғалатын жылдам айналатын қара тесік. «Жұлдыздар аралық» кітабынан иллюстрация. Сахна артындағы ғылым»

Қара құрдымның өзі ештеңе емес, онда зат, атом немесе кез келген элементар бөлшектер жоқ. Уақыт та, кеңістік те – қара құрдымның құрамдас бөліктері – иілгені сонша, олар ақырында жойылып кетеді. Жердегі құйынды немесе торнадоға ұқсайтын дәл осы кеңістіктің қисаюы. Бұл айналатын қара тесіктерге қатысты (айтпақшы, олар тұрақты болуы мүмкін). Тайфунның шұңқырының қандай болатынын есте сақтаңыз - ондағы ауа әртүрлі жылдамдықпен айналады. Сол сияқты, қара тесікте кеңістік орталыққа жақындағанда өте жылдам айналады, ал орталықтан шетіне қарай баяуырақ жылжиды. Қара дыры басып алған кез келген нысан біздің планетамызда торнадоға түскен көлік сияқты айналады.

Жылдам айналатын қара тесікті линзалау - Гаргантюа

Гаргантюаның үлкен айналу жылдамдығына байланысты пайда болған кеңістіктік құйын гравитациялық линзаға әсер етеді. Суреттегі жұлдыз үлгісі. 8.1 (Гаргантюа) суретте көрсетілгеннен айтарлықтай ерекшеленеді. 8.4 (айналмайтын қара тесік) және камера қозғалған кездегі әсер одан да өзгеше.

Гаргантюа үшін (8.5-сурет), камера қозғалған кезде, суретте күлгін тұйық қисықтармен көрсетілген екі Эйнштейн сақинасы пайда болады. Сыртқы сақинаның сыртында жұлдыздар оңға (нақтырақ айтқанда, екі жұп қызыл қисық бойымен) «жылжиды» суреттегі айналмайтын қара тесік сияқты. 8.4. Дегенмен, көлеңкенің артқы шетінде кеңістіктік құйынды қозғалыс ағынын тар жолақтарға қысады, олар экваторда айтарлықтай күрт иіліп, оны тездетеді. Құйын сонымен қатар ағында «бұйраларды» (тұйық қызыл қисық) құрайды.

Күріш. 8.5.Камера арқылы көрінетіндей, жылдам айналатын Гаргантюаға ұқсайтын қара тесіктің жанында ағып жатқан жұлдыздардың әсері. Бұл Double Negative моделінде саңылау өзінің максималды жылдамдығының 99,9 пайызында айналады, ал камера шеңбері көкжиектің шеңберінен алты есе болатын дөңгелек экваторлық орбитада қозғалады. Беттегі бейнені қараңыз interstellar.withgoogle.com

Әрбір жұлдыздың қосымша бейнесі Эйнштейн сақиналарының арасындағы аймақта пайда болады және сыртқы сақинаның сыртындағы қызыл ағындарға қарама-қарсы бағытта қозғала отырып, тұйық қисық бойымен айналады (мысалы - екі сары қисық).

Мұнда гравитациялық линза жұмыс істемейтін екі ерекше жұлдыз бар. Олардың бірі тікелей Гаргантюаның солтүстік полюсінің үстінде, екіншісі оңтүстіктен төмен орналасқан. Бұл Жердің солтүстік полюсінің үстінде орналасқан Солтүстік жұлдыздың аналогтары. Гаргантюаның полярлық жұлдыздарының негізгі (қызыл жұлдыз) және қосалқы (сары) кескіндерінің жанына бес бұрышты жұлдыздар салдым. Жерден барлық жұлдыздар Солтүстік Жұлдызды айналып өтіп жатқан сияқты - өйткені біз Жермен бірге айналамыз. Сол сияқты, камера саңылауды айналып өткенде, Гаргантюа маңындағы жұлдыздардың барлық негізгі кескіндері полярлық жұлдыздардың бастапқы кескіндерінің айналасында айналады, бірақ олардың жолдары (мысалы, екі тұйық қызыл қисық) кеңістіктік құйын мен гравитациялық линза арқылы қатты бұрмаланады. . Сол сияқты, жұлдызды қосалқы кескіндер полярлық жұлдыздың қосалқы кескіндерінің айналасында айналады (мысалы, екі сары қисық бойымен).

Неліктен, айналмайтын қара құрдым жағдайында (8.4-сурет) екінші реттік жұлдыз кескіндері қара құрдымның көлеңкесінен шығып, оны айналып өтіп, көлеңкеге қайта оралады, мысалы: Гаргантюа жағдайы (8.5-сурет)? Шындығында, олар әлі де тұйық қисықтар бойымен айналады, бірақ бұл қисықтардың ішкі шеті көлеңкенің шетіне соншалықты жақын, ол көрінбейді. Гаргантюаның айналуы кеңістікті құйындырады және бұл құйынды Эйнштейннің ішкі сақинасын сыртқа жылжытып, оны ашады және қайталама бейнелердің қозғалыс жолын толық көрсетеді (8.5-суреттегі сары қисықтар).

Ішкі Эйнштейн сақинасының ішінде жұлдыз үлгісінің қозғалыстары одан да күрделі. Бұл аймақтағы жұлдыздар Әлемдегі барлық жұлдыздардың үшінші ретті және жоғары ретті суреттері — негізгі кескіндері Эйнштейннің сыртқы сақинасынан тыс көрінетін және қосалқы кескіндері ішкі және сыртқы сақиналардың арасында көрінетін жұлдыздар.

Суретте. 8.6, Гаргантюаның экваторлық жазықтығының бес бөлімі ерекшеленген, Гаргантюаның өзі қара түспен, камераның орбитасы күлгін нүктелі сызықтармен, ал жарық сәулесі қызыл түспен көрсетілген. Бұл сәуле жұлдыздың камерасы үшін кескінді құрайды, көк көрсеткі оны көрсетеді. Камера Гаргантюаның айналасында сағат тіліне қарсы қозғалады.

Күріш. 8.6.Көк көрсеткілермен белгіленген жұлдыздардың кескіндерін құрайтын жарық сәулелері (Қос теріс модель, 8.1 және 8.5-суреттегідей).

Осы сызбаларды бір-бірлеп оқу арқылы гравитациялық линзалау туралы көп нәрсені білуге ​​болады. Есіңізде болсын: жұлдызға нақты бағыт жоғары және оңға (қызыл сәулелердің сыртқы ұштары). Камера белгішесінен шығатын көрсеткі жұлдыздың кескінін көрсетеді. Ондық кескін көлеңкенің сол жақ шетіне өте жақын, ал оң жақ қосалқы кескін оң жақ шетіне жақын; Осы кескіндерге арналған камера бағыттарын салыстыра отырып, камерадан Гаргантюа орталығына нақты бағыт солға және жоғары болса да, көлеңке жоғары бағыттың шамамен 150 градусын қамтитынын көруге болады. Гравитациялық линзаның әсері көлеңкені оның нақты бағытына қатысты Гаргантюаға қарай жылжытты.

Interstellar кітабынан: сахна артындағы ғылым автор Торн Кип Стивен

Батуттағы құмырсқа: қара құрдымның қисық кеңістігі Өзіңізді балалар батутта өмір сүретін құмырсқа екеніңізді елестетіңіз - биік сырықтардың арасына созылған резеңке жайма. Оның үстінде жатқан тастың салмағынан батут еңкейеді (5.1-сурет). Сен соқыр құмырсқасың

Автордың кітабынан

Қара тесіктегі кеңістік пен уақыттың дәл фигуралардағы қисықтары Кеңістік-уақыт қисықтықтың барлық үш аспектісі (кеңістік қисықтығы, уақыттың баяулауы және бұрмалануы, кеңістіктік құйынды) математикалық формулалар арқылы сипатталады. Бұл формулалар шығарылды

Автордың кітабынан

II. Гаргантюа

Автордың кітабынан

6. Гаргантюаның анатомиясы Егер біз қара құрдымның массасын және оның айналу жылдамдығын білсек, онда салыстырмалылық заңдарын қолдана отырып, оның барлық басқа қасиеттерін білуге ​​болады: көлемі, тартылыс күші, оның оқиға көкжиегі қанша. созылады

Автордың кітабынан

Гаргантюаның Масса Миллер планетасы (оны 17-тарауда егжей-тегжейлі талқылайтын боламын) планетаның жойылу қаупінсіз Гаргантюаға жақын орналасқан. Біз бұл туралы білеміз, өйткені экипаж ол жерде көп «жердегі уақытты» өткізеді -

Автордың кітабынан

Гаргантюаның айналуы Кристофер Нолан маған Миллер планетасында қанша уақыт кеңеюі қажет екенін айтқан кезде - жеті Жер жылында бір сағат - мен аң-таң болдым. Мен бұл мүмкін емес деп ойладым, оны Криске айттым. «Бұл талқыланбайды», - деді ол. Жақсы, бірінші рет емес

Автордың кітабынан

Гаргантюаның анатомиясы Гаргантюаның массасы мен айналу жылдамдығын білгеннен кейін мен оның анатомиясын есептеу үшін Эйнштейн теңдеулерін қолдандым. 5-тараудағыдай, біз Гаргантюаның ішкі құрылымын (әсіресе бірегейлігін) тарауларға дейін кейінге қалдыра отырып, тек сыртқы анатомияны қарастырамыз.

Автордың кітабынан

8. Гаргантюаның пайда болуы Қара тесіктер жарқырамайды, сондықтан Гаргантюаны қара тесік басқа заттардың сәулеленуіне әсер ететіндей дәрежеде ғана көруге болады. Interstellar-да бұл нысандар аккрециялық диск (9-тарауды қараңыз) және Гаргантюа орналасқан галактика,

Автордың кітабынан

Айналмайтын қара тесікті объективке түсіру Көлеңке айналасындағы гравитациялық линзалы жұлдыздардың үлгісін, сондай-ақ камераны жылжытқанда жұлдыздардың көрінетін қозғалысын түсіну үшін алдымен айналмайтын қара тесікті және бір жерден шығатын жарық сәулелерін қарастырыңыз. жұлдыз

Автордың кітабынан

Қос қара шұңқырдағы гравитациялық итарқалар Үшінші жол - менің ақылсыз жолым - өте ақылсыз! - Дайсон идеяларының бір нұсқасы. Сіз жай ғана емес, бірнеше жылдан кейін Ғаламның бір бөлігін айналып өтуге шешім қабылдадыңыз деп елестетіңіз

Автордың кітабынан

Қара құрдымды айналып өтетін нейтрондық жұлдыз Толқындар қара құрдымды айналып өтетін нейтрондық жұлдыздан шыққан. Жұлдыздың салмағы Күннен 1,5 есе, ал қара құрдымның салмағы Күннен 4,5 есе көп болды, бұл кезде тесік жылдам айналады. Осы айналу арқылы қалыптасады

Автордың кітабынан

V. Гаргантюаның айналасын зерттеңіз

Автордың кітабынан

Миллер планетасынан Гаргантюаның көрінісі Фильмде Рейнджер Миллердің планетасына жақындаған кезде біз аспандағы Гаргантюаны көреміз, ол 10 градус көріністі алып жатыр (Жерден қараған кезде Айдан 20 есе үлкен!) және жарқыраған аккрециялық дискімен қоршалған (Cурет 1). 17.9). Сияқты

Автордың кітабынан

18. Гаргантюаның тербелісі Купер мен Амелия Брэнд Миллердің планетасында болғанда, Ромилли Төзімділікте қалады және Гаргантюаның қара дырысын зерттейді. Ол дәл деректер гравитациялық аномалиялар туралы көбірек білуге ​​мүмкіндік береді деп үміттенеді. Бірақ бәрінен де (маған ұқсайды) ол

Автордың кітабынан

Суреттегі Гаргантюаның резонанстық тербелістері. 18.1 - Ромилли жинаған деректердің бірінші беті. Осы беттегі сандардың әрбір жолы Гаргантюа тербелістерінің резонанстық жиіліктерінің біріне сілтеме жасайды. Күріш. 18.1. Янг пен Циммерман дайындаған деректердің бірінші беті

Автордың кітабынан

28. Гаргантюаның ішінде 1985 жылы Карл Саган өзінің кейіпкері Элинор Арроуэйді (актриса Джоди Фостер) жұлдызды Вегаға қара тесік арқылы жіберуге шешім қабылдағанда, мен оған: жоқ! Ол қара тесіктің ішінде өледі, аяусыз ерекшелік оны бөлшектеп тастайды