"Interstellar": fantastična istina? Teorijska fizika Kipa Thornea u filmu "Interstellar Gravitation Time Dilation"
Pokušaću da odgovorim na nekoliko pitanja koja gledaoci imaju o filmu.
1) Zašto Gargantuina crna rupa izgleda ovako u filmu?
Film Interstellar je prvi dugometražni film u istoriji kinematografije koji vizualizuje crnu rupu na osnovu fizičkog i matematičkog modela. Simulaciju je izveo tim od 30 ljudi (odjel za vizualne efekte Paula Franklina) u suradnji s Kipom Thorneom, svjetski poznatim teoretskim fizičarem poznatim po svom radu u teoriji gravitacije, astrofizici i teoriji kvantnog mjerenja. Na jedan okvir je potrošeno oko 100 sati, a na model je ukupno potrošeno oko 800 terabajta podataka.
Thorne nije samo stvorio matematički model, već je napisao i specijalizirani softver (CGI), koji je omogućio izradu modela kompjuterske vizualizacije.
Evo šta je Thorne smislio:
Naravno, pošteno je zapitati se: 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 međunarodno poznat po svom radu u oblasti crnih rupa i kosmologije, jedan je od prvih naučnika koji je prikazao crnu rupu pomoću kompjuterske simulacije. Godine 1987. objavljena je njegova knjiga “Crne rupe: popularan uvod” u kojoj piše:
“Prve kompjuterske slike crne rupe okružene akrecionim diskom sam dobio (Luminet, J.-P. (1979): Astron. Astrophys.). Prefinjenije proračune je izvršio Marck (Marck, J.-A. (1993): Class. Quantum Grav) i za Schwarzschild metriku i za slučaj rotirajuće crne rupe. Vjerodostojne slike - to jest izračunate uzimajući u obzir zakrivljenost prostora, crveni pomak i fizička svojstva diska - mogu se dobiti za proizvoljnu tačku, čak i smještenu unutar horizonta događaja. Čak je napravljen i film koji pokazuje kako se ova izobličenja mijenjaju dok se krećemo duž vremenske putanje oko crne rupe (Delesalle, Lachieze-Rey i Luminet, 1993.). Crtež je jedan od njegovih okvira za slučaj kretanja po visećoj paraboličnoj putanji"
Objašnjenje zašto slika ispada ovako:
“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 blokira dijelove diska iza sebe od nas). Donji dio diska je također vidljiv zbog značajno savijanje svetlosnih zraka."
Lumineov imidž iznenađujuće podsjeća na Thorneov rezultat, koji je dobio više od 30 godina nakon Francuzovog rada!
Zašto se u drugim brojnim vizualizacijama: kako u člancima tako iu popularno-znanstvenim filmovima, crna rupa često može vidjeti potpuno drugačije? 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 zadovoljavaju radom dizajnera. nego 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 impresivnije?
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 i najviših izvora energije zračenja u svemiru. Prema modernim konceptima, srce kvazara, koje ponekad sija jače od stotina galaksija zajedno, je crna rupa. Svojom gravitacijom privlači ogromne mase materije, prisiljavajući je da se sabije u malo područje pod nezamislivo visokim pritiskom. Ova tvar se zagrijava, u njoj se odvijaju nuklearne reakcije, emitirajući snažno rendgensko i gama zračenje.
Evo kako 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 od temperature površine Sunca. To je uglavnom zbog činjenice da je Gargantua supermasivna crna rupa, teška 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 rekordera. 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 od 1980-ih. Već u svojoj knjizi „Crne rupe i nabori vremena. Smelo Ajnštajnovo naslijeđe, objavljeno 1990. godine, Thorne ispituje hipotetički model međuzvjezdanog putovanja u kojem istraživači proučavaju crne rupe, želeći da se što više približe horizontu događaja kako bi bolje razumjeli njihova svojstva.
Istraživači počinju s malom crnom rupom. To im nikako ne odgovara jer su plimne sile koje stvara prevelike i opasne za 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.
Gledajući ih, istraživači se pitaju:
"Razlika između Gargantue i 3C273 izgleda iznenađujuće: zašto Garnatua, hiljadu puta svoje mase i veličine, nema tako okruglu krofnu od gasa i džinovskih kvazarskih mlazova?"
Gargantuin akrecijski disk je relativno hladan, nije masivan i ne emituje toliko energije kao kvazar. Zašto?
"Nakon teleskopskog istraživanja, Bret pronalazi odgovor: svakih nekoliko mjeseci, zvijezda u orbiti centralne rupe 3C273 dolazi blizu horizonta i razdire je plimne sile crne rupe. Ostaci zvijezde, sa mase od približno 1 solarne mase, prskaju se u blizini crne rupe.Postepeno unutrašnje trenje pokreće raspršeni plin u unutrašnjost. Ovaj svježi plin kompenzuje plin koji krofna konstantno dovodi do rupe i mlaznica, tako da krofna i mlazovi održavaju svoje rezerve gasa i nastavljaju da sijaju.
Bret objašnjava da se zvijezde mogu približiti Gargantui. Ali pošto je Gargantua mnogo veća od 3C273, njene plimne sile iznad horizonta događaja su preslabe da razdvoje zvezdu. Gargantua guta zvijezde cijele bez prskanja njihove iznutrice u okolnu krofnu. A bez krofne, Gargantua ne može stvoriti mlaznice 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 nema ničega iz čega bi se mogao pojaviti masivni akrecijski disk. U sistemu nema gustih oblaka ili obližnjih zvijezda. Ako je bilo nečega, sve je to odavno pojedeno.
Jedina stvar s kojom je Gargantua zadovoljan 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 s Gargantuinog diska neće ubiti astronaute.
Thorne piše u The Science of Interstellar:
"Tipični akrecijski disk ima veoma intenzivnu rendgensku, gama zračenje i radio emisiju. Toliko jaka da će spržiti svakog astronauta koji odluči biti u blizini. Gargantua disk prikazan u filmu je izuzetno slab disk. "Slab" - ne po ljudskim standardima, naravno, već po standardima tipičnih kvazara. Umjesto da se zagrije na stotine miliona stupnjeva, kako se kvazarski akrecijski diskovi zagrijavaju, Gargantuin disk se zagrijava samo za nekoliko hiljada stepeni, otprilike isto kao i površina Sunca. Emituje mnogo svetlosti, ali skoro da ne emituje X-zrake ili gama-zrake.Takvi diskovi mogu postojati u kasnijim fazama evolucije crnih rupa.Stoga se Gargantuin disk dosta razlikuje od sliku koju često možete vidjeti na raznim popularnim astrofizičkim resursima."
Je li Kip Thorne jedini koji je sugerirao postojanje hladnih akrecijskih diskova oko crnih rupa? Naravno da ne.
Hladni akrecijski diskovi crnih rupa se dugo proučavaju u naučnoj literaturi:
Prema nekim podacima, supermasivna crna rupa u centru Mliječnog puta, Strijelac A* (Sgr A*), ima isti hladni akrecijski disk:
Oko naše centralne crne rupe može postojati neaktivna crna rupa. hladni akrecijski disk, preostalo (zbog niske viskoznosti) od „turbulentne 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 baklje
Sergej Najakšin1 i Rašid Sunjajev. // 1. Max-Planck-Institut fur Astrophysik, Karl-Schwarzschild-Str. Garching, Njemačka 2. Institut za svemirska istraživanja, Moskva, Russi
Ili Cygnus X-1:
Izvršena je spektralna i vremenska analiza velikog broja posmatranja opservatorije RXTE akrecirajućih 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 spektra komptonizovanog 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 za oblast komptonizacije.
(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. Karakteristično zračenje "kvazara" iz jezgra ovih galaksija. I astrofizičari su došli do zaključka da materija jednostavno ne pada u ovu crnu rupu. Ova situacija je tipična za "tihe" galaksije, poput Andromedine magline i Mliječnog puta.
Galaksije sa aktivnim crnim rupama nazivaju se aktivne, ili Seyfert, galaksije. Seyfertove galaksije čine približno 1% svih posmatranih spiralnih galaksija.
Kako je supermasivna crna rupa pronađena u maglini Andromeda dobro je prikazano u popularnom naučnom filmu BBC-ja "Supermasivne crne rupe".
4) Poznato je da crne rupe imaju smrtonosne plimne sile. Zar ne bi raskomadali i astronaute i Millerovu 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 znatno slabije zbog činjenice da je centralni singularitet lociran toliko daleko od horizonta da hipotetički astronaut koji putuje u centar crne rupe ne bi osjetio efekte ekstremnih plimnih sila sve dok ne bude vrlo duboko u to.»
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 tamo padne 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, a da ne primeti nikakvu deformaciju, ali nakon prelaska horizonta događaja, njegov pad prema centru crna rupa je neizbežna. Za male crne rupe, čiji je Schwarzschildov radijus mnogo bliži singularnosti, plimne sile će ubiti astronauta prije nego što 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, Gargantuina masa je odabrana tako da plima ne razdvoji astronaute.
Vrijedi napomenuti da je Thorneova Gargantua iz 1990. nešto masivnija nego u Interstellaru:
„Proračuni su pokazali da što je rupa veća, to je raketi potreban manji potisak da bi je zadržala na obima od 1,0001 horizonta događaja. Za bolan, ali podnošljiv potisak od 10 zemaljskih gs, masa rupe mora biti 15 triliona solarnih masa. Najbliža od ovih rupa se zove Gargantua, koja se nalazi 100.000 svjetlosnih godina od naše galaksije i 100 miliona svjetlosnih godina od jata galaksije Djevice oko kojeg kruži Mliječni put. U stvari, nalazi se u blizini kvazara 3C273, 2 milijarde svjetlosnih godina od Mliječnog puta...
Ulaskom u orbitu Gargantue i obavljanjem uobičajenih mjerenja, uvjeravate se da je njegova masa zaista jednaka 15 triliona solarnih masa i da se rotira vrlo sporo. Iz ovih podataka izračunavate da je obim njegovog horizonta 29 svjetlosnih godina. Konačno, izračunao je da je ovo rupa, čiju blizinu možete istražiti, doživljavajući dopuštene plimne sile i ubrzanje!"
U knjizi “The Science of Interstellar” iz 2014. godine, u kojoj Kip Thorne opisuje naučne aspekte rada na filmu, on već daje brojku od 100 miliona solarnih masa – ali napominjući da je to minimalna masa koju “udoban” može imaju u odnosu na uticaje plime.sile crne rupe.
5) Kako Milerova planeta može postojati tako blizu crne rupe? Hoće li ga rastrgnuti plima?
Astronom Phil Plaint, poznat kao "Loši astronom" zbog svog neobuzdanog skepticizma, jednostavno nije mogao proći pored Interstellar-a. Štaviše, prije toga, svojim je skepticizmom nasilno uništio mnoge hvaljene filmove, na primjer “Gravitaciju”.
“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 naučni dio filma potpuno sranje. Što čak ni u hipotetičkom okviru ne može odgovarati savremenim naučnim idejama. Posebno je putovao po Millerovoj planeti. Prema njegovim riječima, planeta može stabilno kružiti oko takve crne rupe, ali njena orbita mora 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 fantazija. Osim toga, bit će potpuno rastrgnuta plimnim silama crne rupe.
Ali 9. novembra, Plaint se pojavljuje sa novim člankom. On je zove Nastavak: Interstellar Mea Culpa. Neuporedivi naučni kritičar odlučio je da se pokaje.
“Opet sam zeznuo. Ali bez obzira na veličinu mojih grešaka, uvijek ih pokušavam priznati. Na kraju nas sama nauka tjera da priznamo svoje greške i učimo iz njih!”
Phil Plaint je priznao da je pogriješio u svom razmišljanju 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. Moja tvrdnja je bila da bi sa takvim dilatacijom vremena stabilna planetarna orbita bila nemoguća.
I to je tačno... za nerotirajuću crnu rupu. Moja greška je bila ovo. da nisam koristio tačne jednačine za crnu rupu koja se brzo vrtila! Ovo uvelike mijenja sliku prostor-vremena u blizini crne rupe. Sada razumijem da stabilna orbita ove planete oko crne rupe može postojati, i to toliko blizu horizonta događaja da je moguća dilatacija vremena prikazana u filmu. Generalno, pogrešio sam.
Takođe sam naveo u svojoj originalnoj analizi da će gravitacione plime i oseke razdvojiti ovu planetu. Konsultovao sam nekoliko astrofizičara koji su takođe rekli da će Gargantuine plime verovatno uništiti planetu, ali to još uvek nije matematički potvrđeno. Još uvijek rade na rješavanju ovog problema - i čim se riješi, objavit ću rješenje. Ni sam ne mogu reći 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 odnosila samo na nerotirajuću crnu rupu, tako da se ne odnose na 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 veoma teško reći da li bi je plima uništila ili ne. Još nisam pročitao knjigu fizičara i izvršnog producenta filma Kip Thorne “The Science of Interstellar” – mislim da će rasvijetliti ovaj problem.
Međutim, pogriješio sam u vezi stabilnosti orbite - i sada smatram potrebnim da poništim ovu pritužbu na film.
Dakle, da rezimiramo: fizička slika prikazana u filmu u blizini crne rupe zapravo je u skladu sa naukom. Napravio sam grešku zbog čega se izvinjavam.
Ikjyot Singh Kohli, teorijski fizičar sa Univerziteta Yor, dao je rješenja jednačina na svojoj stranici, dokazujući da je postojanje Milerove planete sasvim moguće.
Pronašao je rješenje u kojem bi planeta postojala pod 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 bi ga rastrgale.
Čak je potkrijepio prisustvo džinovskih valova na površini planete.
Misli Singha Kohlija s primjerima jednačina su ovdje:
Ovako Miller Thorne pokazuje lokaciju planete u svojoj knjizi:
Postoje tačke u kojima orbita neće biti stabilna. Ali Thorne je također pronašao stabilnu orbitu:
Sile plime i oseke ne razdiru planetu, već je deformišu:
Ako se planeta okreće oko izvora plimnih sila, tada će oni stalno mijenjati svoj smjer, različito ga deformirajući u različitim točkama orbite. U jednom položaju, planeta će biti spljoštena od istoka prema zapadu i izdužena od sjevera prema jugu. U drugoj tački orbite je sabijena od sjevera prema jugu i protegnuta od istoka prema zapadu. Pošto je Gargantuina gravitacija veoma jaka, promenljive unutrašnje deformacije i trenje će zagrejati planetu, čineći je veoma vrućom. Ali kao što smo vidjeli u filmu, Millerova planeta izgleda sasvim drugačije.
Stoga bi bilo pošteno pretpostaviti da je planeta uvijek okrenuta jednom stranom prema Gargantui. A to je prirodno za mnoga tijela koja rotiraju oko jačeg gravitirajućeg objekta. Na primjer, naš Mjesec, mnogi sateliti Jupitera i Saturna uvijek su okrenuti prema planeti samo jednom stranom.
Thorne je također naveo još jednu važnu stvar:
“Ako pogledate Millerovu planetu sa Mannove planete, 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 u sistemu izveštavanja o prostoru koji se kreće oko Gargantue nalik vrtlogu, planeta se kreće sporije od svetlosti.
U mom naučnom modelu filma, planeta je uvijek jednom stranom okrenuta ka crnoj rupi i rotira vrtoglavom brzinom. Hoće li centrifugalne sile rastrgati planetu zbog ove brzine? Ne: ponovo je spašena rotirajućim vrtlogom prostora. Planeta neće osjetiti destruktivne centrifugalne sile, jer se sam prostor rotira s njom istom brzinom."
6) Kako su takvi džinovski talasi mogući na površini Millerove planete?
Thorne na ovo pitanje odgovara ovako:
“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 određenom rasponu, kao što je prikazano na slici. Ovo se dešava pod uticajem Gargantuine gravitacije.
Kada sam izračunao period ovog ljuljanja, dobio sam vrijednost od oko sat vremena. I to se poklopilo sa vremenom koje je Chris odabrao - koji još nije znao za moje naučno tumačenje!
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 izazvati cunamije koji će daleko nadmašiti bilo koji ikada viđen na Zemlji."
7) Kako su mogući tako nevjerovatni manevri Endurancea i Rangera u orbiti Gargantue?
1) Endurance se kreće u parkirališnoj orbiti poluprečnika 10 puta većeg od radijusa Gargantue, a posada koja ide ka Milleru kreće se brzinom od C/3. Millerova planeta se kreće na 55% od C.
2) Ranger mora usporiti sa C/3 da bi spustio orbitu i približio se Miller Pointu. Usporava na c/4, i stiže do periferije planete (naravno, ovdje morate slijediti stroge proračune da biste stigli tamo. Ali to nije problem za kompjuter)
Mehanizam za tako značajnu promjenu brzine opisuje Thorne:
“Zvijezde i male crne rupe vrte se oko ogromnih crnih rupa, poput Gargantue. Oni su ti koji mogu stvoriti odlučujuće sile koje će skrenuti Rangera s njegove kružne orbite i usmjeriti ga prema Gargantui. Sličan gravitacijski manevar NASA često koristi u Sunčevom sistemu, 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:
Datum sa neutronskom zvijezdom vam omogućava da promijenite brzinu:
“Takav pristup može biti veoma opasan, tj. Rendžer se mora dovoljno približiti neutronskoj zvijezdi (ili maloj crnoj rupi) da osjeti snažnu gravitaciju. Ako je kočiona zvijezda ili crna rupa polumjera manjeg od 10.000 km, tada će ljude i Rendžera rastrgnuti plimske sile. Dakle, neutronska zvijezda mora biti velika najmanje 10.000 km.
Razgovarao sam o ovom pitanju sa Nolanom tokom izrade scenarija, sugerišući izbor crne rupe ili neutronske zvezde. Nolan je izabrao neutronsku zvijezdu. Zašto? Jer nije želio da zbuni publiku sa dvije 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. Vjeruje se da se neke IMBH formiraju u globularnim jatima, a neke se nalaze u jezgri galaksija, gdje se nalaze džinovske crne rupe. Najbliži primjer je maglina Andromeda, nama najbliža galaksija. U jezgru Andromede skrivena je rupa slična Gargantui - otprilike 100 miliona solarnih masa. Kada IMBH prođe kroz područje sa gustom zvjezdanom populacijom, efekat “dinamičkog trenja” usporava brzinu IMBH, te on pada sve niže i niže, približavajući se džinovskoj crnoj rupi. Kao rezultat toga, IMBH se nalazi u neposrednoj blizini supermasivne crne rupe. Dakle, priroda je mogla pružiti Cooperu takav izvor gravitacionog otklona."
Za primenu „gravitacione praćke“ u stvarnom životu, pogledajte primer međuplanetarnih letelica, na primer, pogledajte istoriju Voyagera.
Nedavno objavljeni vizuelno uzbudljiv film Inresttellar zasnovan je na naučnim konceptima iz stvarnog života kao što su okretanje crnih rupa, crvotočina i dilatacija vremena.
Ali ako niste upoznati s ovim konceptima, možda ćete biti malo zbunjeni dok gledate.
U filmu tim istraživača svemira kreće na ekstragalaktičko putovanje kroz crvotočinu. S druge strane, oni se nalaze u drugom solarnom sistemu sa rotirajućom crnom rupom umjesto zvijezde.
Oni su u utrci sa prostorom i vremenom kako bi završili svoju misiju. Ova vrsta svemirskog putovanja može izgledati malo zbunjujuće, ali se zasniva na osnovnim principima fizike.
Evo 5 najboljih koncepata fizike koje trebate znati da biste razumjeli Interstellar.
VEŠTAČKA GRAVITACIJA
Najveći izazov sa kojim se mi ljudi suočavamo tokom dugotrajnog svemirskog putovanja je bestežinsko stanje. Rođeni smo na Zemlji i naša tijela su se prilagodila određenim gravitacijskim uvjetima, ali kada smo dugo u svemiru, naši mišići počinju da slabe.
Sa ovim problemom suočavaju se i junaci u filmu Interstellar.
Kako bi se izborili s tim, naučnici stvaraju umjetnu gravitaciju u svemirskim letjelicama. Jedan od načina da to učinite je da pokrenete svemirski brod, baš kao u filmu. Rotacija stvara centrifugalnu silu koja gura predmete prema vanjskim zidovima broda. Ovo odbijanje je slično gravitaciji, samo u suprotnom smjeru.
Ovo je oblik umjetne gravitacije koji doživljavate kada se vozite oko krivine malog radijusa i osjećate se kao da ste gurnuti prema van, dalje od središnje točke krivine. U svemirskom brodu koji se vrti, zidovi postaju vaš pod.
ROTIRAJUĆA CRNA RUPA U SVEMIRU
2
Astronomi su, doduše indirektno, uočili rotirajuće crne rupe u našem svemiru. Niko ne zna šta je u centru crne rupe, ali naučnici imaju ime za to: singularnost.
Rotirajuće crne rupe iskrivljuju prostor oko sebe drugačije od stacionarnih crnih rupa.
Ovaj proces izobličenja naziva se "inercijalno uvlačenje okvira" ili efekat Lense-Thirringa, i utiče na to kako će crna rupa izgledati tako što izobličuje prostor, i što je još važnije prostor-vrijeme oko nje. Crna rupa koju vidite u filmu prilično je bliska naučnom konceptu.
3
Svemirski brod Endurance ide prema Gargantui, izmišljenoj supermasivnoj crnoj rupi koja je 100 miliona puta veća od mase Sunca.
Udaljeno je 10 milijardi svjetlosnih godina od Zemlje i oko njega kruži nekoliko planeta. Gargantua se okreće sa zapanjujućih 99,8 posto brzine svjetlosti.
Garagantuin akrecijski disk sadrži gas i prašinu sa temperaturom Sunčeve površine. Disk opskrbljuje planete Gargantua svjetlošću i toplinom.
4
Složen izgled crne rupe na filmu je zbog činjenice da je slika akrecionog diska izobličena gravitacionim sočivima. Na slici se pojavljuju dva luka: jedan se formira iznad crne rupe, a drugi ispod nje.
MOLE HOLE
5
Crvotočina ili crvotočina koju koristi ekipa u Interstellaru je jedan od fenomena u filmu za koji nije dokazano da postoji. Hipotetički je, ali vrlo zgodan u zapletima naučnofantastičnih priča u kojima morate savladati veliku svemirsku udaljenost.
Samo što su crvotočine neka vrsta najkraćeg puta kroz svemir. Svaki objekat sa masom stvara rupu u prostoru, što znači da se prostor može rastegnuti, savijati, pa čak i savijati.
Crvotočina je poput nabora u tkivu prostora (i vremena) koji povezuje dva veoma udaljena regiona, pomažući svemirskim putnicima da pređu velike udaljenosti u kratkom vremenskom periodu.
Zvanični naziv za crvotočinu je "Ajnštajn-Rozenov most", kako su ga prvi predložili Albert Ajnštajn i njegov kolega Nejtan Rozen 1935. godine.
6
U 2D dijagramima, otvor crvotočine je prikazan kao krug. Međutim, kada bismo mogli vidjeti crvotočinu, ona bi izgledala kao sfera.
Na površini sfere bi se mogao vidjeti gravitacijsko iskrivljeni pogled na prostor s druge strane “rupe”.
Dimenzije crvotočine u filmu: 2 km u prečniku, a udaljenost prijenosa je 10 milijardi svjetlosnih godina.
GRAVITACIJSKO ODLAGANJE VREMENA
7
Gravitaciona dilatacija vremena je pravi fenomen koji se opaža na Zemlji. Nastaje jer je vrijeme relativno. To znači da različito teče za različite koordinatne sisteme.
Kada ste u jakom gravitacionom okruženju, vrijeme vam teče sporije u odnosu na ljude u slabom gravitacijskom okruženju.
Ako ste u blizini crne rupe, kao u filmu, vaš koordinatni sistem, a samim tim i vaša percepcija vremena, razlikuje se od onoga na Zemlji. To je zato što je gravitaciona sila crne rupe jača što ste joj bliže.
Prema Ajnštajnovoj jednačini, vreme se kreće sporije u višim gravitacionim poljima. Ista stvar se dešava na planeti blizu crne rupe: sat otkucava sporije nego na svemirskoj letelici koja kruži dalje.
Prisustvo mase savija membranu, poput gumenog lima.
Ako se u jednoj tački koncentriše dovoljno mase, formira se singularnost. Objekti koji se približavaju singularnosti prolaze kroz horizont događaja iz kojeg se nikada ne vraćaju.
Za vas bi minut u blizini crne rupe trajao 60 sekundi, ali kada biste mogli da pogledate sat na Zemlji, minut bi trajao manje od 60 sekundi. To znači da ćete stariti sporije od ljudi na Zemlji, a što je gravitaciono polje jače, vreme se usporava.
Ovo igra važnu ulogu u filmu kada istraživači naiđu na crnu rupu u središtu drugog Sunčevog sistema.
U filmu, neustrašivi istraživači koriste crvotočinu blizu orbite Saturna da uđu u drugi planetarni sistem. Gledaocu je prikazano da je "crvotočina" prostorno-vremenski tunel kroz koji ljudi mogu gotovo trenutno putovati na velike udaljenosti.
Ako probušite komad papira - imaginarni Univerzum - na različitim krajevima, a zatim ga savijete tako da su dvije rupe jedna naspram druge, dobit ćete tu istu crvotočinu.
Ali da li je moguće trenutno putovanje između dve udaljene tačke?
Profesor Barstow:
Mislim da crvotočine zaista ne postoje. Ovo je nešto iz naučne fantastike. Ne postoje direktni dokazi o postojanju takvih stvari u Univerzumu. Znamo šta su crne rupe, ali tek počinjemo da istražujemo mogućnost zakrivljenosti prostor-vreme.
Lee Billings:
Zaista se nadam da u svemiru postoje crvotočine kroz koje možete putovati u pet dimenzija. Ali nemamo pojma postoje li stabilne crvotočine na makroskopskim skalama. Čini se da je mnogo lakše putovati na starinski način bez oslanjanja na čudo; Možda će solarna jedra pomoći u ovom pitanju. I nema potrebe nikuda žuriti.
Ne možete preživjeti ako upadnete u crnu rupu
U jednoj od ključnih epizoda filma, jedan od glavnih likova, napuštajući svemirski brod, pada u crnu rupu i potom izlazi iz nje. Ali da li je moguće preživjeti ako upadnete u crnu rupu?
br. Gravitaciono polje crne rupe je izuzetno jako i veoma se brzo menja. Sve što uđe u njega rasteže se gravitacijom i postaje poput dugačke tanke tjestenine. Dakle, sve što padne u crnu rupu nema šanse za preživljavanje. Takođe je nemoguće prenositi signale odatle.
Lee Billings:
Približavanje akrecionom disku oko supermasivne crne rupe, kao što je prikazano u filmu, vrlo je loša ideja. Velika je zabluda da će snažno zračenje iz vrućeg materijala omogućiti da klizi duž horizonta događaja i da se ne otopi. Planete pogodne za život ovdje su također drugačije predstavljene.
Da li je moguće ući u orbitu crne rupe?
Junak filma koristi orbitu crne rupe kako bi došao do jedne od egzoplaneta. Moguće je?
Možete kružiti oko crne rupe sve dok joj se ne približite. Astronomija nam pokazuje mnoge sisteme u orbiti oko crne rupe. I, po pravilu, to su sistemi sa zvijezdama. Možete ih vidjeti samo ako ste unutar horizonta događaja.
Ako postoje planete oko crne rupe, one vjerovatno nisu pogodne za život.
Istraživači u filmu posjećuju planetarni sistem koji je ne samo blizu crne rupe, već ima i planete potencijalno nastanjene.
Ništa ne sprječava planete da kruže oko crne rupe, iako takvih primjera još nema. Problem je stabilnost takvih planetarnih sistema. Bilo koji planetarni sistem blizu crne rupe će vjerovatno biti uništen.
Lee Billings:
Mislim da je Interstellar film za fizičare, a ne za planetarne naučnike. U filmu ima mnogo nedosljednosti vezanih za planete.
O "lakoj singularnosti"
Junak filma kaže da unutar crne rupe postoji samo “svjetlo” koje može objasniti neke od događaja u planetarnom sistemu koje istraživači posjećuju. Ali postoji li uopće nešto kao "laka singularnost"?
Važno je da crne rupe mogu imati različite mase. Singularnost je centar crne rupe. Ali postoji koncept da sve crne rupe imaju konačnu masu koja ne nestaje u svemiru. Tako ih zapravo detektujemo - masa utiče na okolni materijal.
Matt Kaplan:
Malo znamo o procesima u blizini crne rupe. Niko ne zna šta se krije iza horizonta događaja. Za sada se oslanjamo samo na teoriju.
Proces starenja zbog dilatacije vremena je precizno prikazan
Astronauti stare mnogo sporije od svojih kolega na Zemlji zbog efekata dilatacije vremena. Prema teoriji, ljudi koji putuju brzinom bliskom brzini svjetlosti usporavaju vrijeme. Za to postoji eksperimentalna potvrda.
To je dobro poznato. Einsteinova teorija relativnosti kaže da ljudi koji putuju različitim brzinama različito doživljavaju vrijeme. Na primjer, astronauti koji su letjeli na Mjesec starili su nešto manje od onih koji su ostali na Zemlji, iako je to bilo jedva primjetno. Ali ako postignete brzine bliske brzini svjetlosti, što je prilično teško učiniti, razlika će biti vidljiva.
Možete vjerovati u umjetnu gravitaciju na spejs šatlu Endurance, ali ne i u njegov fantastičan motor
Prema riječima stručnjaka, Endurance je izgledao prilično realistično. Ali lakoću s kojom je letjelica sletjela i podigla se s površine planeta smatrali su nevjerojatnom.
Lee Billings:
Sa stanovišta umjetne gravitacije, koja sprječava uništavanje kostiju u nultom stanju gravitacije, Endurance izgleda prilično uvjerljivo. Sumnje izaziva pogonski sistem, koji je omogućio da se zanemari uticaj gravitacionih sila planeta, usled čega su astronauti za sat vremena ostareli deset godina.
Matt Kaplan:
Mislim da se za ovako veliku priču neke stvari mogu previdjeti.
Poznato je da je naučni konsultant za film bio teoretski fizičar Kip Thorne, profesor na Kalifornijskom institutu za tehnologiju i blizak prijatelj Stephena Hawkinga. Profesor Thorne je čak napisao knjigu "Nauka o međuzvjezdanoj", u kojoj je opisao neke aspekte filma koji su bili zanimljivi naučnicima.
Ali postoje jednostavnije priče u Interstellar-u koje, kada ih pogledate, tjeraju vas da kažete: "Hej, da li se ovo dešava?" Ova recenzija sadrži 14 činjenica koje su od interesa ne samo za fizičare (spoileri!).
Dron na solarni pogon koji traje decenijama
Može se napraviti sličan uređaj. Rover Opportunity, na primjer, lutao je površinom Marsa više od 10 godina, pokretan sunčevom energijom. Ali Cooperova sposobnost da hakuje čini se manje vjerovatnom – da li sve vlade u svijetu koriste isti program za ciljanje, kojem se pristupa putem Wi-Fi mreže.
presuda: moguče.
Crna rupa koja izgleda ovako
Supermasivne crne rupe su među prilično čestim nebeskim tijelima u našem svemiru. Jedna od njih nalazi se u centru naše galaksije - Mliječnom putu, a gotovo sve galaksije imaju crne rupe u svojim centrima. Simulaciju crne rupe za film uradila je grupa univerzitetskih naučnika predvođenih Kipom Thorneom.
Svjetlost koja se savija oko rupe nije slučajno prikazana. Gravitacija crne rupe uzrokuje savijanje svjetlosnih zraka, tako da se direktno pored nje formira "Ajnšeštajnov prsten". Kako smo se približavali rupi, vjerovatno bismo vidjeli svjetlost oko nje, kao i akrecijski disk materije koju crna rupa troši.
presuda: moguče.
Veštačka crvotočina koja izgleda ovako
Crvotočina ili crvotočina je tunel koji omogućava prolaz kroz prostor i vrijeme do drugih dijelova svemira. Opšta teorija relativnosti dozvoljava njihovo postojanje.
Ali morate shvatiti da je nemoguće stvoriti crvotočinu bez promjena u našim osnovnim idejama o fizici. Konkretno, morat ćete koristiti materiju s negativnom masom, što je teško i zamisliti. Kip Thorne je jedan od vodećih svjetskih stručnjaka za crvotočine, pa se njegovi uvidi mogu smatrati najpouzdanijim izvorom na tu temu. Istovremeno, postoji mnogo toga što ne znamo. Hoće li izmijenjena struktura prostor-vremena razdvojiti svemirski brod?
presuda: uvjerljivo (za teoriju).
Vrijeme se usporava na planeti koja kruži oko crne rupe
Gravitacija u blizini masivnih objekata iskrivljuje ne samo prostor, već i vrijeme. Kad bismo imali dovoljno precizne mjerne instrumente, primijetili bismo da vrijeme tek nešto sporije na površini Zemlje nego na visokom tornju. Kada bi planeta kružila oko crne rupe tako blizu i ne bi se raspala (na to ćemo doći kasnije), onda bi vrijeme možda prolazilo jednako sporo kao u filmu.
Ali zona izvan koje je vremenska dilatacija iznenada prestala djelovati nije mogla postojati. Efekat gravitacije bi postepeno nestajao.
presuda: moguče.
Putovanje do Saturna traje dve godine
To je moguće, ali ne sa današnjom tehnologijom. Svemirska sonda New Horizons stigla je do Saturnove orbite u roku od dvije godine, ali nije imala za cilj da dosegne površinu planete. Dvogodišnje putovanje bilo bi moguće ako bi Endurance bio dizajniran posebno za slanje u crvotočinu na precizno kalibriranom kursu, inače bi zahtijevao previše naprednu tehnologiju.
presuda: moguće, ali ne sa današnjom tehnologijom.
Planeta se okreće oko crne rupe
Ovo izgleda malo vjerovatno. Pretpostavimo da planeta kruži brzo oko crne rupe čija je masa sto puta veća od mase Sunca. Vrlo brzo će ga rastrgati sila plime - razlika u gravitaciji na vanjskoj i unutrašnjoj strani planete.
Osim toga, takva planeta bi bila spržena radijacijom i patila bi od sudara s drugim tijelima privučenima crnom rupom. Planeta se nije mogla formirati u blizini crne rupe, pa čak i da ju je ona privukla, ne bi se rotirala u stabilnoj orbiti. Također moramo imati na umu da na njemu ne bi bilo sunčeve svjetlosti - akrecijski disk proizvodi veliku količinu rendgenskog zračenja, ali ne i svjetlost.
I konačno, da postoji takva planeta, slijetanje i poletanje svemirske letjelice bilo bi praktično nemoguće. Slijetanje iz orbite planete zahtijevalo bi savladavanje gravitacije crne rupe - brod bi jednostavno bio otrgnut iz nje i bačen izvan horizonta događaja, u centar rupe. Za poletanje bilo bi potrebno postići brzinu blisku brzini svjetlosti.
presuda: skoro nemoguće.
Na ovoj planeti postoje ogromni talasi
Ako je masa planete 130% mase Zemlje i njena površina je prekrivena vodom, talasi vetra neće biti veći od talasa u Zemljinim okeanima. Cunamiji se pojavljuju samo kao rezultat tektonske aktivnosti i ne mogu biti redoviti. Gravitaciona sila crne rupe ih takođe ne objašnjava: crna rupa bi razvukla samu planetu na strane.
U knjizi The Science of Interstellar, Kip Thorne kaže da talasi nastaju iz kretanja same planete. Ali ne vidimo struje u filmu - pa odakle dolazi višak vode?
presuda: malo vjerovatno kao i postojanje same planete.
Tajanstvena "jednačina gravitacije"
Prije svega, nejasno je o kojim se tačno jednačinama radi. Jednačine opšte relativnosti su već poznate, tako da to ne mogu biti one. Najvjerovatnije se to odnosi na objašnjenje gravitacije kroz kvantnu mehaniku, koju teorija struna i kvantna teorija gravitacije petlje pokušavaju pružiti. U najmanju ruku, ovo objašnjenje će zahtijevati mnogo jednačina.
Što se tiče načina na koji profesor Brand to rješava: teorijska fizika se radi drugačije. Ne možete sjediti nekoliko godina i praviti bilješke na komadu papira. Zašto ne bi komunicirao sa kolegama koji rade u istom pravcu? Gdje su njegovi postdiplomci? Zašto on nema pripravnike i studente? Usamljeni naučnik je uobičajen, ali netačan stereotip.
presuda: nategnuto.
Nema planova za sletanje na druge planete
Putovanje u svemir se ne dešava preko noći. U stvarnom životu, sve nepredviđene situacije koje se mogu dogoditi na putu svemirske misije bile bi predviđene prije slanja na Saturn. Da, bilo je žurbe prilikom slanja, ali imali su dvije godine u svemirskoj letjelici i priliku da se konsultuju sa naučnicima na Zemlji.
presuda: loše smišljeno.
Univerzum ima petu dimenziju
Kada bi svijet imao dodatnu dimenziju, sasvim je moguće da bi gravitacija bila posljedica toga. Može se koristiti za objašnjenje putovanja kroz vrijeme. Ali nemamo dokaza o drugim dimenzijama.
presuda: previše spekulativno.
Zaleđeni oblaci planete
Led je pretežak da bi postao materijal za oblak. I Kip Thorne to zna. U intervjuu za časopis Science, rekao je: "Svaki put kada pogledam film, ovo je jedino mjesto gdje se naježim."
presuda: slatko, ali nemoguće.
Prikupljanje 'kvantnih podataka' iz crne rupe
Sve što je dovoljno blizu crnoj rupi biće uništeno i pretvoriće se u neku vrstu špageta („efekat špagetifikacije“). Dobiti kvantne podatke? br. Ovo je crna rupa.
presuda: i evo razloga da glavnog lika pošaljete u crnu rupu.
Neko skače u crnu rupu...
Loš plan. Veoma loše. Prvo, špagetifikacija. Drugo, nema veze. Sve što je izvan horizonta događaja kreće se u jednom pravcu – tački singularnosti.
presuda: stvarno loša ideja.
... i završi na mjestu koje nije u crnoj rupi
Strogo govoreći, opšta teorija relativnosti dozvoljava da nakon pada u crnu rupu možete završiti negdje drugdje (ali putovanje će definitivno biti neugodno). I možda postoje moćni vanzemaljci koji su ovladali silom gravitacije.
presuda: Prije nego što skočite, dogovorite se sa vanzemaljcima.
Kada se nađe na suprotnoj strani crvotočine, letjelica ulazi u sistem od tri planete koji kruži oko supermasivne crne rupe koju istraživači nazivaju Gargantua. Vjeruje se da se supermasivne crne rupe, s masama u rasponu od milion do nekoliko milijardi solarnih masa, nalaze u jezgri svih galaksija. Vjerovatno je da u centru našeg Mliječnog puta postoji takav objekat - Strijelac A, čija masa prelazi 4 miliona solarnih masa (4,31 106 M;). Prema Thorneu, vjerovatnije je da će Gargantua biti slična još masivnoj supermasivnoj crnoj rupi za koju se vjeruje da se nalazi u jezgru magline Andromeda, za koju se procjenjuje na 100 miliona solarnih masa (1,1–2,3; 108 M;). Njegova veličina je približno proporcionalna njegovoj masi, a radijus takvog diva pokrivao bi Zemljinu orbitu oko Sunca.
Ovako ogromne crne rupe nisu fantastično pretjerivanje, budući da imamo opservacijske podatke koji potvrđuju postojanje takvih “monstruoznih” crnih rupa u udaljenim galaksijama (Behemoth). Najveća do sada otkrivena crna rupa nalazi se u galaksiji NGC 1277, udaljenoj 250 miliona svjetlosnih godina. Njegova masa se može procijeniti na 17 milijardi Sunca, a veličina je uporediva sa orbitom Neptuna.
Još jedna važna karakteristika Gargantue je da se radi o crnoj rupi koja se brzo okreće. Svi objekti u Univerzumu, osim samog Univerzuma, imaju tendenciju rotacije. Naravno, crne rupe se također rotiraju, što je opisano Kerrovom geometrijom. Ovo poslednje zavisi od dva parametra: mase crne rupe (M) i ugaonog momenta (J). Važna razlika od običnih zvijezda, koje rotiraju drugačije, je u tome što se crne rupe, prema Kerru, rotiraju s neobičnom stabilnošću: sve točke na njenoj konvencionalnoj površini (horizontu događaja) rotiraju istom ugaonom brzinom. Međutim, postoji granični ugaoni moment Jmax iznad kojeg će horizont događaja nestati: ovo ograničenje odgovara činjenici da će brzina rotacije horizonta biti jednaka brzini svjetlosti. U takvoj crnoj rupi, nazvanoj “ekstremna” crna rupa, gravitaciono polje na horizontu događaja će nestati jer će unutrašnji uticaj gravitacije biti kompenzovan ogromnim odbojnim centrifugalnim silama. Međutim, sasvim je moguće da većina crnih rupa u svemiru ima ugaoni moment prilično blizu graničnog. Na primjer, tipična crna rupa zvjezdane mase (oko 3 solarne mase) koja se smatra pokretačkim mehanizmom u binarnim izvorima rendgenskih zraka vrtjela bi se 5000 okretaja u sekundi. Pretpostavlja se da Gargantua crna rupa prikazana u Interstellar ima ugaoni moment od 10 do -10 stepen blizu graničnog Jmax. Čak i ako je to teoretski moguće, ova konfiguracija i dalje izgleda nerealno sa fizičke tačke gledišta. Jer što se crna rupa brže rotira, to je teže povući materiju koja se rotira u istom smjeru pod utjecajem centrifugalnih sila, dok se materija koja rotira u suprotnom smjeru lako „usisava“ u crnu rupu, usporavajući rotaciju. Kao posljedica toga, crna rupa koja se okreće prebrzo će težiti usporavanju na ravnotežnu brzinu manju od Gargantuine (prema relativističkim općim proračunima, crne rupe ne bi trebale da se vrte brže od 0,998 Jmax). Međutim, prednost vrlo brzo rotirajućih crnih rupa je u tome što planete mogu kružiti vrlo blizu horizonta događaja, a da ne padnu ispod njega. Ovo je ključna tačka u filmu i takođe omogućava veoma jaku dilataciju vremena.
Za Schwarzschildovu crnu rupu (odnosno za rupu sa ugaonim momentom J=0), stabilna unutrašnja kružna orbita u kojoj će se bilo koji predmet spiralno i zabiti u crnu rupu nalazi se na udaljenosti od tri radijusa od same crne rupe. . Za crnu rupu čija je masa jednaka 100 miliona solarnih masa, ova udaljenost bi bila oko 900 miliona kilometara, nešto više od udaljenosti od Jupitera do Sunca. Ali za Kerovu crnu rupu koja kruži vrlo blizu graničnog Jmaxa, stabilna unutrašnja kružna orbita mogla bi biti blizu samog horizonta događaja, samo 100 miliona kilometara. Ovo objašnjava zašto u Interstellaru, Milerova planeta može da kruži neposredno iznad horizonta događaja bez pada.
Također je vrijedno napomenuti da Kerrova crna rupa nije vrh koji se vrti u stacionarnom svemiru; rotirajući, drži čitavo platno prostor-vremena zajedno sa sobom. Kao posljedica toga, Milerova planeta bi se trebala rotirati brzinom bliskom svjetlosnoj.
