Čierne diery sú veľmi bizarné objekty – vedci, ktorí o nich prví písali ako o teoretickej možnosti, pochybovali, či niečo také môže skutočne existovať. Čierne diery vznikajú kolapsom mohutných hviezd a majú takú hustotu, že z ich gravitačného poľa nedokáže uniknúť nič, dokonca ani svetlo. Tieto telesá sa s časopriestorom zahrávajú tak kruto, že vedci už dlho nevedia presne zodpovedať otázku, ako vlastne vyzerajú.

Predstaviť si čiernu dieru je problematické najmä preto, že nevyžaruje svetlo ani žiarenie, teda ju logicky nevidieť. Našťastie sú čierne diery zvyčajne v blízkosti iných hviezd a vťahujú do seba ich hmotu. To astronómovia vidieť môžu.

Práve na pozorovaní okolia čiernych dier je založený medzinárodný projekt teleskopu Event Horizon, ktorý nám čoskoro môže priniesť prvé skutočné obrázky.

Istú predstavu o vzhľade týchto tajomných objektov však už máme.

Francúzsky astrofyzik Jean-Pierre Luminet totiž v roku 1979 vytvoril prvý „obraz“ čiernej diery čisto s pomocou počítača, matematiky a tušu.

„Keď (plyny z hviezdy) padajú do čiernej diery, čoraz viac sa zohrievajú a začínajú produkovať žiarenie. Je to dobrý zdroj svetla – akrečné disky žiaria a osvetľujú čiernu dieru v strede,“ píše Luminet na svojom blogu e-Luminesciences.

Typickým prvkom čiernej diery je jej horizont udalostí, bod, z ktorého pre hmotu a svetlo už niet návratu.

Na jej okraji materiál, ktorý vťahuje z okolitých hviezd, tvorí akrečný disk. Fanúšikovia sci-fi si tento jav môžu pamätať z filmu Interstellar. Tam sa skladal z dvoch jasných, navzájom kolmých diskov. Ide však len o ilúziu. Pri rovníku sa nachádza len jeden disk, ale svetlo sa vplyvom extrémnej gravitácie čiernej diery láme smerom nahor (tzv. efekt gravitačnej šošovky).

Na Luminetovom obrázku ale vidieť dva ďalšie významné javy, a tie by ste v Insterstellare hľadali márne. V prvom rade energia s svetlo silnejú, čím bližšie k okraju čiernej diery sa nachádzajú. Potom sú tu Dopplerov a Einsteinov efekt. Zapríčiňuje ich rotácia disku, svetlo by sa teda na jednej strane v závislosti od smeru otáčania javilo ako jasnejšie. Na Luminetovom obrázku sa akrečný disk otáča proti smeru hodinových ručičiek, takže svetlo sa približuje k pozorovateľovi zľava a na pravej strane sa od neho vzďaľuje. Preto ľavá strana vyzerá jasnejšie.

Pri tvorbe čiernej diery Gargantua z Interstellaru ale tvorcovia vizuálnych efektov tieto faktory nezohľadnili.

„Na realistickom obraze musí byť jasnosť disku asymetrická s jednou stranou jasnejšou a druhou tmavšou,“ hovorí. (Fyzik Kip Thorne, s ktorým tvorcovia Interstellaru konzultovali čierne diery, o tom, samozrejme, dobre vie, ale režisér Christopher Nolan nechcel miasť laické publikum).

Luminet to všetko vypočítal v roku 1979 pomocou počítača IBM 7040, starého tranzistorového modelu využívajúceho dierne štítky. Počítač preňho vygeneroval izolínie a na základe tých sa dali s použitím dobového softvéru na kreslenie priamo načrtnúť plynulé krivky.

Pri vytvorení konečného obrazu sa však opieral o svoju druhú vášeň – umenie. Na základe číselných údajov z počítača nakreslil čiernym tušom negatív, pričom čierne bodky nakreslil bližšie k sebe v miestach, ktoré mali byť podľa simulácie jasnejšie. „Potom som vytvoril negatív svojho negatívu, aby som získal pozitív. Čierne body sa zmenili na biele a biele pozadie na čierne,“ vysvetlil pre server Engadget.

Výsledný Luminetov obrázok z vedeckého hľadiska stále obstojí a je dokonca presnejší ako CGI z Interstellaru. Okrem toho následné počítačové simulácie z NASA a iných zdrojov stále obsahujú tie isté základné prvky: „fotónový prstenec“ v strede, posun svetla na základe Dopplerovho a Einsteinovho efektu a dvojitý akrečný disk v dôsledku gravitačnej šošovky.

Pôsobivé, nie? Myslím, že Luminet si od nás zaslúži minimálne hlasné „fíha“ nad tým, čo všetko ľudia dokázali aj bez moderných technológií. Vyvoláva to vo mne podobný úžas ako film Skryté čísla či scéna s logaritmickými pravítkami z Apolla 13 (áno, človek sa dostal na Mesiac bez kalkulačky a ja bez nej pomaly nerozdelím účet za obed).

Článok adaptovaný z https://www.sci-techuniverse.com/