Видатний астрофізик висунув надзвичайно амбітну пропозицію, яка може дозволити людству дослідити екстремальні фізичні явища чорних дір. За його задумом, для цього потрібно відправити космічний корабель розміром не більше скріпки до найближчої до нас чорної діри.
Згідно з планом, цей надлегкий космічний апарат, вагою не більше одного грама, буде розігнаний до однієї третини швидкості світла за допомогою лазерів, розташованих на Землі. Він зможе зібрати важливі дані про прилеглий розрив простору-часу вже протягом наступного століття.
Цей сміливий проект, що був опублікований 7 серпня в науковому журналі iScience, розроблений астрофізиком Козімо Бамбі з Університету Фудань у Шанхаї, Китай. Він містить чимало «якщо»: найважливіше, що його реалізація залежить від технологій, яких ще не існує, а також від виявлення чорної діри, достатньо близької до Землі (чого поки не сталося). Проте, Бамбі наполягає, що планування такого завдання все одно має велике значення.
«Це може звучати справді божевільно, і в певному сенсі ближче до наукової фантастики», — зазначив він у своїй заяві. «Але люди казали, що ми ніколи не виявимо гравітаційних хвиль, бо вони надто слабкі. Ми їх виявили – через 100 років. Люди думали, що ми ніколи не спостерігатимемо тіні чорних дір. Тепер, через 50 років, ми маємо зображення двох з них».
Загадка чорних дір: Привабливість для науки
Чорні діри утворюються внаслідок колапсу гігантських зірок і зростають, безперервно поглинаючи газ, пил, інші зірки та інші чорні діри в галактиках, де відбувається зореутворення.
Ці розриви простору-часу є областями, де рівняння загальної теорії відносності Ейнштейна (що описують дію гравітації) перестають працювати. Це робить їх надзвичайно цікавими об’єктами для вивчення вченими, які шукають єдину теорію гравітації та фізики частинок.
Пошук близького космічного об’єкта
Однак, для відправки космічного апарата до чорної діри, спочатку потрібно знайти ту, що розташована достатньо близько до нас. Наразі найближча чорна діра до нашої планети знаходиться на відстані 1500 світлових років, що занадто далеко для здійснення такої подорожі.
Насправді, будь-яка чорна діра, що знаходиться на відстані понад 50 світлових років, ймовірно, зробить місію Бамбі неможливою. Проте він вказує на нові методи гравітаційного мікролінзування, які дозволяють відкривати менші, ближчі чорні діри. Якщо таку буде знайдено ближче, в ідеалі в межах 25 світлових років від нас, вона може стати метою для місії.
«З’явилися нові методи виявлення чорних дір», — каже Бамбі. «Думаю, розумно очікувати, що ми зможемо знайти близьку чорну діру протягом наступного десятиліття».
Технологічні виклики та шлях до зірок
Якщо ж ми знайдемо чорну діру, яка буде достатньо близько, наступним викликом стане досягнення її. Для цього Бамбі пропонує розробити нанокорабель, обладнаний сонячним вітрилом площею 10 квадратних метрів, який буде розігнаний до 360 мільйонів кілометрів на годину потужним лазерним імпульсом, щоб подолати відстань приблизно за 70 років.
Прибувши на місце, нанокорабель випустить зонд, який наблизиться до чорної діри, тоді як сам корабель залишатиметься на орбіті, передаючи зібрані дані назад на Землю. Бамбі підкреслює, що сьогодні лише потужність лазера, ймовірно, коштуватиме понад трильйон доларів, але ці витрати можуть зменшитися в міру вдосконалення технологій.
«Ми не маємо цієї технології зараз», — сказав він. «Але через 20 або 30 років ми, можливо, матимемо її».
Довідкова інформація
Що таке чорні діри?
Чорні діри – це надзвичайно щільні об’єкти в космосі, гравітаційне поле яких настільки сильне, що ніщо, навіть світло, не може їх покинути. Вони утворюються після загибелі дуже масивних зірок, коли ті вичерпують своє ядерне паливо і колапсують під власною вагою. Чорні діри активно поглинають матерію навколо себе, збільшуючи свою масу.
Швидкість світла
Швидкість світла у вакуумі становить приблизно 299 792 458 метрів за секунду. Це фундаментальна фізична константа і є максимальною швидкістю, з якою може поширюватися будь-яка інформація або взаємодія у Всесвіті. Пропозиція розігнати апарат до третини цієї швидкості демонструє грандіозність задуму.
Журнал iScience
iScience – це науковий журнал із відкритим доступом, що видається Cell Press. Він публікує оригінальні дослідження з широкого спектру наукових дисциплін, акцентуючи увагу на міждисциплінарних та інноваційних роботах.
Козімо Бамбі
Козімо Бамбі – відомий італійський астрофізик, професор Університету Фудань у Шанхаї. Він спеціалізується на вивченні екстремальної гравітації та чорних дір, активно розробляє теоретичні моделі для їхнього опису та вивчення.
Університет Фудань та Шанхай
Університет Фудань – один із найстаріших і найпрестижніших університетів Китаю, розташований у місті Шанхай. Заснований у 1905 році, він є одним із провідних дослідницьких центрів країни. Шанхай же – це найбільше місто Китаю та один із найбільших мегаполісів світу, важливий глобальний фінансовий, комерційний та науково-технічний центр.
Гравітаційні хвилі
Гравітаційні хвилі – це «хвилі» у викривленні простору-часу, що поширюються зі швидкістю світла. Вони виникають внаслідок прискореного руху дуже масивних об’єктів, таких як зіткнення чорних дір або нейтронних зірок. Їхнє існування було передбачено Альбертом Ейнштейном у його загальній теорії відносності, а перше пряме виявлення відбулося у 2015 році.
Загальна теорія відносності Ейнштейна
Розроблена Альбертом Ейнштейном у 1915 році, ця теорія революціонізувала наше розуміння гравітації, описуючи її не як силу, а як викривлення простору-часу, спричинене масою та енергією. Вона є наріжним каменем сучасної астрофізики та космології.
Гравітаційне мікролінзування
Гравітаційне мікролінзування – це астрономічне явище, що відбувається, коли масивний об’єкт (наприклад, чорна діра, що не світиться) проходить між віддаленим джерелом світла (наприклад, зіркою) та спостерігачем. Гравітація масивного об’єкта викривляє світло від джерела, фокусуючи його, що призводить до тимчасового збільшення яскравості віддаленої зірки. Цей метод дозволяє виявляти невидимі об’єкти, такі як ізольовані чорні діри.
Світловий рік
Світловий рік – це одиниця вимірювання відстані в астрономії, що дорівнює відстані, яку світло долає у вакуумі за один земний рік. Це приблизно 9,46 трильйона кілометрів (9,46 × 10¹² км). Ця одиниця допомагає вимірювати величезні відстані між зірками та галактиками.
