Czarna dziura jest tak dziwacznym zjawiskiem, że naukowcy, którzy wysunęli ten pomysł, wierzyli, że w rzeczywistości nie mogą istnieć. Powstają z gigantycznych, rozbitych gwiazd, a ich masa jest tak gęsta, że nic nie może uciec spod ich przyciągania grawitacyjnego, łącznie ze światłem. Czarne dziury zniekształcają czasoprzestrzeń, a naukowcy ciągle się zastanawiają: jak mogłyby wyglądać? Być może uda nam się je zobaczyć za pomocą teleskopu Event Horizon, ale już w 1979 roku Jean-Pierre Lumine stworzył pierwszy „obraz”, korzystając tylko z ówczesnego komputera z kartami perforowanymi, wieloma obliczeniami matematycznymi i atramentem.
Problem z przedstawieniem czarnej dziury polega na tym, że z definicji nie może ona emitować światła. Na szczęście duże czarne dziury zwykle znajdują się obok innych gwiazd, wysysając z nich materię, co astronomowie w zasadzie mogą zauważyć. „Gdy [gazy z gwiazd] wchodzą do czarnej dziury, nagrzewa się ona coraz bardziej i bardziej i ostatecznie zaczyna emitować promieniowanie. To dobre źródło światła: pierścienie akrecyjne świecą, oświetlając centralną czarną dziurę”- pisze Lumine na swoim blogu.
Charakterystyczną cechą czarnej dziury jest jej granica jako „horyzont zdarzeń”, punkt bez powrotu dla materii i światła. Materia na jej obrzeżach, zasysana przez pobliskie gwiazdy, tworzy „dysk akrecyjny”, przedstawiony w Interstellar jako dwa jasne, prostopadłe dyski. Ale to tylko złudzenie - na równiku jest tylko jeden dysk, ale światło jest wygięte z powodu ekstremalnej grawitacji czarnej dziury (soczewkowanie grawitacyjne).
Rysunek Lumine przedstawia dwa inne ważne zjawiska, których nie obserwuje się w przestrzeni międzygwiazdowej. Po pierwsze, energia i światło są silniejsze bliżej krawędzi czarnej dziury i słabsze na odległość. Innym jest efekt Dopplera, spowodowany obrotem dysku akrecyjnego, który powoduje, że światło wydaje się jaśniejsze z jednej strony, w zależności od kierunku obrotu. Na obrazie Lumine, dysk akrecyjny obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, więc jego światło dociera do obserwatora z lewej strony i oddala się od prawej, rozjaśniając lewą stronę.
Wszystko to powoduje, że czarna dziura staje się znacznie jaśniejsza w środku i po lewej stronie, jak pokazano na rysunku Lumine, w przeciwieństwie do czarnej dziury Gargantua stworzonej przez zespół grafików Interstellar. „Realistyczny obraz powinien wykazywać silną asymetrię jasności dysku, tak aby jedna strona była znacznie jaśniejsza, a druga znacznie ciemniejsza” - mówi.
Efektem pracy naukowca jest obraz uważany za najbardziej realistyczny. Późniejsze modele komputerowe stworzone w NASA pokazują te same definiujące elementy - cienki „pierścień fotonów” w środku, światło przesunięte dopplerowskie i podwójny dysk akrecyjny spowodowany soczewkowaniem grawitacyjnym. Tak więc dla entuzjastów kart perforowanych i atramentu wyszło całkiem nieźle.
Film promocyjny:
Sergey Lukavsky