Zatímco slavný fyzik Stephen Hawking před časem zapochyboval, zda černé díry vlastně vůbec existují, tvůrci „ufňukaného“ filmu Interstellar je považují nejen za prokazatelně existující, ale také působivé. A souhlasí s nimi i většina dnešních astronomů, kteří pozorují vesmír obřími moderními dalekohledy. Působivá vizualizace černé díry, ve filmu nazývané Gargantua podle jedné obžerské postavy středověkého francouzského románu, je hlavní obrazovou dominantou snímku.
Spolutvůrcem její podoby byl i známý fyzik Kip Thorne (podílel se i na tvorbě samotného námětu), který se stejnou otázkou zabývá už více než třicet let, a to primárně ne pro filmaře. Otázka, jak černé díry mohou vypadat, je totiž zajímavá i pro astronomy a fyziky, kteří projevy těchto objektů hledají přímo na obloze. Interstellar tak měl být ve filmařské branži výjimkou a držet se známých faktů (podívejte se na propagační video připojené k článku).
Ve filmu použitá podoba černé díry s výrazně zesvětleným diskem, bez změn jasnosti a posunu barevnosti v důsledku Dopplerova efektu
Ale i ve filmu platí, že pravdou se musí šetřit, jak dokazuje nedávno zveřejněný pohled do zákulisí filmu - vědecká práce, kterou Thorne s kolegy zveřejnil v časopise Classical and Quantum Gravity a ve které popisují, jak vizualizace objektu probíhala a jaké změny si filmaři vyžádali (práce v angličtině je zdarma dostupná odsud).
Práce pro film vycházela z poznatků o podobě černých děr pro vědecké potřeby z přelomu 70. a 80. let minulého století. Postupy jsou v obou případech v podstatě stejné, jen filmaře na rozdíl od vědců více zajímalo, jak černé díry vypadají opravdu zblízka a v detailu, v lepším rozlišení, než jakého dosáhnou i ty nejlepší soudobé teleskopy.
Různě realistické vizualizace černé díry ve filmu Interstellar. Nahoře je podoba černé díry se zpomalenou rotací. Pod ní je stejná černá díra se zahrnutým Dopplerovým efektem a gravitačním posunem světla. Úplně dole je pak v podobě, v jaké by se skutečně jevila pozorovateli, včetně změn jasnosti (podle tzv. Liouvillova theorému).
Astronomy zajímala jejich podoba spíše na velké vzdálenosti, jak bychom je mohli reálně pozorovat (i když vznikly i ryze vědecké simulace pádu do černé díry, příklad dostupný zde). Vědci také postupně přidávali do simulací další detaily, jak se zlepšovala technika a zvyšovaly se šance na možné pozorování projevů černé díry. Existují tak i vizualizace oblaku prachu kolem černých děr, které by měly být viditelné díky tomu, jak se plyn zahřívá během pádu do černé díry (videopříklad zde).
Thorne a spol. tyto realistické modely ještě trochu poupravili. Především přidali i simulaci světelných paprsků, ne jen jednotlivých fotonů, aby vznikl obraz vhodný pro film (astronomové nenatáčejí filmy, dělají jednotlivé snímky). Pak své výsledky předali filmařům.
Ti s nimi nebyli úplně spokojení a rozhodli se pro pár změn. Především určili, že disk plynu kolem černé díry bude podstatně „chudší“, než tomu obvykle bývá podle pozorování a astrofyzikálních modelů. Menší množství plynu znamená, že v okolí Gargantuy by bylo méně rentgenového záření, které se uvolňuje při zrychlování plynu během pádu do černé díry, a na rozdíl od skutečnosti by lidé mohli v její blízkosti alespoň nějakou dobu přežít.
Zhruba takto by se černá díra na základě dnešních fyzikálních poznatků jevila pozorovateli ve skutečnosti (jde tedy o černou díru s pomalejší rotací, než by měl filmový Gargantua, jak si můžete všimnout podle pravidelného tvaru středového kruhu).
Poté se režisér Nolan zbavil i Dopplerova efektu, tedy posunu vlnové délky světla kvůli rotaci černé díry. Podle něj by se vlnová délka světla přicházející ke kameře měla zkracovat, či naopak prodlužovat podle relativního pohybu zdroje světla vůči kameře, a tím měnit i jeho barva. Prakticky by to znamenalo, že půlka plynného disku kolem černé díry by se jevila modřejší.
Disk rotuje z pohledu kamery zleva doprava, modrá by měla být především levá strana disku, která se pohybuje (až rychlostí kolem poloviny rychlosti světla) směrem k divákovi. Pravá strana by měla být naopak „červenější“, protože plyn se pohybuje od kamery a vlnová délka světla se prodlužuje až mimo viditelnou část spektra.
Gargantua je také zpomalený. Scénář vyžaduje, aby v jeho blízkosti docházelo k masivnímu „zpomalení“ (dilataci) času, ale to vyžaduje velmi rychle rotující objekt. Ten ovšem zase na kameře nevypadal dostatečně zřetelně: černá díra by se musela točit tak rychle, že by rotace ovlivňovala i světlo v jejím okolí a zdála by se „zmáčknutá“ doprava.
Ovšem majestátní a podivně zakroucený disk kolem černé díry je zobrazený přesně. Původně ho tvoří jednoduchý úzký prstenec kolem „rovníku“ černé díry. Jeho zdánlivý ohyb je daný tím, že gravitace Gargantuy ohýbá světlo z prstence za dírou směrem k pozorovateli. U „horní části“ černé díry tedy vidíme horní stranu disku na odvrácené straně, u dolní pak obraz jeho spodní části.
Vizualizace podoby plynového disku kolem černé díry ve filmu Interstellar. Gravitací nezkreslený obraz disku je nahoře, hlavní obrázek ukazuje, jak by se jevil kolem rychle rotující černé díry. Obraz je několikanásobný a díky ohybu světla v gravitaci černé díry je vidět i část disku, která by byla normálně skrytá za objektem.
Specialisty film ani přes tyto drobné prohřešky nijak nepobouřil, spíše naopak. „Není to ovšem nic zcela nového, opravdu to vychází z prací starých několik desítek let,“ říká český odborník na tuto oblast astronomie Vladimír Karas, ředitel Astronomického ústavu v Ondřejově. Zajímavější jsou podle něj další fyzikální otázky kolem filmu: jak by vypadala interakce s jinými dimenzemi či co se skrývá za horizontem černé díry. Na rozdíl od vyobrazení černé díry nejde ovšem o otázky, na kterých by se fyzikové všeobecně shodli. „V tomto a dalších ohledech je možností celá řada a všechny jsou dosud otevřené,“ říká Vladimír Karas.
