-- Olvasási idő kb.: 4 perc és 36 másodperc
Koncz Attila fizikus írása
Egy tudományos témájú Facebook-csoportban érdekes vita alakult ki egy humoros kép alatt. Ezt a fotót használtam fel én is ehhez a cikkemhez – aki látta a filmet, az minden bizonnyal érti is a viccet. A tréfás ábrázolás mögötti diskurzus arról szólt, hogy a kereken 10 évvel ezelőtt bemutatott Interstellar (magyarul: Csillagok között) című film mennyire hiteles a tudományos szempontból.
Felmerültek kérdések például a hatalmas gravitációs torzulás okozta idődilatációval, illetve azzal kapcsolatban, hogy egy exobolygó létezhet-e egy szupermasszív fekete lyuk közvetlen közelében.
Ezek a kérdések sok tudományos érdeklődőt izgalomba hoznak, ezért úgy döntöttem, érdemes erről egy részletes cikket írni. Mindezt azért is tartom fontosnak, mert sokszor tapasztalom, hogy az emberek hajlamosak a Dunning-Kruger hatás áldozataivá válni, amikor ilyen bonyolult kérdésekről alkotnak véleményt. A 2014-es Interstellar című film valóban lenyűgöző alkotás, és nekem is az egyik nagy kedvencem az elnyújtott, 170 perces hossza ellenére. A látványos fizikai, csillagászati és űrkutatási elemek bemutatása mellett egy hatalmas fontosságú társadalmi üzenetet is közvetít: emlékeztet bennünket arra, hogy az emberiség felelőssége saját bolygónk megóvása. A profit és a kizsákmányolás hajszolása hosszú távon ökológiai katasztrófához vezethet, amivel a saját sírunkat is megáshatjuk. Ugyanakkor, ahogy sok más film esetében, itt is észrevehető, hogy a rendezők és a stábtagok gyakran feláldozzák a tudományos pontosságot a drámai hatás érdekében. Bár Kip Thorne világhírű elméleti fizikus tanácsadóként biztosította, hogy a film alapvető tudományos keretei helytállóak legyenek – különösen a fekete lyukak és az idődilatáció ábrázolása terén –, Hollywood elkerülhetetlenül kompromisszumokat kötött a szórakoztatás javára.
Az említett exobolygó, ami a Gargantua nevű szupermasszív fekete lyuk közelében található, problematikus abból a szempontból, hogy egy ilyen környezetben egy stabil bolygó pálya nagyon valószínűtlen lenne. Ez a jelentős legkörrel és gazdag vízkészlettel rendelkező egzotikus “óceánvilág” a Gargantuaához nagyon közel kering, és olyan mértékű gravitációs idődilatáció tapasztalható rajta, hogy egy órányi idő a bolygón hét évnek felel meg a Földön. Egy ilyen mértékű idődilatáció csak akkor lenne lehetséges (akkor viszont valóban az), ha a bolygó rendkívül közel lenne a fekete lyuk eseményhorizontjához. Azonban egy ilyen közelség súlyos instabilitási problémákat vetne fel. A fekete lyuk gravitációs vonzása olyan extrém lenne, hogy egy bolygónak nagyon nehéz lenne stabilan megmaradnia egy ilyen pályán, mivel az árapály erők könnyen szétszaggathatnák, vagy a bolygó bespirálozódna a fekete lyukba. Ez az elméletileg lehetséges Roche-határ miatt van, ami azt írja le, hogy egy objektum addig stabil, amíg a fekete lyuk vagy más égitest árapályereje nem haladja meg az égitest saját gravitációs összetartó erejét.
A bolygók kialakulása szupermasszív fekete lyukak körül semmiképpen nem egy jellemző folyamat. A bolygók általában csillagok körül alakulnak ki a protoplanetáris korongokból, ahogy a csillagok anyagot gyűjtenek össze. Egy fekete lyuk környezetében, különösen ilyen közel, az anyag extrém sebességgel kering és az intenzív sugárzás hatására a legtöbb anyag ionizálódik (értsd: rendkívüli módon felhevül), ami szintén megnehezíti a stabil, bolygószerű testek létrejöttét. Persze fel lehetne vetni, hogy a bolygó máshol alakult ki, és később „bespirálozódott” a fekete lyuk körüli pályára. Ez viszont szintén nagyon ritka és bonyolult folyamattal járna, hiszen a gravitációs instabilitások, valamint a fekete lyuk által kibocsátott anyag és sugárzás komoly kihívások elé állítaná a bolygó fennmaradását. Igen hamar meg is semmisülne ott.
A film egyik legnagyobb tudományos bravúrja, amit én is készséggel elismerek, hogy a gravitációs idődilatációt viszonylag helyesen ábrázolja. Einstein általános relativitáselmélete szerint, minél közelebb van valami egy nagy gravitációs tömeghez (például egy fekete lyukhoz), annál lassabban telik számára az idő egy távolabbi megfigyelőhöz képest. A Gargantua fekete lyuk közelében ez valóban megvalósulhat, és Thorne számításai alapján a film ezen része tudományosan hitelesnek tekinthető. Azonban a valóságban egy ilyen környezetben lévő bolygó nem maradna stabilan a pályán, különösen nem olyan sokáig, hogy ott vizes, legkörrel rendelkező bolygó létezhessen.
Arra külön visszatérnék, hogy egy fekete lyuk közelében a bolygókra ható árapály erők is hatalmasak lennének. Ez a hatás szétszakíthatná a bolygót, vagy legalábbis óriási, állandó földrengéseket és vulkanikus aktivitást eredményezne. A bolygón látható óriási hullámok – bár vizuálisan drámaiak – tudományos szempontból nehezen magyarázhatóak csupán az árapályerőkkel, különösen ha figyelembe vesszük, hogy a bolygó felszínének (szinte?) az egész részét víz borítja. Arról nem is beszélve, a fekete lyukak környezetében hatalmas mennyiségű sugárzás keletkezik, elsősorban az akkréciós korongok miatt, amik az anyagokat óriási sebességgel forralják fel, mielőtt azok bespirálozódnának a fekete lyukba.
Meg kell a cikkem végén dicsérnem a film másik hiteles elemét, az úgynevezett “wormhole”, vagyis féreglyuk bemutatását is. Bár a féreglyukak létezésére még nincs közvetlen bizonyítékunk, az elméleti fizika szerint nagyon is lehetségesek, és egy olyan átjárót képezhetnek a téridőben, ami távoli pontokat köthet össze. A filmben látott féreglyuk 4D-s vizualizálása és működési elve Thorne elméleti munkáján alapul, és összhangban van az általános relativitáselmélettel. A gyakorlatban ahhoz, hogy a jelenlegi tudósaink meg tudjanak építeni egy féreglyukat, megfelelő mennyiségű, negatív tömegű, egzotikus anyag, valamint tényleg elképesztő mennyiségű energia kellene hozzá – na ezekkel nem rendelkezünk és ki tudja, hány évtized vagy évszázad múlva fogunk (ha egyáltalán fogunk).
Az Interstellar összeségében egy példaértékű film abban az értelemben, hogy tudományos koncepciókat hozott be a köztudatba, és felhívta a figyelmet az űrkutatás és a relativitáselmélet izgalmas aspektusaira. Ugyanakkor, mint minden hollywoodi produkció, a dráma kedvéért néha áldozatot hozott a tudományos hitelesség oltárán. A Gargantua körüli bolygó esete a fekete lyuk környezetében rendkívül valószínűtlen, és bár a gravitációs idődilatáció fogalmát és a féreglyuk jelenségét jól ábrázolták, a bolygó stabilitása, a sugárzás, az árapály erők és a bolygóképződés körülményei nem állják meg a helyüket a tudomány mai állása szerint.
Ez azonban nyilván nem von le a film érdemeiből, hiszen mint inspiráló mű, sokakat ösztönözhet a fizika és a csillagászat mélyebb megismerésére. Végső soron a tudományos fikció, röviden a sci-fi célja nem feltétlenül a teljes hitelesség, hanem a gondolkodásra, felfedezésre való motiválás.
A szerző: Koncz Attila fizikus és tudományos ismeretterjesztő, a 2015 óta működő UniverZoom Projekt Facebook-oldal alapítója. A szerző a hir8.com-tól független kutató, október 6.-i írását előzetes hozzájárulásával osztjuk meg olvasóinkkal.
