Explicacion cientifica de la pelicula interestelar
Ya he visto la película de ciencia ficción del año, Interstellar de Christopher Nolan (Memento, Batman begins, Origen (Inception), etc.). Esta película es la mejor excusa posible, ahora mismo, para hablar de relatividad general, dilatación temporal, agujeros negros y paradojas asociadas a viajes en el tiempo. El famoso físico relativista Kip Thorne colaboró en la versión original del guión (y hace un cameo virtual como robot KIPP). Muchos aspectos de la física de la película son correctos, no en balde está detrás de ellos el genial Thorne.
ATENCIÓN, SPOILERS.
Si prefieres ver la película antes de leer este post, no sigas leyendo. Por cierto, si eres aficionado a la ciencia ficción la película te encantará, está repleta de guiños a grandes películas del cine de ciencia ficción, no sólo 2001, o Gravity, también Star Wars, Alien, Contact, Elysium, y muchas otras. Un gran homenaje de Nolan y todo un placer para los buenos aficionados a la SciFi (busca las escenas, te encantará recordarlas). Lo dicho, disfruta la película. Y luego retorna aquí, si te apetece.
Por cierto, el protagonista, Cooper, actúa como vaquero espacial en plan Chuck Norris (eso sí, sin pegar patadas). El actor, McConaughey, le da un toque lacrimógeno a su personaje, rayando lo histriónico, que le colocará entre los candidatos al Óscar al mejor actor. En mi opinión su actuación es correcta, pero no es brillante y a veces sobreactúa en exceso. Por ello no creo que merezca el galardón.
La mejor manera de explicar la teoría general de la relatividad, la teoría de la gravedad de Einstein, es usar la dilatación del tiempo gravitatoria. Conforme la intensidad del campo gravitatorio crece, el tiempo corre más lento. Los satélites del GPS tienen relojes atómicos que van más rápido que los que se encuentran en la superficie; se requiere usar una corrección relativista que compense dicho efecto gravitatorio. Este efecto es clave en la trama del guión de Interstellar, por ello es una película ideal para recomendar a los alumnos de cursos de relatividad general.
Interstellar nos propone un futuro similar al dust bowl que azotó los EEUU entre 1932 y 1939. “Uno de los peores desastres ecológicos del siglo XX. Una sequía que afectó a las llanuras y praderas desde el Golfo de México hasta Canadá. El suelo, despojado de humedad, era levantado por el viento en grandes nubes de polvo y arena tan espesas que escondían el Sol (las llamadas ‘ventiscas negras’ o ‘viento negro’).” Para más inri, la película afirma que hay múltiples plagas que afectan a los cultivos de cereales, similares a la plaga de los heterocontos “que asolaron los cultivos de patata en Irlanda en el siglo XIX produciendo una gran hambruna.” La película no ofrece detalles biológicos de estas plagas, que yo pueda recordar.
La humanidad no tiene futuro, pero Ellos nos regalan un futuro (si no, no habría película). Ellos viven en un espaciotiempo de cinco dimensiones paralelo a nuestro espaciotiempo de cuatro dimensiones (recuerda que Ellos son los guionistas, que viven en un espacio tridimensional, cuando la película es un espacio bidimensional). Ellos han creado un agujero de gusano que conecta nuestra galaxia con otra galaxia (no sabemos si de nuestro universo o de algún otro universo paralelo). El punto de entrada está en las cercanías de Saturno (claro homenaje a 2001: Una odisea en el espacio de Arthur C. Clarke y Stanley Kubrick). El punto de salida está en un sistema planetario con siete planetas en órbita alrededor de un agujero negro supermasivo. Nuestros protagonistas sólo visitarán tres de ellos, llamados Miller, Edmunds y Mann.
Ellos (que en la película viven en cinco dimensiones) incitan al alter ego de Kip Thorne, el profesor Brand interpretado por Michael Caine, a proponer una misión espacial a dicho sistema planetario en busca de un planeta habitable que regale un futuro a la humanidad (en alguno de los tres planetas Miller, Edmunds y Mann, ¿pero en cuál?). Cooper (Matthew McConaughey), el protagonista, debe abandonar entre lágrimas a su hija Murph (una broma con la ley de Murphy); ella se quedará en la Tierra y acabará siendo una famosa física teórica, completando el trabajo iniciado por el profesor Brand (en última instancia una teoría cuántica de la gravedad).
Los agujeros de gusano que se pueden atravesar son física altamente especulativa, pero Ellos pueden violar la física y hacerlos realidad. No comentaré más sobre este asunto, pues no hay física en el viaje por el agujero de gusano, solamente licencias literarias. Todo lo que ves en la película durante el viaje es puro espectáculo. Sin embargo, la entrada del agujero de gusano cerca de Saturno es muy realista (similar a una esfera transparente que refracta las estrellas del fondo). Me ha gustado mucho.Las imágenes son espectaculares.
Interstellar presume de haber logrado las imágenes más realistas de un agujero negro que hemos visto en una película de Hollywood y supongo que será verdad. Algunas escenas de la película son de gran belleza. Me ha recordado a 2001 de Kubrick, aunque con un ritmo mucho más rápido, incluso más rápido que el de Gravity. La historia creo que aburrirá a pocos, aunque la película se hace muy larga con sus 169 minutos. Dos horas hubieran sido más que suficientes y la historia no perdería ni un ápice.
Gargantúa es un agujero negro supermasivo (su masa es de unos 100 millones de veces la masa del Sol) que está en rotación (con una velocidad casi maximal, su velocidad radial es del 99,8 % de la velocidad de la luz en el vacío). Cooper representa al espectador sin conocimientos en física y en la película varios protagonistas tratan de explicarle los conceptos básicoss de la física de los agujeros negros en rotación, el horizonte de sucesos y la ergosfera, así como la diferencia entre la singularidad de un agujero negro de Schwarschild y uno de Kerr. Sin embargo, en mi opinión, las explicaciones son pobres (por no decir pésimas) y creo que pocos espectadores se enterarán de las sutilezas de la explicación (salvo que sean físicos y ya las conozcan). Por cierto, he visto la película traducida al español en un cine, no sé si en el original en inglés se entenderán las sutilezas algo mejor.
Este agujero negro presenta un sistema planetario con siete planetas. El más cercano al horizonte de sucesos, Miller, es un planeta con agua líquida en la superficie y una gravedad del 130% de la gravedad en la Tierra. Los protagonistas caen en una zona de aguas someras en las que caminan por las aguas sin necesidad de nadar. El planeta sería aburrido si no fuera por la presencia periódica de enormes olas (tsunamis que dejan al de Lo Imposible de Juan Antonio Bayona en una marejadilla).
¿Por qué hay enormes tsunamis? La verdad, al ver la película en el cine pensé que, como el agujero negro produce fuerzas de marea gravitatoria en el planeta y Ellos (o Thorne) han decidido que el público no lo va a entender, lo mejor es ilustrarlas con tsunamis (que además de quedar muy bonitos aportan un toque de acción para el cowboy Cooper). Por supuesto, esto no tiene ningún sentido físico. ¿Pueden las fuerzas marea gravitatorias ser tan intensas para producir enormes tsunamis sin destruir el planeta?
Volviendo a la física de los agujeros negros, en mi opinión, el momento más interesante de la física de la película, y donde mejor se ve la mano de Thorne, es en la ilustración del concepto de dilatación temporal gravitatoria en el planeta Miller. Según el guión, una hora en Miller equivale a 7 años lejos del planeta (en la nave nodriza Endurance). Gracias a este guiño podemos estimar las propiedades del agujero negro Gargantúa.
Esta pizarra del profesor Brand está extraída de la web de la película Interstellar. Claramente se observa la métrica de Kerr para una agujero negro en rotación y el correspondiente diagrama de Penrose.
¿Puede un planeta presentar una órbita estable a esta distancia? La respuesta la ofrecen J. M. Bardeen, W. H. Press, S. A. Teukolsky, “Rotating Black Holes: Locally Nonrotating Frames, Energy Extraction, and Scalar Synchrotron Radiation,” Astrophysical Journal 178: 347-370, 1972. Cuando el momento angular es máximo (a = M) hay órbitas estables que rotan en el mismo sentido que el agujero negro a partir de una distancia de Rs/2 (donde Rs es el radio de Schwarzschild) y que rotan en sentido opuesto a partir de 9 Rs/2. En el caso de Gargantúa (a ≈ M), la órbita del planeta puede ser estable (como cabe suponer sabiendo que Thorne es productor ejecutivo de la película).
Otra cuestión clave es la estabilidad del propio planeta debido al límite de Roche y al efecto de las fuerzas de marea gravitatoria (tidal forces). Este cálculo en relatividad general para un agujero negro de Kerr es muy complicado. El límite de Roche calculado con física newtoniana no tiene en cuenta la contribución a la gravedad de la presión de la materia (recuerda que la presión forma parte del tensor energía-momento y por tanto es fuente de la gravedad). Un cálculo teórico indica que una supertierra con una gravedad superficial de 130% la de la Tierra (unos 12,75 m/s²) podría ser estable (basta usar la fórmula (191) del artículo de Masaki Ishii, Masaru Shibata, Yasushi Mino, “Black hole tidal problem in the Fermi normal coordinates,” Phys. Rev. D 71: 044017, 2005; arXiv:gr-qc/0501084). Hemos de suponer que, de nuevo, Thorne conoce estos resultados y los ha usado para calcular las propiedades del planeta Miller; quizás, incluso, los ha mejorado.
¿Tienen sentido los tsunamis que se observan en el planeta Miller? La respuesta trivial es que las fuerzas de marea gravitacionales sobre una supertierra debidas a un agujero negro de cien millones de masas solares en rotación rápida son demasiado pequeñas para explicar los tsunamis. Sin embargo, esta respuesta no es del todo satisfactoria. Lo correcto sería usar la hidrodinámica relativista (Eric Gourgoulhon, “An introduction to relativistic hydrodynamics,” arXiv:gr-qc/0603009). A priori se puede usar la aproximación de aguas someras (shallow water) para las ecuaciones de Navier-Stokes en el contexto de la teoría de la relatividad. Lo poco que he leído de hidrodinámica relativista no discute el efecto de las fuerzas de marea gravitatorias producidas por un agujero negro en rotación (solución de Kerr) sobre las ecuaciones de aguas someras y la posible producción de mareas enormes similares a tsunamis. La mayoría de los artículos se centran en la magnetohidrodinámica del colapso gravitatorio. En mi opinión no es fácil extender estos resultados al caso de la producción de enormes tsunamis.
Lo más incomprensible del disco de acreción de Gargantúa es la fuente de la materia de dicho disco. Quizás hay una compañera, una estrella que no se observa en la película y que ilumina a los planetas (parecen muy luminosos). La materia del disco se acelera al acercarse al horizonte de sucesos, calentándose y emitiendo fuerte radiación (rayos X, radiación infrarroja y ondas de radio). Por cierto, la radiación de Hawking es despreciable porque la temperatura de un agujero negro supermasivo como Gargantúa es ridícula (unos 5 × 10–60 K). Esta radiación no se observa en la película pero podría afectar a los planetas e impedir su habitabilidad (que la película asume para el planeta Edmunds).
Cooper en el interior de Gargantúa usa curvas espaciotemporales cerradas para comunicarse con su hija. ¿Hay este tipo de curvas en el interior del agujero negro de Kerr? Sí, las hay, pero no son estables. Quizás Ellos, capaces de estabilizar un agujero de gusano, también son capaces de estabilizar estas curvas espaciotemporales cerradas. En cualquier caso, se trata de pura especulación. El guión se permite licencias literarias, muy al estilo de Nolan, cuya física no podemos comentar.
¿Podrían ser necesarios “datos cuánticos” para entender la gravedad cuántica? Quien sabe, quizás sí, quizás no. El profesor Brand y Murph parecen haber desarrollado una teoría cuántica de la gravedad con ciertos parámetros libres; quizás la única manera de concretar estos valores es obtener ciertos datos cuánticos cerca de la singularidad de un agujero negro de Kerr. Obviamente esto es pura especulación. De nuevo la historia al estilo de Nolan marca la física y no al revés.
Explicacion basica de los planes A Y B : La salvacion humana
Al principio de la película nos enteramos de que el gobierno de Estados Unidos en secreto ha estado financiando un proyecto de la NASA para encontrar a la humanidad un nuevo hogar - ya que la tierra está siendo devastada por el tizón (y ya no puede sostener la agricultura). Cooper cuestiona cómo la NASA tiene la intención de encontrar un planeta capaz de sostener la vida humana desde que la humanidad ya está viviendo en tiempo prestado, y el transporte a la galaxia más cercana solo tomaría décadas. El profesor (Michael Caine) entonces revela que una civilización desconocida, a la que se refiere como "Ellos" , han creado un agujero de gusano estratégicamente cerca de Saturno - un agujero de gusano que puede servir como un acceso directo a una lejana región del espacio .
El agujero de gusano funciona esencialmente como un puente que conecta dos puntos en el espacio mediante el aprovechamiento de cuarto espacio dimensional imperceptible. En el momento en que Cooper se reúne con el profesor Brand, la NASA ha enviado ya trece los seres humanos a través del agujero de gusano - cada uno en una misión para determinar si los planetas cercanos (en el otro lado del agujero de gusano) puede sostener la vida humana.
La NASA no puede comunicarse directamente con los astronautas, pero ha sido capaz de realizar un seguimiento de sus balizas durante casi una década - de los cuales sólo tres permanecen activos.
Como resultado de ello, le corresponde a Cooper y el resto de la tripulación Endurance descubrir el destino de los otros tres astronautas - y recoger todos los datos posteriores que se pueden utilizar para tomar una decisión informada con respecto a qué planeta ofrece la mejor esperanza para la humanidad.
En caso de que el equipo de la resistencia encontrar un planeta habitable, el profesor afirma que la NASA tiene dos planes para la supervivencia de la humanidad:
Plan A) El equipo Endurance está lejos, marca seguirá trabajando en una ecuación avanzado que, si resuelve, permitirá a los seres humanos aprovechar la física de la quinta dimensión - en concreto la gravedad. La NASA será capaz de desafiar nuestra comprensión tradicional de la física y lanzar una enorme estación espacial (que lleva el resto de la población sobreviviente de la Tierra) en el espacio. La misma instalación que Cooper y Murph tropiezan al principio de la película no es sólo una estación de investigación de la NASA - es un sitio de construcción para arca espacial que viaja de la humanidad.
Plan B) En caso de q el profesor fracase en su cálculo y / o el Endurance tome demasiado tiempo investigando mundos natales potenciales, la NASA ha cosechado un banco de embriones humanos fertilizados que se pueden utilizar para asegurar la supervivencia de la humanidad - después de todos en la Tierra es aniquilado. Para garantizar la diversidad genética, la NASA adquirió ADN de una amplia gama de fuentes - para que las generaciones futuras no estarían limitados a la reproducción entre los miembros de la tripulación de resistencia. En este escenario, el equipo de la resistencia se establecería en el planeta más habitable y elevar la primera generación de embriones - con cada generación subsiguiente ayudando a levantar un nuevo conjunto de embriones (así como reproducir naturalmente).
Más tarde nos enteramos de que el profesor Brand nunca creyó que el Plan A era posible - manifestando que resolvió las ecuaciones años atrás, pero no los salvaría. Él sólo defendió la idea con el fin de reunir a los líderes de la Tierra a trabajar juntos - y la construcción de la infraestructura necesaria para garantizar que, sin que nadie más que él, Plan B sería un éxito. Marca razonó que la gente no hubiera cooperado sólo para salvar a la humanidad - que necesita para creer que el trabajo conjunto podría conducir a su propia salvación personal.
Al enterarse de que el Plan A era una farsa, Cooper y Amelia Marca (Anne Hathaway) se comprometen a Plan B en su tercera (y última) planetario opción - donde el amante astronauta de Amelia, Wolf Edmonds, seguía reportando un faro positivo. Sin embargo, Cooper sigue sin estar convencido de que el plan A es imposible y, ya que utilizan un agujero negro cercano (llamado Gargantúa) para catapultar Resistencia hacia planeta Edmonds, Cooper envía TARS (robot ayudante de la tripulación) en el centro del agujero negro - en el espera que pueda traducir los datos que podrían ayudar a la NASA a refinar cualquier traspiés en los cálculos del profesor Brand.
Cooper también se sacrifica para reducir el peso de la Resistencia, asegurando que Amelia pueden hacerlo al planeta Edmonds y promulgar el Plan B de fallar TARS. Sin embargo, en lugar de morir solo en el espacio, Cooper se tira dentro de la Tesseract - la singularidad gravitacional que está manteniendo el agujero de gusano - creado por los mencionada "Ellos".
Explicacion basica:Quien carajo son ellos?
Cooper y los otros científicos de la NASA hablan de "Ellos" como una raza extraterrestre (o sobrenatural) avanzada que han descubierto los misterios de la manipulación dimensional - y, por alguna razón desconocida, deciden ayudar a la humanidad a escapar de nuestro planeta condenado. El equipo de la NASA cree que los seres pueden ser incapaces (o no) para comunicarse directamente con los seres humanos - en concreto que "Ellos" son la quinta dimensión, habiendo trascendido nuestras formas tridimensionales de entender el universo. Brand piensa que "Ellos" han establecido una serie de mensajes binarios y tecnología avanzada (el agujero de gusano) para que sigan los seres humanos con el fin in de salvarnos a nosotros mismos de la aniquilación.
Sin embargo, como se revela en el acto final, lo que la NASA postuló era una sola raza alienígena es en realidad dos entidades separadas pero relacionadas:
-Humanos del futuro que han dominado las leyes de nuestro universo - que les permite manipular el tiempo y el espacio.
-Cooper intentando comunicarse con su hija dentro del "Tesseract" - que fue construido para él por los humanos del futuro.
Como resultado, la mayoría de los fenómenos inexplicables que la NASA atribuye a los seres son en realidad acciones que Cooper toma en el futuro (como lo seguimos a través de la película). Cuando Cooper se sacrifica para garantizar el Plan B, que está atrapada en la atracción gravitatoria del agujero negro, pero, en lugar de morir, las expulsa de su nave - aterrizaje, como se mencionó anteriormente, en el interior El Tesseract (también conocido como singularidad gravitacional del agujero de gusano). Un lugar donde las leyes del espacio y el tiempo se vuelven infinitas.
Conocer su propio pasado - específicamente los eventos que llevaron a su salvación (y el éxodo de la Tierra) - fue hecho en humanos que construyeron el Tesseract en algún momento en el futuro lejano y luego, usando su conocimiento avanzado de la física de la quinta dimensión, manipulando espacio-tiempo para colocar la máquina en el pasado (donde la NASA encuentra orbitando Saturno).
Con ese fin, el Tesseract es un filtro que se traduce la quinta dimensión en la visibilidad en tres dimensiones (sintonizado a la habitación de Murph) - permitiendo a Cooper visitar a su hija en cualquier punto en el tiempo (y "sacudir" la mano de Amelia durante el lanzamiento inicial).
ADVERTENCIA:
LUEGO DE EXPLICARLES EL FINAL A VARIOS DE MIS AMIGOS Y DE ESCUCHAR SUS OPINIONES , TE DIGO:
-SI sos de los que disfruta ver bañeros 4 o rapido y furioso, no VAYAS , no te va a gustar.
Aca esta Neil degresse explicando el final, esta en ingles
Ya he visto la película de ciencia ficción del año, Interstellar de Christopher Nolan (Memento, Batman begins, Origen (Inception), etc.). Esta película es la mejor excusa posible, ahora mismo, para hablar de relatividad general, dilatación temporal, agujeros negros y paradojas asociadas a viajes en el tiempo. El famoso físico relativista Kip Thorne colaboró en la versión original del guión (y hace un cameo virtual como robot KIPP). Muchos aspectos de la física de la película son correctos, no en balde está detrás de ellos el genial Thorne.
ATENCIÓN, SPOILERS.
Si prefieres ver la película antes de leer este post, no sigas leyendo. Por cierto, si eres aficionado a la ciencia ficción la película te encantará, está repleta de guiños a grandes películas del cine de ciencia ficción, no sólo 2001, o Gravity, también Star Wars, Alien, Contact, Elysium, y muchas otras. Un gran homenaje de Nolan y todo un placer para los buenos aficionados a la SciFi (busca las escenas, te encantará recordarlas). Lo dicho, disfruta la película. Y luego retorna aquí, si te apetece.
Por cierto, el protagonista, Cooper, actúa como vaquero espacial en plan Chuck Norris (eso sí, sin pegar patadas). El actor, McConaughey, le da un toque lacrimógeno a su personaje, rayando lo histriónico, que le colocará entre los candidatos al Óscar al mejor actor. En mi opinión su actuación es correcta, pero no es brillante y a veces sobreactúa en exceso. Por ello no creo que merezca el galardón.
La mejor manera de explicar la teoría general de la relatividad, la teoría de la gravedad de Einstein, es usar la dilatación del tiempo gravitatoria. Conforme la intensidad del campo gravitatorio crece, el tiempo corre más lento. Los satélites del GPS tienen relojes atómicos que van más rápido que los que se encuentran en la superficie; se requiere usar una corrección relativista que compense dicho efecto gravitatorio. Este efecto es clave en la trama del guión de Interstellar, por ello es una película ideal para recomendar a los alumnos de cursos de relatividad general.
Interstellar nos propone un futuro similar al dust bowl que azotó los EEUU entre 1932 y 1939. “Uno de los peores desastres ecológicos del siglo XX. Una sequía que afectó a las llanuras y praderas desde el Golfo de México hasta Canadá. El suelo, despojado de humedad, era levantado por el viento en grandes nubes de polvo y arena tan espesas que escondían el Sol (las llamadas ‘ventiscas negras’ o ‘viento negro’).” Para más inri, la película afirma que hay múltiples plagas que afectan a los cultivos de cereales, similares a la plaga de los heterocontos “que asolaron los cultivos de patata en Irlanda en el siglo XIX produciendo una gran hambruna.” La película no ofrece detalles biológicos de estas plagas, que yo pueda recordar.
La humanidad no tiene futuro, pero Ellos nos regalan un futuro (si no, no habría película). Ellos viven en un espaciotiempo de cinco dimensiones paralelo a nuestro espaciotiempo de cuatro dimensiones (recuerda que Ellos son los guionistas, que viven en un espacio tridimensional, cuando la película es un espacio bidimensional). Ellos han creado un agujero de gusano que conecta nuestra galaxia con otra galaxia (no sabemos si de nuestro universo o de algún otro universo paralelo). El punto de entrada está en las cercanías de Saturno (claro homenaje a 2001: Una odisea en el espacio de Arthur C. Clarke y Stanley Kubrick). El punto de salida está en un sistema planetario con siete planetas en órbita alrededor de un agujero negro supermasivo. Nuestros protagonistas sólo visitarán tres de ellos, llamados Miller, Edmunds y Mann.
Ellos (que en la película viven en cinco dimensiones) incitan al alter ego de Kip Thorne, el profesor Brand interpretado por Michael Caine, a proponer una misión espacial a dicho sistema planetario en busca de un planeta habitable que regale un futuro a la humanidad (en alguno de los tres planetas Miller, Edmunds y Mann, ¿pero en cuál?). Cooper (Matthew McConaughey), el protagonista, debe abandonar entre lágrimas a su hija Murph (una broma con la ley de Murphy); ella se quedará en la Tierra y acabará siendo una famosa física teórica, completando el trabajo iniciado por el profesor Brand (en última instancia una teoría cuántica de la gravedad).
Los agujeros de gusano que se pueden atravesar son física altamente especulativa, pero Ellos pueden violar la física y hacerlos realidad. No comentaré más sobre este asunto, pues no hay física en el viaje por el agujero de gusano, solamente licencias literarias. Todo lo que ves en la película durante el viaje es puro espectáculo. Sin embargo, la entrada del agujero de gusano cerca de Saturno es muy realista (similar a una esfera transparente que refracta las estrellas del fondo). Me ha gustado mucho.Las imágenes son espectaculares.
Interstellar presume de haber logrado las imágenes más realistas de un agujero negro que hemos visto en una película de Hollywood y supongo que será verdad. Algunas escenas de la película son de gran belleza. Me ha recordado a 2001 de Kubrick, aunque con un ritmo mucho más rápido, incluso más rápido que el de Gravity. La historia creo que aburrirá a pocos, aunque la película se hace muy larga con sus 169 minutos. Dos horas hubieran sido más que suficientes y la historia no perdería ni un ápice.
Gargantúa es un agujero negro supermasivo (su masa es de unos 100 millones de veces la masa del Sol) que está en rotación (con una velocidad casi maximal, su velocidad radial es del 99,8 % de la velocidad de la luz en el vacío). Cooper representa al espectador sin conocimientos en física y en la película varios protagonistas tratan de explicarle los conceptos básicoss de la física de los agujeros negros en rotación, el horizonte de sucesos y la ergosfera, así como la diferencia entre la singularidad de un agujero negro de Schwarschild y uno de Kerr. Sin embargo, en mi opinión, las explicaciones son pobres (por no decir pésimas) y creo que pocos espectadores se enterarán de las sutilezas de la explicación (salvo que sean físicos y ya las conozcan). Por cierto, he visto la película traducida al español en un cine, no sé si en el original en inglés se entenderán las sutilezas algo mejor.
Este agujero negro presenta un sistema planetario con siete planetas. El más cercano al horizonte de sucesos, Miller, es un planeta con agua líquida en la superficie y una gravedad del 130% de la gravedad en la Tierra. Los protagonistas caen en una zona de aguas someras en las que caminan por las aguas sin necesidad de nadar. El planeta sería aburrido si no fuera por la presencia periódica de enormes olas (tsunamis que dejan al de Lo Imposible de Juan Antonio Bayona en una marejadilla).
¿Por qué hay enormes tsunamis? La verdad, al ver la película en el cine pensé que, como el agujero negro produce fuerzas de marea gravitatoria en el planeta y Ellos (o Thorne) han decidido que el público no lo va a entender, lo mejor es ilustrarlas con tsunamis (que además de quedar muy bonitos aportan un toque de acción para el cowboy Cooper). Por supuesto, esto no tiene ningún sentido físico. ¿Pueden las fuerzas marea gravitatorias ser tan intensas para producir enormes tsunamis sin destruir el planeta?
Volviendo a la física de los agujeros negros, en mi opinión, el momento más interesante de la física de la película, y donde mejor se ve la mano de Thorne, es en la ilustración del concepto de dilatación temporal gravitatoria en el planeta Miller. Según el guión, una hora en Miller equivale a 7 años lejos del planeta (en la nave nodriza Endurance). Gracias a este guiño podemos estimar las propiedades del agujero negro Gargantúa.
Esta pizarra del profesor Brand está extraída de la web de la película Interstellar. Claramente se observa la métrica de Kerr para una agujero negro en rotación y el correspondiente diagrama de Penrose.
¿Puede un planeta presentar una órbita estable a esta distancia? La respuesta la ofrecen J. M. Bardeen, W. H. Press, S. A. Teukolsky, “Rotating Black Holes: Locally Nonrotating Frames, Energy Extraction, and Scalar Synchrotron Radiation,” Astrophysical Journal 178: 347-370, 1972. Cuando el momento angular es máximo (a = M) hay órbitas estables que rotan en el mismo sentido que el agujero negro a partir de una distancia de Rs/2 (donde Rs es el radio de Schwarzschild) y que rotan en sentido opuesto a partir de 9 Rs/2. En el caso de Gargantúa (a ≈ M), la órbita del planeta puede ser estable (como cabe suponer sabiendo que Thorne es productor ejecutivo de la película).
Otra cuestión clave es la estabilidad del propio planeta debido al límite de Roche y al efecto de las fuerzas de marea gravitatoria (tidal forces). Este cálculo en relatividad general para un agujero negro de Kerr es muy complicado. El límite de Roche calculado con física newtoniana no tiene en cuenta la contribución a la gravedad de la presión de la materia (recuerda que la presión forma parte del tensor energía-momento y por tanto es fuente de la gravedad). Un cálculo teórico indica que una supertierra con una gravedad superficial de 130% la de la Tierra (unos 12,75 m/s²) podría ser estable (basta usar la fórmula (191) del artículo de Masaki Ishii, Masaru Shibata, Yasushi Mino, “Black hole tidal problem in the Fermi normal coordinates,” Phys. Rev. D 71: 044017, 2005; arXiv:gr-qc/0501084). Hemos de suponer que, de nuevo, Thorne conoce estos resultados y los ha usado para calcular las propiedades del planeta Miller; quizás, incluso, los ha mejorado.
¿Tienen sentido los tsunamis que se observan en el planeta Miller? La respuesta trivial es que las fuerzas de marea gravitacionales sobre una supertierra debidas a un agujero negro de cien millones de masas solares en rotación rápida son demasiado pequeñas para explicar los tsunamis. Sin embargo, esta respuesta no es del todo satisfactoria. Lo correcto sería usar la hidrodinámica relativista (Eric Gourgoulhon, “An introduction to relativistic hydrodynamics,” arXiv:gr-qc/0603009). A priori se puede usar la aproximación de aguas someras (shallow water) para las ecuaciones de Navier-Stokes en el contexto de la teoría de la relatividad. Lo poco que he leído de hidrodinámica relativista no discute el efecto de las fuerzas de marea gravitatorias producidas por un agujero negro en rotación (solución de Kerr) sobre las ecuaciones de aguas someras y la posible producción de mareas enormes similares a tsunamis. La mayoría de los artículos se centran en la magnetohidrodinámica del colapso gravitatorio. En mi opinión no es fácil extender estos resultados al caso de la producción de enormes tsunamis.
Lo más incomprensible del disco de acreción de Gargantúa es la fuente de la materia de dicho disco. Quizás hay una compañera, una estrella que no se observa en la película y que ilumina a los planetas (parecen muy luminosos). La materia del disco se acelera al acercarse al horizonte de sucesos, calentándose y emitiendo fuerte radiación (rayos X, radiación infrarroja y ondas de radio). Por cierto, la radiación de Hawking es despreciable porque la temperatura de un agujero negro supermasivo como Gargantúa es ridícula (unos 5 × 10–60 K). Esta radiación no se observa en la película pero podría afectar a los planetas e impedir su habitabilidad (que la película asume para el planeta Edmunds).
Cooper en el interior de Gargantúa usa curvas espaciotemporales cerradas para comunicarse con su hija. ¿Hay este tipo de curvas en el interior del agujero negro de Kerr? Sí, las hay, pero no son estables. Quizás Ellos, capaces de estabilizar un agujero de gusano, también son capaces de estabilizar estas curvas espaciotemporales cerradas. En cualquier caso, se trata de pura especulación. El guión se permite licencias literarias, muy al estilo de Nolan, cuya física no podemos comentar.
¿Podrían ser necesarios “datos cuánticos” para entender la gravedad cuántica? Quien sabe, quizás sí, quizás no. El profesor Brand y Murph parecen haber desarrollado una teoría cuántica de la gravedad con ciertos parámetros libres; quizás la única manera de concretar estos valores es obtener ciertos datos cuánticos cerca de la singularidad de un agujero negro de Kerr. Obviamente esto es pura especulación. De nuevo la historia al estilo de Nolan marca la física y no al revés.
Explicacion basica de los planes A Y B : La salvacion humana
Al principio de la película nos enteramos de que el gobierno de Estados Unidos en secreto ha estado financiando un proyecto de la NASA para encontrar a la humanidad un nuevo hogar - ya que la tierra está siendo devastada por el tizón (y ya no puede sostener la agricultura). Cooper cuestiona cómo la NASA tiene la intención de encontrar un planeta capaz de sostener la vida humana desde que la humanidad ya está viviendo en tiempo prestado, y el transporte a la galaxia más cercana solo tomaría décadas. El profesor (Michael Caine) entonces revela que una civilización desconocida, a la que se refiere como "Ellos" , han creado un agujero de gusano estratégicamente cerca de Saturno - un agujero de gusano que puede servir como un acceso directo a una lejana región del espacio .
El agujero de gusano funciona esencialmente como un puente que conecta dos puntos en el espacio mediante el aprovechamiento de cuarto espacio dimensional imperceptible. En el momento en que Cooper se reúne con el profesor Brand, la NASA ha enviado ya trece los seres humanos a través del agujero de gusano - cada uno en una misión para determinar si los planetas cercanos (en el otro lado del agujero de gusano) puede sostener la vida humana.
La NASA no puede comunicarse directamente con los astronautas, pero ha sido capaz de realizar un seguimiento de sus balizas durante casi una década - de los cuales sólo tres permanecen activos.
Como resultado de ello, le corresponde a Cooper y el resto de la tripulación Endurance descubrir el destino de los otros tres astronautas - y recoger todos los datos posteriores que se pueden utilizar para tomar una decisión informada con respecto a qué planeta ofrece la mejor esperanza para la humanidad.
En caso de que el equipo de la resistencia encontrar un planeta habitable, el profesor afirma que la NASA tiene dos planes para la supervivencia de la humanidad:
Plan A) El equipo Endurance está lejos, marca seguirá trabajando en una ecuación avanzado que, si resuelve, permitirá a los seres humanos aprovechar la física de la quinta dimensión - en concreto la gravedad. La NASA será capaz de desafiar nuestra comprensión tradicional de la física y lanzar una enorme estación espacial (que lleva el resto de la población sobreviviente de la Tierra) en el espacio. La misma instalación que Cooper y Murph tropiezan al principio de la película no es sólo una estación de investigación de la NASA - es un sitio de construcción para arca espacial que viaja de la humanidad.
Plan B) En caso de q el profesor fracase en su cálculo y / o el Endurance tome demasiado tiempo investigando mundos natales potenciales, la NASA ha cosechado un banco de embriones humanos fertilizados que se pueden utilizar para asegurar la supervivencia de la humanidad - después de todos en la Tierra es aniquilado. Para garantizar la diversidad genética, la NASA adquirió ADN de una amplia gama de fuentes - para que las generaciones futuras no estarían limitados a la reproducción entre los miembros de la tripulación de resistencia. En este escenario, el equipo de la resistencia se establecería en el planeta más habitable y elevar la primera generación de embriones - con cada generación subsiguiente ayudando a levantar un nuevo conjunto de embriones (así como reproducir naturalmente).
Más tarde nos enteramos de que el profesor Brand nunca creyó que el Plan A era posible - manifestando que resolvió las ecuaciones años atrás, pero no los salvaría. Él sólo defendió la idea con el fin de reunir a los líderes de la Tierra a trabajar juntos - y la construcción de la infraestructura necesaria para garantizar que, sin que nadie más que él, Plan B sería un éxito. Marca razonó que la gente no hubiera cooperado sólo para salvar a la humanidad - que necesita para creer que el trabajo conjunto podría conducir a su propia salvación personal.
Al enterarse de que el Plan A era una farsa, Cooper y Amelia Marca (Anne Hathaway) se comprometen a Plan B en su tercera (y última) planetario opción - donde el amante astronauta de Amelia, Wolf Edmonds, seguía reportando un faro positivo. Sin embargo, Cooper sigue sin estar convencido de que el plan A es imposible y, ya que utilizan un agujero negro cercano (llamado Gargantúa) para catapultar Resistencia hacia planeta Edmonds, Cooper envía TARS (robot ayudante de la tripulación) en el centro del agujero negro - en el espera que pueda traducir los datos que podrían ayudar a la NASA a refinar cualquier traspiés en los cálculos del profesor Brand.
Cooper también se sacrifica para reducir el peso de la Resistencia, asegurando que Amelia pueden hacerlo al planeta Edmonds y promulgar el Plan B de fallar TARS. Sin embargo, en lugar de morir solo en el espacio, Cooper se tira dentro de la Tesseract - la singularidad gravitacional que está manteniendo el agujero de gusano - creado por los mencionada "Ellos".
Explicacion basica:Quien carajo son ellos?
Cooper y los otros científicos de la NASA hablan de "Ellos" como una raza extraterrestre (o sobrenatural) avanzada que han descubierto los misterios de la manipulación dimensional - y, por alguna razón desconocida, deciden ayudar a la humanidad a escapar de nuestro planeta condenado. El equipo de la NASA cree que los seres pueden ser incapaces (o no) para comunicarse directamente con los seres humanos - en concreto que "Ellos" son la quinta dimensión, habiendo trascendido nuestras formas tridimensionales de entender el universo. Brand piensa que "Ellos" han establecido una serie de mensajes binarios y tecnología avanzada (el agujero de gusano) para que sigan los seres humanos con el fin in de salvarnos a nosotros mismos de la aniquilación.
Sin embargo, como se revela en el acto final, lo que la NASA postuló era una sola raza alienígena es en realidad dos entidades separadas pero relacionadas:
-Humanos del futuro que han dominado las leyes de nuestro universo - que les permite manipular el tiempo y el espacio.
-Cooper intentando comunicarse con su hija dentro del "Tesseract" - que fue construido para él por los humanos del futuro.
Como resultado, la mayoría de los fenómenos inexplicables que la NASA atribuye a los seres son en realidad acciones que Cooper toma en el futuro (como lo seguimos a través de la película). Cuando Cooper se sacrifica para garantizar el Plan B, que está atrapada en la atracción gravitatoria del agujero negro, pero, en lugar de morir, las expulsa de su nave - aterrizaje, como se mencionó anteriormente, en el interior El Tesseract (también conocido como singularidad gravitacional del agujero de gusano). Un lugar donde las leyes del espacio y el tiempo se vuelven infinitas.
Conocer su propio pasado - específicamente los eventos que llevaron a su salvación (y el éxodo de la Tierra) - fue hecho en humanos que construyeron el Tesseract en algún momento en el futuro lejano y luego, usando su conocimiento avanzado de la física de la quinta dimensión, manipulando espacio-tiempo para colocar la máquina en el pasado (donde la NASA encuentra orbitando Saturno).
Con ese fin, el Tesseract es un filtro que se traduce la quinta dimensión en la visibilidad en tres dimensiones (sintonizado a la habitación de Murph) - permitiendo a Cooper visitar a su hija en cualquier punto en el tiempo (y "sacudir" la mano de Amelia durante el lanzamiento inicial).
ADVERTENCIA:
LUEGO DE EXPLICARLES EL FINAL A VARIOS DE MIS AMIGOS Y DE ESCUCHAR SUS OPINIONES , TE DIGO:
-SI sos de los que disfruta ver bañeros 4 o rapido y furioso, no VAYAS , no te va a gustar.
Aca esta Neil degresse explicando el final, esta en ingles