- Mise s nanoloděmi a laserovými plachtami při teplotě ~0,3 °C k dosažení blízké černé díry.
- Ideální cíl ve vzdálenosti 20–25 světelných let; za hranicí 40–50 světelných let by to bylo neproveditelné.
- Klíčové testy: horizont událostí, Kerrova metrika a možné variace fyzikálních konstant.
- Obrovské náklady a silná skepse, ale paralelní pokroky by to mohly za desetiletí učinit věrohodným.
Co zní jako sci-fi film, je ve skutečnosti seriózní cvičení z inženýrství a fyziky: poslat loď k černé díře, aby ji studovala z první ruky jedno z nejextrémnějších prostředí ve vesmíru. Návrh podepsaný astrofyzikem Cosimo Bambi a publikováno v časopise iScience, vyvolává několik desetiletí trvající mise s cílem přiblížit mikrosondy k nejbližší černé díře, kterou dokážeme lokalizovat.
Myšlenka je založena na vývoji technologií: Ultralehké nanolodě s plachtami poháněnými pozemskými lasery schopný dosáhnout zhruba třetiny rychlosti světla. Pokud by byl cíl potvrzen na 20–25 světelných let, trasa by byla řádově 60-75 leta odesílání dat na Zemi by přidalo dalších 20–25, čímž se celá mise umístí do řady 80-100 let.
Jaká by byla mise a její technologie
Koncept se vyhýbá tradičnímu chemickému pohonu, omezenému Tsiolkovského rovnicí, a spoléhá na tlak ze Země laserovými paprskyS výkony řádově terawattů, sonda vážící jen několik gramů mohl být během několika minut zrychlen na relativistické rychlosti, což je u konvenční rakety s palivem nemožné.
Plán, inspirovaný iniciativami, jako je Breakthrough Starshot, předpokládá svíčky světla spojené s mikročipy se senzory a komunikačními prostředky. Jakmile je cíl dosažen, architektura mise by rozdělila funkce: jedna jednotka by fungovala jako strážní loď na bezpečných oběžných drahách a další by se přiblížil k gravitační studni blíže, aby provedl jemná měření časoprostoru.
Plán zahrnuje čtyři hlavní kroky: počáteční laserové zrychlení, mezihvězdná plavba bez aktivního pohonu, manévr k uzavření se na oběžné dráze (nebo blízkou trajektorii) k cíli a nakonec prodloužená vědecká fáze s daty odeslanými do Sentinelu a znovuvysláním na Zemi.
V hrubých číslech: pokud plavidlo dosáhne ~0,3 °C, mohlo by pokrýt 20–25 světelných let za 6–7 desetiletíLatence v komunikaci, nevyhnutelná kvůli rychlosti světla, přidalo by to dvě desetiletí přijímat výsledky v našich radioteleskopech.
Cíl: najít opravdu blízkou černou díru
Úzké hrdlo není o nic méně důležité: najít černou díru vzdálenou ~20-25 světelných letAčkoli je známo mnoho, nejbližší potvrzené, GAIA-BH1, je o 1.560 světelných let, což je zjevně příliš daleko pro jednogenerační misi s navrhovanou technologií. Objevte rozdíly mezi černou dírou a červí dírou.
Modely hvězdné populace naznačují, že Čistě statisticky by tam měl být alespoň jeden v takovém měřítku vzdálenosti. Úkolem je ji najít, protože černé díry nevyzařují ani neodrážejí světlo a odhalují svou přítomnost nepřímými účinky: gravitační mikročočky, poruchy v doprovodných hvězdách nebo velmi slabé emise hmoty z mezihvězdného prostředí dopadající směrem k nim.
Vědecké týmy navrhují vyhledávací strategie s dalekohledy jako James Webb nebo velké sítě v rádiovéma není vyloučeno, že gravitační vlny pomoci identifikovat izolované kandidáty. U Bambiho je pravděpodobné, že studium blízkých galaxií umožňuje lokalizovat cíl ve vhodné vzdálenosti.
Okrajová podmínka je v návrhu mise jasně uvedena: přes 40-50 světelných let časy a složitost se neúměrně stupňují, až do bodu návratu projekt je neživotaschopný s aktuálními parametry.
Jaké experimenty by se prováděly vedle černé díry?
Velkou vědeckou výzvou je podrobit gravitaci její nejtěžší zkoušce. Mise by pomocí přístrojů in situ otestovala, zda Obecná relativita věrně popisuje extrémním prostředí černé díry nebo pokud se objeví odchylky, které poukazují na fyzika za hranicemi Einsteina.
První test: Kerrova metrika, který modeluje časoprostor kolem rotující černé díry. Měřením drah, precesí a rudých posuvů signálů vysílaných sondou by to mohlo být ověřeno. pokud se předpovědi shodují s přesností, jaké dosud nebylo dosaženo.
Druhý test: existence horizontu událostíKlasická teorie předpokládá, že se dvěma sondami, jednou v bezpečné vzdálenosti a druhou se blížící, bude signál z nejbližší sondy oslabuje a zčervená dokud asymptoticky nemizí. Exotické alternativy (např. konfigurace typu „klub strun“) by předpovídaly náhlý výpadek proudu nárazem na povrch.
Třetí test: možný variace základních konstant v extrémních gravitačních polích. Porovnání atomových čar citlivých na konstantu jemné struktury by umožnilo hledejte drobné změny což by přepsalo naše chápání fyziky.
Jsem technologický nadšenec, který ze svých „geekovských“ zájmů udělal profesi. Strávil jsem více než 10 let svého života používáním nejmodernějších technologií a vrtáním se všemi druhy programů z čisté zvědavosti. Nyní se specializuji na počítačovou techniku a videohry. Je to proto, že již více než 5 let píšu pro různé webové stránky o technologiích a videohrách a tvořím články, které se vám snaží poskytnout informace, které potřebujete, v jazyce, který je srozumitelný všem.
Pokud máte nějaké dotazy, mé znalosti sahají od všeho, co se týká operačního systému Windows a také Androidu pro mobilní telefony. A můj závazek je vůči vám, jsem vždy ochoten strávit pár minut a pomoci vám vyřešit jakékoli otázky, které můžete mít v tomto internetovém světě.