- Місія з нанокораблем та лазерними вітрилами при температурі ~0,3°C для досягнення найближчої чорної діри.
- Ідеальна ціль на відстані 20-25 світлових років; далі 40-50 світлових років це було б неможливо.
- Ключові тести: горизонт подій, метрика Керра та можливі варіації фізичних констант.
- Величезні витрати та сильний скептицизм, але паралельний прогрес може зробити це правдоподібним через десятиліття.
Те, що звучить як науково-фантастичний фільм, насправді є серйозною вправою з інженерії та фізики: відправити корабель до чорної діри для дослідження безпосередньо в одному з найекстремальніших середовищ у космосі. Пропозиція, підписана астрофізиком Козімо Бембі та опубліковано в журналі iScience, піднімає багаторічна місія з метою наблизити мікрозонди до найближчої чорної діри, яку ми можемо знайти.
Ідея базується на розвитку технологій: Надлегкий нанокорабель з вітрилами, що працюють на наземних лазерах здатний досягати приблизно третини швидкості світла. Якби ціль була підтверджена на 20-25 світлових років, маршрут буде порядку 60-75 років, а надсилання даних на Землю додало б інші 20-25, розміщуючи всю місію в діапазоні 80-100 років.
Якою буде місія та її технології
Концепція уникає традиційного хімічного двигуна, обмеженого рівнянням Ціолковського, та спирається на відштовхування від Землі лазерними променямиЗ потужностями порядку терават, зонд вагою всього кілька грамів можна було б розігнати за лічені хвилини до релятивістських швидкостей, що неможливо для звичайної ракети, завантаженої паливом.
Натхненний такими ініціативами, як Breakthrough Starshot, план передбачає свічки світла поєднані з мікрочіпами з датчиками та засобами зв'язку. Після досягнення пункту призначення архітектура місії розділить функції: один блок діятиме як вартовий корабель на безпечних орбітах, а інший наблизиться до гравітаційної свердловини ближче для виконання точні вимірювання простору-часу.
Дорожня карта включає чотири основні кроки: початкове лазерне прискорення, міжзоряний круїз без активної рушійної сили, маневрувати, щоб закріпитися на орбіті (або близькій траєкторії) до цілі та, нарешті, тривала наукова фаза з даними, що надсилаються до дозорного та ретранслюються на Землю.
У приблизних цифрах: якщо корабель досягне ~0,3°C, він може покрити 20-25 світлових років за 6-7 десятилітьЗатримка в комунікаціях, неминуча через швидкість світла, додасть два десятиліття отримувати результати в наших радіотелескопах.
Мета: знайти справді близьку чорну діру
Вузьке місце не менш важливе: знайти чорну діру за 20-25 світлових роківХоча багато відомо, найближчі підтверджені, GAIA-BH1, йдеться про 1.560 світлових року, що явно занадто далеко для місії одного покоління з використанням запропонованої технології. Дізнайтеся про відмінності між чорною дірою та червоточиною.
Моделі зоряної популяції показують, що Згідно з чистою статистикою, має бути хоча б один на такому масштабі відстані. Завдання полягає в тому, щоб знайти його, тому що чорні діри вони не випромінюють і не відбивають світло і виявляють свою присутність через непрямі ефекти: гравітаційне мікролінзування, збурення в зірках-компаньйонах або дуже слабкі викиди речовини з міжзоряного середовища, що падають на них.
Наукові групи пропонують стратегії пошуку з телескопи, такі як Джеймс Вебб, або великі мережі в радіозв'язку, і не виключено, що гравітаційні хвилі допомогти визначити окремих кандидатів. Для Бембі цілком правдоподібно, що вивчення близьких галактик дозволяє знаходити ціль на відповідній відстані.
Гранична умова чітко визначена в проекті місії: понад 40-50 світлових років часи та складність надмірно зростають, аж до повернення проєкт є нежиттєздатним з поточними параметрами.
Які експерименти проводилися б поруч із чорною дірою?
Великий науковий виклик полягає в тому, щоб піддати гравітацію найскладнішому випробуванню. Місія за допомогою наземних приладів перевірить, чи Загальна теорія відносності точно описує екстремальне середовище чорної діри або якщо виникають відхилення, що вказують на фізика поза межами Ейнштейна.
Перше випробування: Метрика Керра, який моделює простір-час навколо обертової чорної діри. Вимірюючи орбіти, прецесії та червоні зміщення сигналів, що випромінюються зондом, це можна було перевірити. якщо прогнози справдяться з точністю, якої ніколи раніше не було досягнуто.
Другий тест: існування горизонту подійЗ двома зондами, одним на безпечній відстані, а іншим, що наближається, класична теорія передбачає, що сигнал від найближчого слабшає та червоніє доки воно асимптотично не зникне. Екзотичні альтернативи (наприклад, конфігурації типу «клубок струн») передбачали б раптове затемнення шляхом удару об поверхню.
Третій тест: можливий варіації фундаментальних констант в екстремальних гравітаційних полях. Порівняння атомних ліній, чутливих до постійної тонкої структури, дозволило б шукайте незначні зміни що переписало б наше розуміння фізики.
Я ентузіаст технологій, який перетворив свої "гікові" інтереси на професію. Я провів понад 10 років свого життя, користуючись передовими технологіями та возячись із усіма видами програм із чистої цікавості. Зараз я спеціалізуюся на комп’ютерних технологіях та відеоіграх. Це тому, що більше 5 років я писав для різних веб-сайтів про технології та відеоігри, створюючи статті, які прагнуть надати вам необхідну інформацію мовою, зрозумілою для всіх.
Якщо у вас є запитання, я знаю все, що стосується операційної системи Windows, а також Android для мобільних телефонів. І я зобов’язаний перед вами, я завжди готовий витратити кілька хвилин і допомогти вам вирішити будь-які запитання, які можуть виникнути в цьому світі Інтернету.