Блиску до реален акрециски диск (диск на таложење), направен од уметници, кој доживува ефект на гравитациска леќа како резултат на црна дупка. Заслуги: Класична и Квантна гравитација, 2015/ IOP
Тимот кој стои позади визуелните ефекти номинирани за Оскар, од Нолановиот филм „Интерстелар“, ја претвори научната фантастика во вистинска наука, добивајќи нови сознанија за моќните ефекти на црните дупки.
Во објавениот труд, тимот го опишува иновативниот компјутерски код кој бил користен за генерирањето на впечатливите слики и ефекти на црвјата дупка, црната дупка како и други небесни објекти во филмот. Тие исто така објаснуваат како кодот ги довел до нови научни откритија.
Користејќи го нивниот код, тимот од Интерстелар, составен од компанијата за визуелни ефекти „Double Negative“ и теоретскиот физичар од Калтек, Кип Торн, открија дека во случај кога камера се наоѓа блиску до црна дупка која ротира со голема брзина, специфични површини на просторот познати како каустики (caustics), создаваат повеќе слики од индивидуални ѕвезди и светлата површина од галаксијата во која се наоѓа црната дупка.
Тие откриле дека сликите се концентрирани по работ на сенката од црната дупка. Ова мноштво од слики се добива како резултат на тоа што црната дупка го развлекува просторот низ вртложни движења и ги растегнува каустиките многу пати околу себе. Ова е првпат како ефектите од каустики се пресметани за камера која е близу црна дупка, а резултирачките слики даваат идеја за тоа како би изгледало ова сценарио за човековите очи кога тие би орбитирале околу црна дупка.
Откритијата биле остварени како резултат на компјутерскиот код, нашишан од тимот, кој според трудот, ги мапирал милионите патеки од светлинските зраци и нивните променливи пресеци како што тие поминувале низ искривеното простор-време на црната дупка. Компјутерскиот код бил искористен во филмот за да создаде слики за црвјата дупка и црната дупка, Гаргантуа, како и нејзиниот блескав диск на акреција (таложење), со неверојатна мазност и јасност.
Добиени биле делови од акрецискиот диск, како одат над и потоа под сенката на Гаргантуа, како и пред сенката на екваторот, создавајќи слика од поделена сенка која служи како икона за филмот.
Оваа чудна дисторзија на блескавиот диск била предизвикана од ефектот на гравитациска леќа – процес преку кој светлинските зраци од различни делови на дискот, или од далечни ѕвезди, се искривени и дисторзирани од црната дупка, пред да стигнат до симулираната камера од филмот.
Овој ефект се случува бидејќи црната дупка создава екстремно силно гравитациско поле, буквално искривувајќи го време-просторот околу себе.
Уште на почетокот при работењето на филмот, кога црната дупка била опкружена од големо поле на далечни ѕвезди и маглини наместо акрециски диск, тимот открил дека стандардниот пристап на користење на само еден светлински зрак за еден пиксел во компјутерскиот код, во овој случај за една IMAX слика – сума од 23 милиони пиксели, резултирал со треперење кога маглините и ѕвездите се движеле на екранот.
Ко-автор на трудот и главен научник во Double Negative, Оливер Џејмс, изјавил: „Со цел да се отстрани треперењето и да добиеме реалистично мазни слики за филмот, ние го променивме кодот на начин кој досега не бил применуван. Наместо да ги следиме патеките од индивидуалните светлински зраци, користејќи ги Ајнштајновите равенки, една по пискел, ние ги следевме дисторзираните патеки и облици на светлинските зраци.“
Ко-автор на трудот, Кип Торн вели: „Овој нов пристап на правење слики ќе биде од голема полза за астрофизичарите како мене. Ние исто така имаме потреба од измазнети и јасни слики.“
Оливер Џејмс продолжува: „Откако нашиот код, именуван DNGR (Double Negative Gravitational Renderer.), почна да работи соодветно и да ги произведува сликите што ги гледате во филмот, ние објавивме дека имаме алатка која лесно би можела да биде приспособена за научни истражувања“.
Во нивниот труд, тимот дава извештај за тоа како го користеле кодот за да се направат одредени истражувачки симулации кои ги разгледуваат влијанијата на каустиките, поточно, стуткани површини во просторот, врз сликите на далечни ѕвездени полиња, видени од страна на камера која е близу ротирачка црна дупка.
„Светлински зрак кој е емитуван врз било каква каустична површина станува фокусиран од страна на црната дупка во светол куспис (пресек), во дадена точка,“ продолжува Џејмс. „Сите каустики, освен една, повеќе пати се обвиткуваат околу небото кога камерата е близу црната дупка. Ова обвиткување е предизвикано од спинот на црната дупка, кое го влече просторот во вртложно движење околу себе, слично како што воздухот се однесува околу вител на торнадо, па ги истегнува каустиките околу црната дупка.“
Како што секоја куастика поминува покрај ѕвезда, таа создава две нови слики од ѕвездата, видени од камерата, или уништува две стари слики од ѕвездата. Како што камерата орбитира околи црната дупка, исечоци на филм од DNGR симулациите покажуваат дека каустиките константно создавале и уништувале голем број на ѕвездени слики.
Тимот идентификувал дури 13 истовремени слики од истата ѕвезда и 13 слики од тенката, светла површина на галаксијата во која црната дупка се наоѓа. Овие слики биле забележани само кога црната дупка ротирала со голема брзина и само во близина на страната од црната дупка каде извртениот простор се движи кон камерата. Ова се покажало како точно откако било увидено дека сликите се расфрлаат надвор од работ на сенката на црната дупка, како резултат на просторниот вител. На спротивната страна од сенката, каде просторот се извртува на далечната страна од камерата, тимот добил дека исто така има повеќе слики од секоја ѕвезда, но вителот на просторот ги компресирал толку навнатре, што тие биле толку блиску до сенката на дупката, па не можеле да бидат забележани на симулациите.
Превод: Бојан Андоновски
Извор: Phys
