Фильм Interstellar помог ученым раскрыть новые свойства черных дыр

В начале ноября прошлого года в кинопрокат вышел новый фильм Кристофера Нолана Interstellar, повествующий о путешествии группы ученых и астронавтов через "кротовую нору" и их высадке на поверхность планет, вращающихся вокруг черной дыры.  Одной из главных положительных черт фильма, по выражению его создателей и критиков, считается его научная достоверность, сопоставимая с признанным эталоном научной фантастики — "Одиссеей 2001" Стэнли Кубрика.

Черная дыра "Гаргантюа" и прочие объекты мира Interstellar родились благодаря настойчивости астрофизика Кипа Торна (Kip Thorne), научного консультанта кинокартины и автора статьи, и специалистам из британской анимационной фирмы Double Negative, сумевшим воплотить его математические выкладки.

Подобный союз привел к одному неожиданному последствию, благодаря которому фильм, наверное, впервые в истории человечества, помог ученым раскрыть одно ранее не известное свойство черных дыр.

Как рассказали представители Double Negative, изначально они пытались воссоздать черную дыру при помощи тех же моделей, которые используются астрофизиками и космологами. Они "рисуют" тень черной дыры, ее аккреционный диск и ближайшее окружение при помощи бесконечно тонких лучей света, используя один такой источник света на каждый пиксель изображения.

Подобные модели устраивали ученых, но не аниматоров — картинка неприятно "мигала" из-за постоянных перемещений звезд и других источников света.

"Для того, чтобы избавиться от моргания и  сделать картинку для фильма идеально гладкой, мы поменяли наши алгоритмы таким образом, как никто никогда не делал. Вместо того, чтобы следить за движением отдельных лучей, используя эйнштейновские уравнения, мы начали отслеживать пути и искажение в формах целых пучков лучей. Когда эта модель была готова, мы поняли, что ее можно использовать и для научных исследований", —  отмечает Оливер Джеймс (Oliver James), ведущий ученый в Double Negative.

К примеру, отмечают Торн и Оливер, наблюдения за виртуальной черной дырой раскрыли необычный эффект, который будет заметен только при приближении к Гаргантюа из Interstellar или его реальным "кузенам".

Как объясняют ученые, вращение черной дыры будет порождать сложные гравитационные возмущения, которые будут особым образом искривлять свет, попадающий в ближайшие окрестности черной дыры. В некоторых точках, которые физики называют каустиками, свет будет сосредотачиваться, образуя своеобразное отражение звезды или любого другого объекта. По расчетам авторов статьи, человек или робот, путешествующий к горизонту событий черной дыры, сможет увидеть до 13 копий отдельных звезд и даже всей галактики в целом.

По словам Торна, данный симулятор можно использовать и для изучения других, более сложных процессов, происходящих в окрестностях вращающихся черных дыр. Вполне возможно, считает ученый, что наследие Interstellar поможет раскрыть и другие тайны этих объектов, которые невозможно увидеть при помощи традиционных "лучевых" моделей.