Gargantua crna rupa. Misterije svemira - crna rupa Gargantua

Crne rupe ne emituju svetlost, pa... jedini način vidi Gargantua - kroz njen uticaj na svetlost drugih objekata. IN Interstellar drugi objekti su akrecijski disk () i galaksija u kojoj se nalazi, uključujući magline i obilno zvjezdano polje. Radi jednostavnosti, uključimo samo zvijezde za sada.

Gargantua baca crnu senku na zvezdano polje, a takođe prelama zrake svetlosti sa svake zvezde, izobličujući zvezdani obrazac vidljiv kameri. Ovo izobličenje je gravitaciono sočivo opisano u.

Slika 8.1 prikazuje brzo rotirajuću crnu rupu (nazovimo je Gargantua) naspram zvjezdanog polja, kao što bi vam se činilo da ste u Gargantuinoj ekvatorijalnoj ravni. Gargantuina senka je potpuno crno područje. Odmah iza ivice senke nalazi se veoma tanak prsten zvezdane svetlosti, nazvan "vatreni prsten", koji sam ručno poboljšao da ivicu senke učinim oštrijom. Izvan prstena vidimo gusto prskanje zvijezda u koncentričnom uzorku koji stvara gravitacijsko sočivo.

Rice. 8.1. Zvjezdani uzorak stvoren gravitacijskim sočivom oko brzo rotirajuće crne rupe poput Gargantue. Kada se gleda izdaleka, ugaoni prečnik senke u radijanima je 9 Gargantuinih radijusa podeljeno sa udaljenosti posmatrača od Gargantue. [Modelirao za ovu knjigu tim za vizuelne efekte u Double Negative.]

Dok se kamera kreće oko Gargantue, čini se da se zvijezde kreću. Ovaj pokret, u kombinaciji sa sočivom, stvara spektakularno promenljive svetlosne obrasce. U nekim područjima zvijezde strujaju velike brzine, kod drugih teku mirno, u trećima se smrzavaju na mjestu; pogledajte video na stranici ove knjige na Interstellar.withgoogle.com.

U ovom poglavlju objašnjavam sve ove nijanse, počevši od senke i njenog vatrenog prstena. Zatim ću opisati kako su slike crne rupe zapravo dobijene u njoj Interstellar.

Prikazujući Gargantuu u ovom poglavlju, smatram da je to crna rupa koja se brzo vrti, što mora biti da bi se osigurao ekstremni gubitak vremena posade Izdržljivost u odnosu na Zemlju (). Međutim, u slučaju brze rotacije, masovnu publiku mogla bi zbuniti ravnost lijevog ruba Gargantuine sjene (slika 8.1) i neke neobične karakteristike zvjezdanog toka i akrecionog diska, pa su Christopher Nolan i Paul Franklin odabrali niži brzina rotacije - 60 posto od maksimuma - za slike Gargantue u filmu. Pogledajte posljednji odjeljak u .

Upozorenje: Objašnjenja u sljedeća tri odjeljka mogu zahtijevati mnogo mentalnog napora; mogu se preskočiti bez gubljenja niti ostatka knjige. Nema potrebe za brigom!

Senka i njen vatreni prsten

Recimo da ste na žutoj tački. Bijeli zraci A I B, kao i druge zrake poput njih, donose vam sliku vatrenog prstena i crnih zraka A I B nose sliku ivice senke. Na primjer, bijeli snop A proizilazeći iz neke zvijezde daleko od Gargantue, kreće se prema unutra i biva zarobljena duž unutrašnje ivice vatrene ljuske u ekvatorijalnoj ravni Gargantue, gdje uvijek iznova leti u krug, vođena prostornim vrtlogom, a zatim pobjegne i dostigne tvoje oči. Black Ray, takođe potpisan A, dolazi iz Gargantuinog horizonta događaja, kreće se prema van i postaje zarobljen na istoj unutrašnjoj ivici vatrene školjke, zatim pobjegne i dopire do vaših očiju rame uz rame s bijelim snopom A. Bijeli snop nosi sliku komada tankog prstena, a crni sliku komada ruba sjene. Vatrena školjka je odgovorna za njihovo dovođenje s jedne na drugu stranu i usmjeravanje u vaše oči.

Rice. 8.2. gargantua ( sfera u centru), njegova ekvatorijalna ravan ( plava), vatrena granata ( roze i ljubičaste) i crno-bijele zrake koje nose sliku ruba sjene i tankog prstena oko nje.

Slično za bijele i crne zrake B, samo što bivaju zarobljeni na vanjskoj granici vatrene ljuske i kreću se u smjeru kazaljke na satu (probijajući se prema prostornom vrtlogu), dok zraci A budu zarobljeni na unutrašnjoj granici i kreću se u smjeru suprotnom od kazaljke na satu (i prostorni vrtlog ih pokupi). Na slici 8.1, lijeva ivica sjene je spljoštena, a desna zaobljena zbog činjenice da su zraci A(sa lijeve ivice) dolaze sa unutrašnje granice vatrene školjke, vrlo blizu horizonta, a zraci B(sa lijeve ivice) - od vanjskog, koji se nalazi mnogo dalje od horizonta.

Crne zrake C I D na slici 8.2, počinju od horizonta, kreću se prema van i postaju zarobljeni u neekvatorijalnim orbitama u vatrenoj granati, zatim pobjegnu iz svojih orbita zamke i dospiju do vaših očiju, noseći slike dijelova ruba sjene koji leže izvan ekvatorijalna ravan. Beam Trap Orbit D prikazano na umetku u gornjem desnom uglu. Bijeli zraci WITH I D(nije prikazano) koji dolaze sa udaljenih zvijezda zarobljeni su rame uz rame sa crnim zracima C I D i krećite se prema očima rame uz rame sa C I D, noseći slike komada vatrenog prstena rame uz rame sa dijelovima ruba sjene.

Nerotirajuća sočiva crne rupe

Da bismo razumjeli obrazac zvijezda koje prelama gravitacijsko sočivo i kako one teku dok se kamera kreće, počnimo s nerotirajućom crnom rupom i svjetlosnim zracima koji dolaze iz jedne zvijezde (slika 8.3). Dva snopa svjetlosti idu od zvijezde do kamere. Svaki od njih se kreće najpravijom putanjom koju može u zakrivljenom prostoru rupe, ali se zbog zakrivljenosti svaki snop savija.

Jedna zakrivljena zraka kreće se prema kameri oko lijeve ivice sjene, a druga oko njene desne ivice. Svaki snop prenosi svoju sliku zvijezde u kameru. Ove dvije slike, kako ih vidi kamera, prikazane su na insetu na slici 8.3. Zaokružio sam ih crvenom bojom da ih razlikujem od svih ostalih zvijezda vidljivih na kameri. Obratite pažnju da je desna slika mnogo bliža senci rupe nego leva. To je zato što je njegov zakrivljeni snop prošao bliže horizontu događaja rupe.

Rice. 8.3. Iznad: Zakrivljeni prostor nerotirajuće crne rupe gledano iz mase i dva snopa svjetlosti koja se kreću u zakrivljenom prostoru od zvijezde do kamere. dno: Uzorak zvijezde prelomljen gravitacijskim sočivom kako ga vidi kamera. [Modelirao Alain Riazuelo; pogledajte video njegovog modela na www2.iap.fr/users/riazuelo/interstellar.]

Svaka druga zvijezda je dva puta vidljiva na slici, na suprotnim stranama sjene rupe. Možete li prepoznati par? Sjenka crne rupe na slici se sastoji od smjerova iz kojih nijedan zrak ne može doći do kamere; Pogledajte trouglasto područje označeno kao "sjena" na gornjem dijagramu. Sve zrake koje „žele da budu“ u senci hvata i guta crna rupa.

Kako se kamera pomiče udesno u svojoj orbiti (slika 8.3), zvjezdani uzorak koji vidi kamera se mijenja kao što je prikazano na slici 8.4.

Na ovoj slici su istaknute dvije odvojene zvijezde. Jedan je zaokružen crvenom bojom (ista zvijezda je zaokružena na slici 8.3). Drugi je unutar žutog markera. Vidimo dvije slike svake zvijezde: jednu izvan ružičastog kruga, jednu unutra. Ružičasti krug se naziva "Ajnštajnov prsten".

Kako se kamera pomiče udesno, slike se kreću duž crvene i žute krivulje.

Slike zvijezda izvan Ajnštajnovog prstena (nazovimo ih primarnim slikama) kreću se onako kako biste očekivali: glatko s lijeva na desno, ali odstupajući od crne rupe dok se kreću. (Možete li objasniti zašto je došlo do odstupanja od rupe, a ne prema njoj?)

Rice. 8.4. Promjenjivi uzorak zvijezda koji vidi kamera dok se kreće udesno u svojoj orbiti na slici 8.3. [Modelirao Alain Riazuelo; vidi www2.iap.fr/users/riazuelo/interstellar.]

Međutim, sekundarne slike, unutar Ajnštajnovog prstena, kreću se na neočekivan način: izgleda da izlaze iz desne ivice senke, kreću se prema van u prsten između senke i Ajnštajnovog prstena, rotiraju oko senke i vraćaju se prema dole. do ivice senke. Ovo se može razumjeti vraćanjem na gornju sliku na slici 8.3. Desni snop prolazi blizu crne rupe, tako da je desna slika zvezde pored njene senke. U ranijem trenutku, kada je kamera bila na lijevoj strani, desni snop je morao proći još bliže crnoj rupi da bi se više savio i stigao do kamere, tako da je desna slika bila vrlo blizu ivice senka. Nasuprot tome, u ranijem trenutku, lijevi snop prolazio je prilično daleko od rupe, tako da je bio gotovo ravan i stvarao sliku prilično udaljenu od sjene.

Sada, ako ste spremni, razmislite o naknadnom kretanju slika snimljenih na slici 8.4.

Objektiv crne rupe koji se brzo okreće: Gargantua

Prostorni vrtlog stvoren brzom Gargantuinom rotacijom mijenja gravitacijsko sočivo. Zvjezdani obrasci na slici 8.1 (Gargantua) izgledaju malo drugačije od onih na slici 8.4 (nerotirajuća crna rupa), a obrasci koji teče su još drugačiji.

U slučaju Gargantue, mlaz (slika 8.5) otkriva dva Ajnštajnova prstena, prikazana kao ružičaste krivulje. Napolju iz vanjski prsten zvijezde teku udesno (na primjer, duž dvije crvene krivulje), kao u slučaju nerotirajuće crne rupe na slici 8.4. Međutim, prostorni vrtlog koncentrirao je tok u uske pruge velike brzine duž zadnje ivice sjene rupe, oštro krivudajući na ekvatoru. Vrtlog je takođe stvorio turbulenciju u mlazu (zatvorene crvene krivulje).

Sekundarna slika svake zvijezde vidljiva je između dva Ajnštajnova prstena. Svaka sekundarna slika rotira se duž zatvorene krivulje (na primjer, dvije žute krivulje), a rotira se u suprotnom smjeru od kretanja crvene boje izvan vanjskog prstena.

Rice. 8.5. Crtež zvjezdanog toka kako ga vidi kamera pored crne rupe koja se brzo okreće poput Gargantue. U ovom modelu dvostrukog negativnog tima za vizuelne efekte, rupa se okreće 99,9 posto svoje maksimalne brzine, a kamera je u kružnoj ekvatorijalnoj orbiti sa obimom šest puta većim od obima horizonta. Pogledajte video o ovom modelu na stranici ove knjige na Interstellar.withgoogle.com.

Na nebu Gargantue postoje dvije vrlo posebne zvijezde s isključenim gravitacijskim sočivom. Jedan leži tačno iznad Gargantuinog severnog pola, drugi tačno ispod njega. južni pol. To su analozi Sjevernjače, koja se nalazi tačno iznad sjevernog pola Zemlje. Postavio sam zvijezde petokrake na primarnu (crvenu) i sekundarnu (žutu) sliku Gargantuinih pol zvijezda. Čini se da se sve zvijezde na Zemljinom nebu okreću oko zvijezde Sjevernjače dok nas Zemljina rotacija vuče u krug. Slično, u Gargantui, sve slike primarne zvijezde okreću se oko crvenih slika polarnih zvijezda dok se kamera kreće duž orbite rupe, ali su njihove orbitalne putanje (na primjer, dvije crvene krivulje turbulencije) u velikoj mjeri izobličene prostornim vrtlogom i gravitacionom sočivu. Isto tako, sve sekundarne slike zvijezda kruže oko slika žute pol zvijezde (npr. duž dvije iskrivljene žute krivulje).

Zašto su u slučaju nerotirajuće crne rupe (slika 8.4) sekundarne slike viđene kako izlaze iz sjene crne rupe, rotiraju oko rupe i spuštaju se natrag u sjenu, umjesto da se okreću u zatvorenoj krivulji , kao u slučaju Gargantue (slika 8.5)? U stvari, imaju primijeniti duž zatvorene krivulje u slučaju nerotirajuće crne rupe. Međutim, unutrašnja ivica ove zatvorene krivulje je toliko blizu rubu sjene da se ne može vidjeti. Gargantuina rotacija stvara prostorni vrtlog, a ovaj vrtlog gura unutrašnji Ajnštajnov prsten prema van, otkrivajući obrazac potpunog preokreta sekundarnih slika (žute krive na slici 8.5) i unutrašnjeg Ajnštajnovog prstena.

Unutar unutrašnjeg Ajnštajnovog prstena, obrazac protoka je složeniji. Zvijezde u ovoj regiji su tercijarne i slike višeg nivoa svih zvijezda u svemiru - iste one koje se vide kao primarne slike izvan vanjskog Ajnštajnovog prstena i kao sekundarne slike između Ajnštajnovih prstenova.

Na slici 8.6 prikazujem pet malih slika Gargantuine ekvatorijalne ravni, sa samom Gargantuom prikazanom crnom bojom, orbitom kamere u ružičastom, a svetlosnim snopom u crvenoj. Snop svjetlosti prenosi sliku zvijezde do kamere, koja se nalazi na vrhu plave strelice. Kamera se kreće oko Gargantue suprotno od kazaljke na satu.

Zaista možete razumjeti gravitacijsko sočivo ako prođete kroz ove slike jednu po jednu. Imajte na umu da je pravi smjer zvijezde gore i desno (pogledajte vanjske krajeve crvenih zraka). Kamera i početak svakog zraka upućuju na sliku zvijezde. Deseta slika je vrlo blizu lijeve ivice sjene, a desna sekundarna slika je blizu desne ivice; Upoređujući smjerove kamere za ove slike, vidimo da senka zauzima luk od oko 150 stepeni u pravcu prema gore. Ovo je uprkos činjenici da je stvarni pravac od kamere do centra Gargantue levo i gore. Sočivo je pomerilo senku u odnosu na Gargantuin trenutni položaj.

Rice. 8.6. Zraci svjetlosti koji nose slike zvijezda na vrhovima plavih strelica. (engleski: primarno - primarno, sekundarno - sekundarno, tercijarno - tercijarno.) [Iz istog modela dvostrukog negativa kao na slikama 8.1 i 8.5.]

Stvaranje vizuelnih efekata crne rupe i crvotočine u Interstellar

Chris je želio da Gargantua izgleda ovako U stvari izgleda kao crna rupa koja se brzo vrti izbliza, pa je zamolio Paula da me konsultuje. Paul me je povezao sa timom Interstellar, koji je sastavio u studiju vizuelnih efekata Double Negative u Londonu.

Pomahnitao sam radeći blisko sa Oliverom Džejmsom, glavnim naučnikom. Oliver i ja smo razgovarali telefonom i Skype-om, razmjenjivali mejlove i fajlove i sreli se lično u Los Anđelesu i u njegovoj kancelariji u Londonu. Oliverov akademski stepen u optici i atomskoj fizici, i on razumije Ajnštajnove zakone relativnosti, tako da smo govorili istim tehničkim jezikom.

Neki od mojih kolega fizičara su to već učinili kompjuterski modelišta bi posmatrač video dok kruži oko crne rupe ili čak pada u nju. Najbolji stručnjaci bili su Alain Riazuelo sa Instituta d'Astrophysique u Parizu i Andrew Hamilton sa Univerziteta Colorado Boulder. Andrew je napravio video o crnim rupama koji se prikazuje u planetarijumima širom svijeta, a Alain je simulirao crne rupe koje se vrte vrlo, vrlo brzo, poput Gargantue.

Tako da je moj prvobitni plan bio spojiti Olivera s Alainom i Andrewom i zamoliti ih da mu daju doprinos koji mu je potreban. Nekoliko dana sam se osjećao neugodno zbog ove odluke, a onda sam se predomislio.

Tokom svoje poluvjekovne karijere fizičara, uložio sam ogromne napore da i sam dođem do novih otkrića i mentorstvujući studentima da dođu do novih otkrića. Zašto, za promenu, ne uradite nešto samo zato što je zabavno, pitao sam se, čak i ako su to već uradili drugi pre mene? Pa sam nasrnuo na ovo "nešto". I bilo je zabavno. I na moje iznenađenje, to je (skromno) dovelo do novih otkrića kao nusproizvoda.

Koristeći zakone relativnosti i u velikoj mjeri oslanjajući se na rad prethodnika (posebno Brandona Cartera iz Laboratoire Univers et Théories u Francuskoj i Jeanne Levin sa Univerziteta Kolumbija), izveo sam jednačine potrebne Oliveru. Ove jednačine izračunavaju putanje svjetlosnih zraka polazeći od nekog izvora svjetlosti, kao što je udaljena zvijezda, i krećući se kroz Gargantuin iskrivljeni prostor prema kameri. Iz ovih zraka svjetlosti, moje jednačine zatim izračunavaju slike koje vidi kamera, uzimajući u obzir ne samo izvore svjetlosti i Gargantuino izobličenje prostora i vremena, već i kretanje kamere oko Gargantue.

Nakon što sam dobio ove jednačine, sam ih isprobao uz pomoć prijatelja softver pod nazivom Mathematica. Uporedio sam slike koje je napravio moj kompjuterski kod Mathematica sa slikama Alaina Riazuela, i kada su se složile, bio sam ushićen. Onda sam napisao detaljni opisi moje jednačine i poslao ih Oliveru u London, zajedno sa mojim kodom iz matematike.

Moj kod je bio veoma spor i imao je nisku rezoluciju. Oliverov posao je bio da prevede moje jednačine u kompjuterski kod koji bi mogao proizvesti IMAX slike ultra visokog kvaliteta potrebne za film.

Oliver i ja smo to radili korak po korak. Počeli smo s nerotirajućom crnom rupom i stacionarnom kamerom. Zatim smo dodali rotaciju crne rupe. Zatim su dodali kretanje kamere: prvo kretanje po kružnoj orbiti, a zatim pad u crnu rupu. A onda prelazimo na kameru koja se okreće oko crvotočine.

Ovdje me Oliver pogodio kao grom iz vedra neba: da bi modelirao najsuptilnije efekte, trebale bi mu ne samo jednadžbe koje opisuju putanje svjetlosnih zraka, već i jednadžbe koje opisuju kako poprečni presjek snopa svjetlosti mijenja veličinu i oblika dok prolazi kroz crvotočinu.

Manje-više sam znao kako se to radi, ali jednačine su bile užasno zbunjujuće i bojao sam se da ne pogrešim. Zato sam pretražio tehničku literaturu i otkrio da su 1977. Serge Pineault i Rob Rouber sa Univerziteta u Torontu dobili potrebne jednačine u gotovo onom obliku koji mi je bio potreban. Nakon tri nedelje borbe sa sopstvenom glupošću, tačno sam dobio njihove jednačine, izrazio ih u Mathematici i napisao ih Oliveru, koji ih je ugradio u svoj kompjuterski kod. Na kraju, njegov kod je uspio proizvesti kvalitetne slike potrebne za film.

U Double Negative, Oliverov kompjuterski kod bio je samo početak. Predao ga je umjetničkom timu predvođenom Eugenie von Tanzelmann, koji je dodao akrecijski disk () i stvorio pozadinsku galaksiju sa zvijezdama i maglinama koje će biti izobličene pomoću sočiva Gargantua. Njen tim je tada dodao Izdržljivost, Rangers i Landers i animacija kamere (promjena kretanja, smjera, vidnog polja, itd.) i oblikovala slike u vrlo uvjerljive forme: u nevjerovatne scene koje se pojavljuju u filmu. Nastavak, vidi.

U međuvremenu, zbunjivala sam se visokokvalitetnim video zapisima koje su mi poslali Oliver i Eugenia, trudeći se da shvatim zašto slike izgledaju onako kako izgledaju, a zvjezdana polja teku na isti način. Za mene su ovi video zapisi poput eksperimentalnih podataka: otkrivaju stvari koje sam nikada ne bih shvatio bez ovih modela – kao što sam opisao u prethodnom dijelu (Slike 8.5 i 8.6). Objavićemo tehnički članak ili dva koji opisuju ono što smo naučili.

Izgled gravitacionih remena

Iako je Chris odlučio da ne pokaže ništa od gravitacije Interstellar, pitao sam se kako bi izgledali za Coopera dok je vodio Rangera na Millerovu planetu. Tako sam koristio svoje jednadžbe i Mathematica za modeliranje slika. (Moje slike imaju mnogo nižu rezoluciju od Oliverovih i Eugenienih zbog sporosti mog koda.)

Slika 8.7 prikazuje seriju slika kako se vidi sa Ranger Coopera dok se pumpa oko crne rupe srednje mase (IMBH) da bi započeo spuštanje prema Millerovoj planeti - u mojoj naučnoj interpretaciji Interstellar. Ovo je remen opisan na slici 7.2.

Slika 8.7. Gravitacija oko ChDSM-a na pozadini Gargantue [Moj vlastiti model i prikaz.]

Na gornjoj slici Gargantua je iza nje, a BDSM prolazi ispred nje. HDSM hvata zrake svjetlosti udaljenih zvijezda usmjerene prema Gargantui, okreće ih oko sebe i baca ih prema kameri. Ovo objašnjava krafnu zvezdane svetlosti koja okružuje senku BSSM-a. Iako je BSSM hiljadu puta manji od Gargantue, mnogo je bliži Rangeru od Gargantue, pa se čini samo umjereno manjim.

Kako se sling kamera pomiče udesno, ona ostavlja primarnu Gargantuinu senku iza sebe (srednja slika na slici 8.7), a gura sekundarnu sliku Gargantuine senke ispred sebe. Ove dvije slike su potpuno iste kao primarna i sekundarna slika zvijezde prelomljene gravitacijskim sočivom crne rupe; ali sada sočivo ChDSM-a prelama Gargantuinu senku. Na donjoj slici, veličina sekundarne senke se smanjuje kako se BDS dalje kreće. U ovom trenutku, gravitacioni remen je skoro gotov, a kamera na Rangeru juri prema Milerovoj planeti.

Koliko god da su ove slike impresivne, mogu se vidjeti samo blizu BSSM-a i Gargantue, a ne sa velike udaljenosti od Zemlje. Za astronome na Zemlji, najimpresivniji optički efekti džinovskih crnih rupa su mlazovi koji vire iz njih i svjetlost blistavog diska plina u njihovoj orbiti. Sada ćemo se obratiti njima.

U skorije vrijeme, nauka je postala pouzdano svjesna šta je crna rupa. Ali čim su naučnici shvatili ovaj fenomen Univerzuma, na njih je pao novi, mnogo složeniji i zbunjujući: supermasivna crna rupa, koja se ne može nazvati crnom, već zasljepljujuće bijelom. Zašto? Ali zato što je upravo to definicija data centru svake galaksije, koji sija i sija. Ali kada stignete tamo, ne ostaje ništa osim crnila. Kakva je ovo slagalica?

Podsjetnik na crne rupe

Pouzdano se zna da je obična crna rupa nekada sjajna zvijezda. U određenoj fazi svog postojanja, počeo je naglo rasti, dok je radijus ostao isti. Ako nekada zvezda„proširio“ i rastao, a onda su sada snage koncentrisane u njegovom jezgru počele da privlače sve ostale komponente k sebi. Njegove ivice se "kolapsiraju" na centar, formirajući nevjerovatan kolaps, koji postaje crna rupa. Takav" bivše zvezde„više ne sijaju, već su apsolutno spolja nevidljivi objekti Univerzuma. Ali oni su vrlo uočljivi, jer apsorbuju bukvalno sve što spada u njihov gravitacioni radijus. Ne zna se šta se krije iza ovakvog horizonta događaja. Na osnovu činjenica, tako ogromna gravitacija doslovno će smrviti bilo koje tijelo. Međutim, u u poslednje vreme ne samo pisci naučne fantastike, već i naučnici smatraju da bi to mogli biti svojevrsni svemirski tuneli za putovanja na velike udaljenosti.

Šta je kvazar?

Supermasivna crna rupa ima slična svojstva, drugim riječima, jezgro galaksije, koje ima super-moćno gravitacijsko polje koje postoji zbog svoje mase (milioni ili milijarde solarnih masa). Princip formiranja supermasivnih crnih rupa još nije utvrđen. Prema jednoj verziji, uzrok ovog kolapsa su pretjerano komprimirani plinovi oblaci, plin u kojima se izuzetno ispušta, a temperatura je nevjerovatno visoka. Druga verzija je povećanje masa raznih malih crnih rupa, zvijezda i oblaka do jednog gravitacijskog centra.

Naša galaksija

Supermasivna crna rupa u centru Mliječnog puta nije jedna od najmoćnijih. Činjenica je da sama galaksija ima spiralnu strukturu, što zauzvrat tjera sve njene sudionike da budu u stalnom i prilično brzom kretanju. Stoga se čini da se gravitacijske sile, koje bi mogle biti koncentrisane isključivo u kvazaru, rasipaju i ravnomjerno povećavaju od ruba do jezgra. Lako je pretpostaviti da stvari stoje suprotno u eliptičnim ili, recimo, nepravilnim galaksijama. Na "predgrađu" prostor je izuzetno rijedak, planete i zvijezde se praktično ne kreću. Ali u samom kvazaru život je bukvalno u punom jeku.

Parametri kvazara Mliječnog puta

Koristeći radio interferometriju, istraživači su uspjeli izračunati masu supermasivne crne rupe, njen radijus i gravitacijsku silu. Kao što je gore navedeno, naš kvazar je mutan, teško ga je nazvati super-moćnim, ali čak ni sami astronomi nisu očekivali da će pravi rezultati biti ovakvi. Dakle, Strelac A* (to je naziv jezgra) jednak je četiri miliona solarnih masa. Štaviše, prema očiglednim podacima, ova crna rupa čak ni ne upija materiju, a objekti koji se nalaze u njenom okruženju se ne zagrijavaju. Takođe zapaženo zanimljiva činjenica: kvazar je bukvalno zakopan u oblacima gasa, čija je materija izuzetno retka. Možda evolucija supermasivne crne rupe naše galaksije tek počinje, a za milijarde godina ona će postati pravi gigant koji će privući ne samo planetarne sisteme, već i druge, manje

Bez obzira koliko mala masa našeg kvazara bila, ono što je najviše oduševilo naučnike je njegov radijus. Teoretski, takva se udaljenost može preći za nekoliko godina na jednom od modernih svemirski brodovi. Dimenzije supermasivne crne rupe su nešto veće od prosječne udaljenosti od Zemlje do Sunca, odnosno 1,2 astronomske jedinice. Gravitacioni radijus ovog kvazara je 10 puta manji od glavnog prečnika. Sa takvim pokazateljima, prirodno, materija se jednostavno neće moći singularizirati sve dok direktno ne pređe horizont događaja.

Paradoksalne činjenice

Galaksija spada u kategoriju mladih i novih zvezdanih jata. O tome svjedoče ne samo njene godine, parametri i položaj poznato čoveku mapu prostora, ali i moć koju posjeduje njena supermasivna crna rupa. Međutim, kako se pokazalo, ne samo mladi mogu imati "smiješne" parametre Mnogi kvazari, koji imaju nevjerovatnu snagu i gravitaciju, iznenađuju svojim svojstvima:

Običan vazduh je često gušći od supermasivnih crnih rupa.
Jednom na horizontu događaja, tijelo neće iskusiti plimne sile. Činjenica je da je centar singularnosti prilično dubok, a da biste do njega došli, morat ćete duge staze, a da nije ni slutio da povratka neće biti.

Divovi našeg univerzuma

Jedan od najobimnijih i najstarijih objekata u svemiru je supermasivna crna rupa u kvazaru OJ 287. Riječ je o čitavom lacertidu koji se nalazi u sazviježđu Raka, koji je, inače, vrlo slabo vidljiv sa Zemlje. Zasnovan je na binarnom sistemu crnih rupa, dakle, postoje dva horizonta događaja i dvije tačke singularnosti. Veći objekat ima masu od 18 milijardi solarnih masa, skoro istu kao mala galaksija. Ovaj pratilac je statičan samo objekti koji spadaju u njegov gravitacioni radijus. Manji sistem teži 100 miliona solarnih masa i takođe ima orbitalni period od 12 godina.

Opasno susjedstvo

Utvrđeno je da su galaksije OJ 287 i Mliječni put susjedne - udaljenost između njih je otprilike 3,5 milijardi svjetlosnih godina. Astronomi ne isključuju mogućnost da će se u bliskoj budućnosti ova dva kosmička tijela sudariti, formirajući složenu zvjezdanu strukturu. Prema jednoj verziji, pokret je upravo zbog pristupa s takvim gravitacionim divom planetarni sistemi u našoj galaksiji se stalno ubrzava, a zvijezde postaju toplije i aktivnije.

Supermasivne crne rupe su zapravo bijele

Na samom početku članka pokrenuto je vrlo osjetljivo pitanje: boja u kojoj se pred nama pojavljuju najmoćniji kvazari teško se može nazvati crnom. Čak i najjednostavnija fotografija bilo koje galaksije može se vidjeti golim okom da je njen centar ogromna bijela tačka. Zašto onda mislimo da je to supermasivna crna rupa? Fotografije snimljene teleskopom pokazuju nam ogromno jato zvijezda koje privlači jezgro. Planete i asteroidi koji kruže u blizini reflektiraju se zbog svoje neposredne blizine, čime umnožavaju svu svjetlost koja je prisutna u blizini. Kako kvazari ne uvlače sve susjedne objekte brzinom munje, već ih samo drže u svom gravitacionom radijusu, oni ne nestaju, već počinju još više svijetliti, jer im temperatura brzo raste. Što se tiče običnih crnih rupa koje postoje vanjski prostor, onda je njihov naziv potpuno opravdan. Dimenzije su relativno male, ali je sila gravitacije kolosalna. Oni jednostavno "pojedu" svjetlost, ne ispuštajući ni jedan kvant iz svojih banaka.

Bioskop i supermasivna crna rupa

Gargantua - čovječanstvo je počelo naširoko koristiti ovaj izraz u vezi s crnim rupama nakon što je objavljen film "Interstellar". Gledajući ovu sliku, teško je razumjeti zašto je odabrano baš ovo ime i gdje je veza. Ali u originalnom scenariju planirali su da naprave tri crne rupe, od kojih će se dvije zvati Gargantua i Pantagruel, preuzete iz satiričnog romana . Vrijedi napomenuti da je u filmu crna rupa prikazana što je moguće realističnije. Da tako kažem, po svom dizajnu izgled je sproveo naučnik Kip Thorne, koji se zasnivao na proučavanju svojstava ovih kosmičkih tijela.

Kako smo znali za crne rupe?

Da nije bilo teorije relativnosti, koju je početkom dvadesetog veka predložio Albert Ajnštajn, verovatno niko ne bi ni obraćao pažnju na ove misteriozne objekte. Supermasivna crna rupa bi se smatrala običnom jatom zvijezda u centru galaksije, a obične, male bi ostale potpuno neprimijećene. Ali danas, zahvaljujući teorijskim proračunima i zapažanjima koja potvrđuju njihovu ispravnost, možemo uočiti takav fenomen kao što je zakrivljenost prostor-vremena. Moderni naučnici kažu da pronalaženje "zečje rupe" nije tako teško. Oko takvog objekta materija se ponaša neprirodno, ne samo da se skuplja, već ponekad čak i sija. Svijetli oreol se formira oko crne tačke, koja je vidljiva kroz teleskop. Na mnogo načina, priroda crnih rupa nam pomaže da shvatimo istoriju formiranja Univerzuma. U njihovom središtu nalazi se tačka singularnosti, slična onoj iz koje se prethodno razvio cijeli svijet oko nas.

Ne zna se sa sigurnošću šta se može dogoditi osobi koja pređe horizont događaja. Hoće li ga gravitacija slomiti ili će završiti na sasvim drugom mjestu? Jedino što se može sa potpunim povjerenjem reći je da gargantua usporava vrijeme, a u nekom trenutku kazaljka na satu konačno i neopozivo stane.

Crne rupe ne emituju svetlost, pa je jedini način da se vidi Gargantua kroz njen uticaj na svetlost drugih objekata. IN Interstellar drugi objekti su akrecijski disk (poglavlje 9) i galaksija u kojoj se nalazi, uključujući magline i obilno zvjezdano polje. Radi jednostavnosti, uključimo samo zvijezde za sada.

Gargantua baca crnu senku na zvezdano polje, a takođe prelama zrake svetlosti sa svake zvezde, izobličujući zvezdani obrazac vidljiv kameri. Ovo izobličenje je gravitaciono sočivo, opisano u poglavlju 3.

Dok se kamera kreće oko Gargantue, čini se da se zvijezde kreću. Ovaj pokret, u kombinaciji sa sočivom, stvara spektakularno promenljive svetlosne obrasce. U nekim oblastima zvijezde teku velikom brzinom, u drugima teku mirno, u trećima se smrzavaju na mjestu; pogledajte video na stranici ove knjige na Interstellar.withgoogle.com.

U ovom poglavlju objašnjavam sve ove nijanse, počevši od senke i njenog vatrenog prstena. Zatim ću opisati kako su slike crne rupe zapravo dobijene u njoj Interstellar.

Prikazujući Gargantuu u ovom poglavlju, smatram da je to crna rupa koja se brzo vrti, što mora biti da bi se osigurao ekstremni gubitak vremena posade Izdržljivost u odnosu na Zemlju (poglavlje 6). Međutim, u slučaju brze rotacije, masovnu publiku mogla bi zbuniti ravnost lijevog ruba Gargantuine sjene (slika 8.1) i neke neobične karakteristike zvjezdanog toka i akrecionog diska, pa su Christopher Nolan i Paul Franklin odabrali niži brzina rotacije - 60 posto od maksimuma - za slike Gargantue u filmu. Pogledajte posljednji odjeljak u poglavlju 9.

Upozorenje: Objašnjenja u sljedeća tri odjeljka mogu zahtijevati mnogo mentalnog napora; mogu se preskočiti bez gubljenja niti ostatka knjige. Nema potrebe za brigom!

Senka i njen vatreni prsten

Rice. 8.2. gargantua ( sfera u centru), njegova ekvatorijalna ravan ( plava), vatrena granata ( roze i ljubičaste) i crno-bijele zrake koje nose sliku ruba sjene i tankog prstena oko nje.

Nerotirajuća sočiva crne rupe

Kako se kamera pomiče udesno u svojoj orbiti (slika 8.3), zvjezdani uzorak koji vidi kamera se mijenja kao što je prikazano na slici 8.4.

Kako se kamera pomiče udesno, slike se kreću duž crvene i žute krivulje.

Rice. 8.4. Promjenjivi uzorak zvijezda koji vidi kamera dok se kreće udesno u svojoj orbiti na slici 8.3. [Modelirao Alain Riazuelo; vidi www2.iap.fr/users/riazuelo/interstellar.]

Sada, ako ste spremni, razmislite o naknadnom kretanju slika snimljenih na slici 8.4.

Objektiv crne rupe koji se brzo okreće: Gargantua

U slučaju Gargantue, mlaz (slika 8.5) otkriva dva Ajnštajnova prstena, prikazana kao ružičaste krivulje. Izvan vanjskog prstena zvijezde strujaju udesno (na primjer, duž dvije crvene krivulje), kao u slučaju nerotirajuće crne rupe na slici 8.4. Međutim, prostorni vrtlog koncentrirao je tok u uske pruge velike brzine duž zadnje ivice sjene rupe, oštro krivudajući na ekvatoru. Vrtlog je takođe stvorio turbulenciju u mlazu (zatvorene crvene krivulje).

Na nebu Gargantue postoje dvije vrlo posebne zvijezde s isključenim gravitacijskim sočivom. Jedan leži tačno iznad Gargantuinog severnog pola, drugi tačno ispod njegovog južnog pola. To su analozi Sjevernjače, koja se nalazi tačno iznad sjevernog pola Zemlje. Postavio sam zvijezde petokrake na primarnu (crvenu) i sekundarnu (žutu) sliku Gargantuinih pol zvijezda. Čini se da se sve zvijezde na Zemljinom nebu okreću oko zvijezde Sjevernjače dok nas Zemljina rotacija vuče u krug. Slično, u Gargantui, sve slike primarne zvijezde okreću se oko crvenih slika polarnih zvijezda dok se kamera kreće duž orbite rupe, ali su njihove orbitalne putanje (na primjer, dvije crvene krivulje turbulencije) u velikoj mjeri izobličene prostornim vrtlogom i gravitacionom sočivu. Isto tako, sve sekundarne slike zvijezda kruže oko slika žute pol zvijezde (npr. duž dvije iskrivljene žute krivulje).

Stvaranje vizuelnih efekata crne rupe i crvotočine u Interstellar

Pomahnitao sam radeći blisko sa Oliverom Džejmsom, glavnim naučnikom. Oliver i ja smo razgovarali telefonom i Skype-om, razmjenjivali mejlove i fajlove i sreli se lično u Los Anđelesu i u njegovoj kancelariji u Londonu. Oliver ima diplomu iz optike i atomske fizike i razumije Ajnštajnove zakone relativnosti, tako da smo govorili istim tehničkim jezikom.

Neki od mojih kolega fizičara već su napravili kompjuterske modele onoga što bi posmatrač video dok kruži oko crne rupe ili čak pada u nju. Najbolji stručnjaci bili su Alain Riazuelo sa Instituta d'Astrophysique u Parizu i Andrew Hamilton sa Univerziteta Colorado Boulder. Andrew je napravio video o crnim rupama koji se prikazuje u planetarijumima širom svijeta, a Alain je simulirao crne rupe koje se vrte vrlo, vrlo brzo, poput Gargantue.

Kada sam dobio ove jednačine, sam sam ih isprobao koristeći prijateljski softver koji se zove Mathematica. Uporedio sam slike koje je napravio moj kompjuterski kod Mathematica sa slikama Alaina Riazuela, i kada su se složile, bio sam ushićen. Zatim sam napisao detaljne opise svojih jednačina i poslao ih Oliveru u London, zajedno sa svojim kodom iz matematike.

Moj kod je bio veoma spor i imao je nisku rezoluciju. Oliverov posao je bio da prevede moje jednačine u kompjuterski kod koji bi mogao proizvesti IMAX slike ultra visokog kvaliteta potrebne za film.

U Double Negative, Oliverov kompjuterski kod bio je samo početak. Predao ga je umjetničkom timu, predvođenom Eugenie von Tanzelmann, koji je dodao akrecijski disk (poglavlje 9) i stvorio galaksiju u pozadini sa zvijezdama i maglinama koje će biti izobličene pomoću sočiva Gargantua. Njen tim je tada dodao Izdržljivost, Rangers i Landers i animacija kamere (promjena kretanja, smjera, vidnog polja, itd.) i oblikovala slike u vrlo uvjerljive forme: u nevjerovatne scene koje se pojavljuju u filmu. Nastavak u 9. poglavlju.

Izgled gravitacionih remena

Slika 8.7. Gravitacija oko ChDSM-a na pozadini Gargantue [Moj vlastiti model i prikaz.]

Crna rupa nastaje kao rezultat kolapsa supermasivne zvijezde, čije jezgro ostaje bez "goriva" za nuklearna reakcija. Kako se jezgro kompresuje, temperatura jezgra raste, a fotoni sa energijom većom od 511 keV se sudaraju i formiraju parove elektron-pozitron, što dovodi do katastrofalnog pada pritiska i daljeg kolapsa zvezde pod uticajem njenog vlastitu gravitaciju.

Astrofizičar Ethan Siegel objavio je članak "Najveća crna rupa u poznatom svemiru", u kojem je prikupio informacije o masi crnih rupa u različitim galaksijama. Pitam se samo: gdje je najmasovniji od njih?

Budući da se najgušća jata zvijezda nalaze u centru galaksija, sada gotovo svaka galaksija u svom centru ima masivnu crnu rupu, nastalu spajanjem mnogih drugih. Na primjer, u centru mlečni put postoji crna rupa čija je masa približno 0,1% naše galaksije, odnosno 4 miliona puta veća od mase Sunca.

Vrlo je lako utvrditi prisustvo crne rupe proučavanjem putanje zvijezda na koje djeluje gravitacija nevidljivog tijela.

Ali Mliječni put je relativno mala galaksija, koja nikako ne može imati najveću crnu rupu. Na primjer, nedaleko od nas u jatu Djevica nalazi se džinovska galaksija po imenu Messier 87 - ona je oko 200 puta veća od naše.

Dakle, iz centra ove galaksije izbija tok materije dug oko 5000 svjetlosnih godina (na slici). To je luda anomalija, piše Ethan Siegel, ali izgleda jako lijepo.

Naučnici vjeruju da samo crna rupa može objasniti takvu "erupciju" iz centra galaksije. Proračuni pokazuju da je masa ove crne rupe oko 1.500 puta veća od mase crne rupe u Mliječnom putu, odnosno otprilike 6,6 milijardi solarnih masa.

Ali gdje je najveća crna rupa u svemiru? Ako pretpostavimo da u centru gotovo svake galaksije postoji takav objekt s masom od 0,1% mase galaksije, onda moramo pronaći najmasovniju galaksiju. Na ovo pitanje mogu odgovoriti i naučnici.

Najmasivnija nam poznata galaksija je IC 1101 u centru jata Abell 2029, koje je 20 puta dalje od Mliječnog puta nego jata Djevica.

U IC 1101, udaljenost od centra do najudaljenije ivice je oko 2 miliona svjetlosnih godina. Njegova veličina je dvostruko veća od udaljenosti od Mliječnog puta do najbliže galaksije Andromeda. Masa je skoro jednaka masi cijelog klastera Djevice!

Ako postoji crna rupa u centru IC 1101 (a trebala bi biti), onda bi mogla biti najmasivnija u poznatom svemiru.

Ethan Siegel kaže da možda nije u pravu. Razlog je jedinstvena galaksija NGC 1277. Ovo nije baš velika galaksija, nešto manja od naše. Ali analiza njene rotacije pokazala je nevjerovatan rezultat: crna rupa u centru ima 17 milijardi solarnih masa, a to je čak 17% ukupne mase galaksije. Ovo je rekord za omjer mase crne rupe i mase galaksije.

Postoji još jedan kandidat za ulogu najveće crne rupe u poznatom svemiru. On je prikazan na sledećoj fotografiji.

Čudan predmet OJ 287 naziva se blazar. Blazari su posebna klasa ekstragalaktičkih objekata, vrsta kvazara. Odlikuje ih veoma moćna emisija, koja u OJ 287 varira sa ciklusom od 11-12 godina (sa dvostrukim vrhom).

Prema astrofizičarima, OJ 287 sadrži supermasivnu centralnu crnu rupu, oko koje orbitira još jedna manja crna rupa. Sa 18 milijardi solarnih masa, centralna crna rupa je najveća poznata do sada.

Ovaj par crnih rupa bit će jedan od najboljih eksperimenata za testiranje opšta teorija relativnosti, naime, deformacija prostor-vremena opisana u Općoj relativnosti.

Zbog relativističkih efekata, perihel crne rupe, odnosno tačka njene orbite najbliže centralnoj crnoj rupi, treba da se pomeri za 39° po obrtaju! Poređenja radi, Merkurov perihel se pomerio za samo 43 lučne sekunde po veku.

U filmu je radijus crvotočine 1 kilometar, dužina žlijeba je 10 metara, polumjer sočiva je 50 metara veći od rupe.

Crvotočina je nestabilna i zaista želi da se zatvori i pretvori u dvije crne rupe.

Što je crvotočina duža, to će biti vidljivije mutnije kopije objekata iza rupe, jer svjetlost ima više načina da uđe u oko (možete ući u rupu iz različitih uglova i izaći na istoj tački).

Da biste držali crvotočinu otvorenom, potrebno vam je puno egzotične tvari s negativnom masom tako da iz rupe izgura sve što je na suprotnoj strani. Takva supstanca, teoretski, može postojati, ali je pronaći u dovoljnim količinama da podrži rupu je nerealno.

Ali postoji i druga opcija za zadržavanje crvotočina: morate koristiti gravitacijske sile iz pete dimenzije. Ako četverodimenzionalni objekt probije naš trodimenzionalni prostor, stvara u njemu vrlo čudne sile koje su različite od bilo čega drugog. Tako da se koriste za držanje crvotočine.

Gargantua napolju

Ova masa je dovoljna da spriječi plimske sile na Millerovoj planeti da je potrgaju na pola.

Endurance je parkiran na udaljenosti od 10 AJ i kruži na c/3 (100.000 km/s), u suprotnom smjeru od Gargantuine rotacije.

Slika rupe:

Gargantua je spljoštena na lijevoj strani jer se rotira s lijeva na desno (u odnosu na kameru) i svjetlost koja se kreće u smjeru rotacije ima veće šanse da ne bude usisana u horizont događaja.
Svaka zvijezda iza crne rupe ima dvije slike na slici: normalnu, koja je udaljena od rupe, daje svjetlost lagano savijena gravitacijom. I drugo, unutar Ajnštajnove sfere, sfera koja sve lomi veoma snažno jer je blizu rupe. Postoji još nekoliko karakteristika vezanih za rotaciju rupe, ali mi je teško da ih objasnim, jer mi optika nije najbolja strana.

Da bi spriječio akrecijski disk da sve živo sprži svim mogućim zracima, napravljen je sa temperaturom od svega par hiljada stepeni, kao Sunce, emituje svjetlost i vrlo malo gama i rendgenskih zraka. Upravo zbog slabosti diska snopovi plazme ne izbijaju iz Gargantue sa južnog i sjevernog pola, kao iz kvazara. To je moguće ako rupa nije dugo "pojela" druge planete.

Ono što svijetli na slikama je akrecijski plinski disk.
I izgleda kao pakao, shvatite šta, jer, zahvaljujući gravitacionom sočivu, komad diska iza ove rupe je vidljiv iznad i ispod crne rupe.

Vrlo blizu Gargantuinog horizonta događaja postoje dvije kritične orbite formirane ravnotežom gravitacije i centrifugalne sile.
Mannova planeta se kreće duž jednog od njih, a Endurance na kraju filma se kreće duž drugog.

Petodimenzionalni prostor

Ako postoji peta (kao i šesta, sedma, itd.) dimenzija, onda se moraju vrlo brzo smotati ili komprimirati, inače će se gravitacija iz naše tri dimenzije širiti po drugim, a ne 1/r^2, zakonima.

Prostor u Interstellaru se sastoji od tri trodimenzionalne brane u četvorodimenzionalnom anti-de Sitter prostoru. Iznad i ispod naše brane postoje granične brane, potrebne su kako bi hiperprostor bio zakrivljen između slojeva i da se ne bi narušili ljudski zakoni prostiranja sila, posebno gravitacije. Dakle, općenito, možete napraviti petu dimenziju rasklopljenu, a ne uvijenu u cijev.

Hiperprostor je zakrivljen između ovih brana i rastojanje izmereno u gornjoj ili donjoj brani biće mnogo kraće nego u našoj brani. Razmak između ovih brana treba da bude 1,5 centimetra - ovo je dovoljno za rastojanje duž gornje brane između Zemlje i. Gargantua je jednaka 1AE, a Newtonovi zakoni gravitacije su uočeni u našoj brani.

Da biste sletjeli na planet Miller, koji rotira brzinom od 0,55 c, potrebno je napraviti dva gravitacijska manevra: prvo potpuno zaustaviti rotaciju Rangera tako da rupa privuče brod, a prije planete Miller spustiti još jednu brzinu c/4 i zemljište.

Kako to učiniti? Ovo nije prikazano u filmu, ali Kip sugerira da se najmanje još dvije male crne rupe, veličine Zemlje, moraju okretati oko Gargantue. Samo ulaskom u gravitaciju takvih rupa možete toliko usporiti i ne ubiti posadu broda. Istovremeno, u filmu, Cooper kaže da treba da manevrira oko neuronske zvijezde, a ne crne rupe (iskreno, ne sjećam se ove fraze).

Talasi na Millerovoj planeti nastaju tako što se planeta "ljulja" naprijed-nazad, u odnosu na osu okomitu na Gargantuu. Kao, cunami.

Planeta Miler bi se trebala nalaziti između akrecionog diska i Gargantue. Ali Nolan je odlučio da ne snima kraj, i postavio je planetu kako znaš. Planeta se zagrijava akrecijskim diskom.

Mannova planeta se kreće po vrlo krivoj orbiti brzinom c/20.

Da bi stigao do Manine planete, Cooper je morao da izvede dva gravitaciona manevra: oko male crne rupe koja kruži oko Gargantue, zatim odleti do Manine planete brzinom c/2, i nakon nekoliko orbita oko nje, smanji brzinu na c/20

Oblaci na planeti Manna napravljeni su od "suvog leda" ugljičnog dioksida. Na površini je običan led. Kada planeta Manna leti bliže Gargantui i njenom disku, ugljični dioksid isparava - nastaju oblaci.

Letite prema crnoj rupi

Kako je Cooper podigao Endurance koji pada? Povukla ga je dovoljno visoko da Gargantuina gravitacija povuče njega i Coopera u kritičnu orbitu. Ne zaboravite da kada Endurance padne na planetu Manu, planeta je veoma blizu Gargantue.

Kritična orbita kojom Cooper vodi brod oko Gargantue je polje u kojem se poklapaju centrifugalna sila koja tjera brod iz orbite i gravitacijska sila koja vuče brod u rupu. U ovoj orbiti možete se vrtjeti oko Gargantue zauvijek, ali uz jedan uvjet: ne možete se pomaknuti ni korak iz orbite, jer će brod ili biti odbačen od Gargantue, ili će pasti u crnu rupu. Ova orbita je nestabilna. Vrijedi reći da je orbita planete Miller potpuno ista, ali stabilna, teško ju je napustiti.