- Missie met nanovaartuigen en laserzeilen op ~0,3c om een nabijgelegen zwart gat te bereiken.
- Ideaal doelwit op 20-25 lichtjaar; verder dan 40-50 lichtjaar is het onhaalbaar.
- Belangrijkste tests: gebeurtenissenhorizon, Kerr-metriek en mogelijke variaties in natuurkundige constanten.
- Er zijn enorme kosten aan verbonden en er is veel scepsis, maar parallelle ontwikkelingen zouden het binnen tientallen jaren mogelijk kunnen maken.
Wat klinkt als een sciencefictionfilm is in werkelijkheid een serieuze oefening in techniek en natuurkunde: stuur een schip naar een zwart gat om te bestuderen uit de eerste hand een van de meest extreme omgevingen in de kosmos. Het voorstel, ondertekend door de astrofysicus Cosimo Bambi en gepubliceerd in het tijdschrift iScience, brengt een missie van meerdere decennia om microsondes dichter bij het dichtstbijzijnde zwarte gat te brengen dat we kunnen vinden.
Het idee is gebaseerd op het ontwikkelen van technologieën: Ultralicht nanovaartuig met zeilen aangedreven door lasers op aarde in staat om ongeveer een derde van de lichtsnelheid te bereiken. Als een doelwit bevestigd zou worden op 20-25 años luzde route zou in de orde van grootte zijn van 60-75 jaaren het verzenden van gegevens naar de aarde zou bijdragen andere 20-25waardoor de hele missie in een reeks van 80-100 jaar.
Hoe de missie en de technologie eruit zouden zien
Het concept vermijdt de traditionele chemische voortstuwing, beperkt door de Tsiolkovsky-vergelijking, en vertrouwt op duwen vanaf de aarde met laserstralenMet vermogens in de orde van terawatt, een sonde die slechts een paar gram weegt binnen enkele minuten tot relativistische snelheden versneld kon worden, iets wat onmogelijk is voor een conventionele brandstofraket.
Geïnspireerd door initiatieven zoals Breakthrough Starshot, voorziet het plan in kaarsen van licht gekoppeld aan microchips met sensoren en communicatie. Zodra de bestemming is bereikt, zou de missiearchitectuur de functies verdelen: één eenheid zou fungeren als schildwachtschip in veilige banen, en een ander zou de zwaartekrachtput dichterbij naderen om fijne metingen van ruimte-tijd.
Het stappenplan omvat vier belangrijke stappen: initiële laserversnelling, interstellaire cruise zonder actieve voortstuwing, manoeuvre om zichzelf in een baan om de aarde te kooien (of een dichtbijzijnde baan) naar het doel en uiteindelijk, verlengde wetenschappelijke fase met gegevens die naar de sentinel worden gestuurd en opnieuw naar de aarde worden verzonden.
In grove getallen: als het vaartuig een temperatuur van ~0,3°C bereikt, kan het een afstand van ~XNUMX°C overbruggen. 20-25 lichtjaren in 6-7 decenniaLatentie in communicatie, onvermijdelijk vanwege de snelheid van het licht, zou twee decennia toevoegen om de resultaten in onze radiotelescopen te ontvangen.
Het doel: een heel dichtbijzijnd zwart gat lokaliseren
De bottleneck is niet minder belangrijk: vind een zwart gat op ~20-25 lichtjaar afstandHoewel er veel bekend zijn, is de dichtstbijzijnde bevestigde, GAIA-BH1, gaat over 1.560 años luz, duidelijk te ver weg voor een missie van één generatie met de voorgestelde technologie. Ontdek de verschillen tussen een zwart gat en een wormgat.
Stellaire populatiemodellen suggereren dat, Volgens de zuivere statistieken zou er minstens één moeten zijn op die afstandschaal. De uitdaging is om het te vinden, want zwarte gaten ze zenden geen licht uit en reflecteren het niet en verraden hun aanwezigheid via indirecte effecten: gravitationele microlensing, verstoringen in begeleidende sterren of zeer zwakke emissies van materie uit het interstellaire medium die naar hen toe vallen.
Wetenschappelijke teams stellen zoekstrategieën voor met telescopen zoals James Webb of grote netwerken in de radio, en het is niet uitgesloten dat las ondas gravitacionales helpen bij het identificeren van geïsoleerde kandidaten. Voor Bambi is het aannemelijk dat de studie van nabijgelegen sterrenstelsels Hiermee kunt u een doel op de juiste afstand lokaliseren.
De randvoorwaarde is duidelijk in het missieontwerp: meer dan 40-50 lichtjaar tijden en complexiteit escaleren buitensporig, tot het punt van terugkeer het project is niet levensvatbaar met huidige parameters.
Welke experimenten zouden er hierna met het zwarte gat worden uitgevoerd?
De grote wetenschappelijke uitdaging is om de zwaartekracht aan de zwaarste test te onderwerpen. De missie zou, met in-situ instrumenten, testen of De algemene relativiteitstheorie beschrijft getrouw de extreme omgeving van een zwart gat of als er afwijkingen ontstaan die wijzen op natuurkunde voorbij Einstein.
Eerste test: de Kerr-metriek, die de ruimtetijd rond een roterend zwart gat modelleert. Door de banen, precessies en roodverschuivingen van de door de sonde uitgezonden signalen te meten, kon dit worden geverifieerd. als de voorspellingen kloppen met een precisie die nog nooit eerder is bereikt.
Tweede test: de bestaan van de gebeurtenissenhorizonMet twee sondes, waarvan één op een veilige afstand en de andere dichterbij, voorspelt de klassieke theorie dat het signaal van de dichtstbijzijnde sonde verzwakt en rood wordt totdat het asymptotisch verdwijnt. Exotische alternatieven (bijvoorbeeld configuraties van het type 'bol van touwtjes') zouden voorspellen een plotselinge stroomuitval door impact met een oppervlak.
Derde test: mogelijk variaties van fundamentele constanten in extreme gravitatievelden. Het vergelijken van atoomlijnen die gevoelig zijn voor de fijnstructuurconstante zou het mogelijk maken zoek naar kleine veranderingen dat zou ons begrip van de natuurkunde herschrijven.
Ik ben een technologieliefhebber die van zijn 'nerd'-interesses zijn beroep heeft gemaakt. Ik heb meer dan 10 jaar van mijn leven doorgebracht met het gebruik van de allernieuwste technologie en het sleutelen aan allerlei programma's uit pure nieuwsgierigheid. Nu heb ik mij gespecialiseerd in computertechnologie en videogames. Dit komt omdat ik al meer dan vijf jaar voor verschillende websites over technologie en videogames schrijf en artikelen heb gemaakt die proberen u de informatie te geven die u nodig heeft in een taal die voor iedereen begrijpelijk is.
Als je vragen hebt, mijn kennis strekt zich uit van alles wat te maken heeft met het Windows-besturingssysteem tot Android voor mobiele telefoons. En mijn toewijding is aan jou, ik ben altijd bereid om een paar minuten te besteden en je te helpen bij het oplossen van eventuele vragen die je hebt in deze internetwereld.