Die Wissenschaft von 'Interstellar': Schwarze Löcher, Wurmlöcher und Raumfahrt

Das Science-Fiction-Epos "Interstellar" ist nur ein Film, aber es wirft eine Menge Wissenschaft auf den Bildschirm, in die sich Weltraum-Geeks versenken.

"Interstellar", das am Freitag (7. November) in Theatern in den Vereinigten Staaten eröffnet wurde, taucht in schwarze Löcher und Wurmlöcher ein und es landet auf mehr als einem fremden Planeten. Der Film nimmt seine Wissenschaft offenbar ernst; Der renommierte theoretische Physiker Kip Thorne diente als Berater und ausführender Produzent auf "Interstellar".

Hier sehen Sie einige der weltraumwissenschaftlichen Konzepte, die eine Schlüsselrolle in dem Film spielen, der von Christopher Nolan und den Stars Matthew McConaughey, Anne Hathaway, Jessica Chastain und Michael Caine inszeniert wurde. Vorsicht: Einige Spoiler voraus. ['Interstellar': Ein Weltraumepic in Bildern]

"Interstellar" steht in nicht allzu ferner Zukunft an einem nebulösen Punkt, wenn globale Ernteausfälle die Menschheit vom Aussterben bedroht machen. Eine kleine Gruppe von Forschern, angeführt von einem Farmer namens Cooper (McConaughey), macht sich auf die Suche nach einem Exoplaneten, das als neues Zuhause für die Menschheit dienen könnte.

Die Astronauten werden bei ihrer Suche durch ein Wurmloch unterstützt - eine Art Tunnel, der eine relativ schnelle Reise zwischen weit voneinander entfernten Teilen des Universums ermöglicht - die vor einigen Jahren auf mysteriöse Weise in der Nähe von Saturn erschienen ist. Cooper steuert das Schiff der Pioniere, Endurance genannt, durch das Wurmloch in einen planetenreichen Teil einer fernen Galaxie.

Obwohl Wurmlöcher eine beliebte Science-Fiction-Pflanze sind, weiß niemand, ob sie tatsächlich existieren oder nicht. Nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie sind sie möglich, aber es wurde nie ein Anzeichen von ihnen entdeckt.

Außerdem würden Wissenschaftler sagen, dass ein Wurmloch wahrscheinlich schnell kollabieren würde, wenn es nicht mit einer Art von Materie mit negativer Energie aufgestützt würde. Also würde das große Wurmloch in "Interstellar" einige ernsthafte und exotische Ingenieurarbeiten erfordern - aber ich werde hier aufhören, also verrate ich nicht zu viel über den Film.

Das Visual-Effects-Team "Interstellar" nutzte die von Thorne zur Verfügung gestellten Gleichungen, um ihre Darstellung des Wurmlochs zu entwerfen, die seinen Eintritt als schimmernde Kugel darstellt - so wie es im wirklichen Leben aussehen würde, sagte Thorne.

"Weder Wurmlöcher noch schwarze Löcher sind in irgendeinem Hollywood-Film so dargestellt worden, wie sie tatsächlich erscheinen würden", sagte Thorne kürzlich in einem Wissenschaftsmagazin "Interstellar", das vom Wired-Magazin produziert wurde. "Dies ist das erste Mal, dass die Darstellung mit Einsteins allgemeinen Relativitätsgleichungen begann."

Ein Großteil der Action in "Interstellar" dreht sich um ein riesiges schwarzes Loch, das Cooper und seine Kameraden "Gargantua" nennen. Thorne sagte, er und die Crew für visuelle Effekte hätten sich sehr darum gekümmert, das lichtschluckende Monster genau darzustellen.

Das Ergebnis auf dem Bildschirm ist ein exotisches Objekt, das seine eindringende Scheibe aus Staub und Gas zu komplexen Formen verdreht, wobei der Effekt durch Gravitationslinsen noch komplizierter wird - ein wahres astronomisches Phänomen, bei dem sich ein massives Vordergrundobjekt (wie ein schwarzes Loch) verzieht das Licht von Sternen und anderen Körpern, die viel weiter entfernt liegen. [Bilder: Schwarze Löcher des Universums]

Die Zusammenarbeit zwischen Thorne und den "interstellaren" Visual-Effects-Leuten sei so erfolgreich gewesen, dass sie sich in die wissenschaftliche Literatur erstrecken werde, so der Physiker.

"Wir werden mehrere technische Artikel darüber schreiben - eines über die Astrophysik-Community und dann etwas für die Computergrafik-Community - und sagen:" Hier sind einige Dinge, die wir über Gravitationslinseneffekte durch sich schnell drehende schwarze Löcher herausgefunden haben das wussten wir vorher noch nie ", sagte Thorne im Wired-Video.

Im Film jedoch verbringen Cooper und seine Crew einige Zeit in der Nähe des Schwarzen Lochs, was die Leichtgläubigkeit schwächt.

Die Astronauten würden wahrscheinlich durch die energiereiche Strahlung getötet werden, die von der superhellen Scheibe aus Material geworfen wird, die Gargantua, Roberto Trotta, ein Astrophysiker am Imperial College London, umkreist, in einem Artikel für die britische Zeitung The Guardian. Oder sie würden durch die intensive Gravitationskraft, die an einem Ende ihres Körpers viel stärker sein würde als die andere, "abgespachtelt", fügte Trotta hinzu.

Und das ist nicht das einzige Problem. Die Astronauten landen auf einer Welt, die ganz in der Nähe von Gargantua umkreist - so nah, dass, wie der Film es zeigt, für jede auf der Oberfläche des Exoplaneten verbrachte Stunde sieben Jahre auf der Erde verstreichen. Eine solche "Zeitdilatation" tritt tatsächlich in Gegenwart von Gravitationsfeldern auf, aber laut Trotta kann es unmöglich so extrem sein.

"Sie würden ein so starkes Gravitationsfeld benötigen, dass Sie nahe am sogenannten Schwarzschild-Radius des Objekts sein müssen - im Wesentlichen dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs", schrieb er im Guardian. (Der Ereignishorizont ist der Punkt, hinter dem nichts, nicht einmal Licht, den Klauen eines Schwarzen Lochs entkommen kann.) "Es gibt einfach keinen Planeten, der diese Art von Gravitation haben könnte, und wenn Sie versuchen würden, auf der Oberfläche zu landen, wäre es so stark, dass es dich zerquetschen würde. Die Zahlen funktionieren einfach nicht. "

Tatsächlich könnte ein Planet, der so nahe an einem Schwarzen Loch liegt, gar nicht existieren, bemerkte Trotta: Gezeitenkräfte, die durch die immense Schwerkraft des Schwarzen Lochs erzeugt würden, würden den Planeten auseinanderreißen.

Solche Details werden einige Kinogänger ärgern, während andere Leute nichts dagegen haben werden, ihren Unglauben aufzuheben. Aber die meisten Leute, die "Interstellar" sehen, werden wahrscheinlich zustimmen, dass es ein atemberaubendes visuelles Spektakel ist.

Einer der im Film dargestellten außerirdischen Planeten ist zum Beispiel eine Wasserwelt mit mysteriösen gigantischen Wellen, während ein anderer ein frigider Bereich ist, dessen Wolken gefroren sind. Diese Welten sind wunderschön gerendert, ebenso wie die vielen Raumflugsequenzen im ganzen Film.

Die Raumschiffe in "Interstellar" sind ebenfalls schön konzipiert und gestaltet.Endurance ist ein ringförmiges Fahrzeug, das aus 12 kastenförmigen Modulen besteht, von denen einige auf die Oberfläche eines Exoplaneten geschoben werden können, um eine Basis aufzubauen. Das Mutterschiff trägt zwei schwere "Lander", um diese Arbeit durchzuführen, sowie zwei mehr agile "Rangers", die die Besatzung für die planetarische Erforschung verwendet.

Und Ausdauer dreht sich 5,6 Mal pro Minute, um an Bord des Schiffes Erdäquivalenz zu erzeugen - ein Detail, das die Pflüger im Publikum zweifellos schätzen werden.