- Missione con nanoveicoli e vele laser a ~0,3c per raggiungere un buco nero vicino.
- L'obiettivo ideale è a 20-25 anni luce; oltre i 40-50 anni luce sarebbe irrealizzabile.
- Test chiave: orizzonte degli eventi, metrica di Kerr e possibili variazioni nelle costanti fisiche.
- Costi enormi e forte scetticismo, ma progressi paralleli potrebbero renderlo plausibile tra decenni.
Ciò che sembra un film di fantascienza è in realtà un serio esercizio di ingegneria e fisica: inviare una nave verso un buco nero per studiare in prima persona uno degli ambienti più estremi del cosmo. La proposta, firmata dall'astrofisico Cosimo Bambi e pubblicato sulla rivista iScience, solleva una missione pluridecennale per avvicinare le microsonde al buco nero più vicino che possiamo localizzare.
L'idea si basa sullo sviluppo di tecnologie: Nanovelivoli ultraleggeri con vele alimentate da laser terrestri capace di raggiungere circa un terzo della velocità della luce. Se un obiettivo fosse confermato a 20-25 anni luce, il percorso sarebbe dell'ordine di anni 60-75e l'invio di dati alla Terra aggiungerebbe altri 20-25, collocando l'intera missione in un intervallo di anni 80-100.
Come sarebbe la missione e la sua tecnologia
Il concetto evita la propulsione chimica tradizionale, limitata dall'equazione di Tsiolkovsky, e si basa su spingere dalla Terra con raggi laserCon potenze dell'ordine dei terawatt, una sonda che pesa solo pochi grammi potrebbe essere accelerato in pochi minuti fino a velocità relativistiche, cosa impossibile per un razzo convenzionale carico di carburante.
Ispirato da iniziative come Breakthrough Starshot, il piano prevede candele di luce accoppiato a microchip con sensori e comunicazioni. Una volta raggiunta la destinazione, l'architettura della missione dividerebbe le funzioni: un'unità fungerebbe da nave sentinella in orbite sicure, e un altro si avvicinerebbe di più al pozzo gravitazionale per effettuare misurazioni precise dello spazio-tempo.
La tabella di marcia prevede quattro fasi principali: accelerazione laser iniziale, crociera interstellare senza propulsione attiva, manovra per ingabbiarsi in orbita (o traiettoria ravvicinata) al bersaglio e, infine, fase scientifica prolungata con dati inviati alla sentinella e ritrasmessi alla Terra.
In cifre approssimative: se il velivolo raggiunge ~0,3c, potrebbe coprire 20-25 anni luce in 6-7 decenniLa latenza nelle comunicazioni, inevitabile a causa della velocità della luce, aggiungerei due decenni per ricevere i risultati nei nostri radiotelescopi.
L'obiettivo: individuare un buco nero davvero vicino
Il collo di bottiglia non è meno importante: trova un buco nero a circa 20-25 anni luce di distanzaSebbene molti siano noti, il più vicino è confermato, GAIA-BH1, riguarda 1.560 anni luce, chiaramente troppo lontano per una missione di una sola generazione con la tecnologia proposta. Scopri le differenze tra un buco nero e un wormhole.
I modelli di popolazione stellare suggeriscono che, Secondo le statistiche pure, dovrebbe essercene almeno uno a quella scala di distanza. La sfida è trovarlo, perché i buchi neri non emettono né riflettono la luce e rivelano la loro presenza attraverso effetti indiretti: microlenti gravitazionali, perturbazioni nelle stelle compagne o debolissime emissioni di materia dal mezzo interstellare che cade verso di loro.
I team scientifici propongono strategie di ricerca con telescopi come James Webb o grandi reti in radiofrequenza, e non è escluso che onde gravitazionali aiutare a identificare candidati isolati. Per Bambi, è plausibile che lo studio delle galassie vicine consente di localizzare un bersaglio alla distanza appropriata.
La condizione al contorno è chiara nella progettazione della missione: oltre 40-50 anni luce i tempi e la complessità aumentano eccessivamente, fino al punto di tornare il progetto non è fattibile con i parametri attuali.
Quali esperimenti verrebbero condotti vicino al buco nero?
La grande sfida scientifica è sottoporre la gravità alla sua prova più dura. La missione verificherà, con strumenti in situ, se La relatività generale descrive fedelmente l'ambiente estremo di un buco nero o se emergono deviazioni che indicano la fisica oltre Einstein.
Prima prova: il metrica di Kerr, che modella lo spazio-tempo attorno a un buco nero rotante. Misurando orbite, precessioni e spostamenti verso il rosso dei segnali emessi dalla sonda, ciò è stato possibile verificarlo. se le previsioni si adattano con una precisione mai raggiunta prima.
Seconda prova: il esistenza dell'orizzonte degli eventiCon due sonde, una a distanza di sicurezza e l'altra in avvicinamento, la teoria classica prevede che il segnale proveniente dalla sonda più vicina si indebolisce e arrossa finché non svanisce asintoticamente. Alternative esotiche (ad esempio, configurazioni di tipo "palla di stringhe") predirebbero un blackout improvviso tramite l'impatto con una superficie.
Terza prova: possibile variazioni delle costanti fondamentali in campi gravitazionali estremi. Il confronto delle linee atomiche sensibili alla costante di struttura fine consentirebbe cercare piccoli cambiamenti che riscriverebbe la nostra comprensione della fisica.
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