Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Астрофизик придумал, как добраться до черной дыры за 70 лет
Чтобы проверить законы физики в условиях, недоступных на Земле, астрофизик Козимо Бамби (Cosimo Bambi) из Фуданьского университета (Китай) предложил отправить к центру ближайшей черной дыры «нанокрафт» — крошечный зонд, способный добраться до цели примерно за 60-75 лет благодаря наземной лазерной установке.
Общая теория относительности выдерживает проверки в Солнечной системе и за ее пределами: в 2015 году с помощью детекторов LIGO и VIRGO ученые впервые уловили гравитационные волны от слияния черных дыр, а в 2019-м зарегистрировали сигнал, исходящий от новорожденного космического «монстра». Наблюдения в рентгеновском диапазоне и снимки горизонта событий подтверждают теорию Эйнштейна, однако на точность данных влияют космическая среда и неизбежные упрощения в расчетах. Расставить все точки над i можно, лишь напрямую приблизившись к черной дыре.
Ближайший из обнаруженных объектов — GAIA-BH1 — расположен на расстоянии около 1560 световых лет от Земли, однако лучший кандидат для амбициозной миссии Бамби, по его же оценкам, — изолированная (и поэтому невидимая) черная дыра, предположительно скрывающаяся в 20-25 световых годах от нашей планеты. Поскольку у большинства таких космических «монстров» нет звездных компаньонов, обнаружить их можно либо с помощью редкого явления, искажающего свет далекой звезды, — гравитационного микролинзирования, — либо зафиксировав слабое излучение, возникающее при поглощении разреженного газа из межзвездной среды. Уловить эти сигналы можно при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб» или обсерватории ALMA.
В статье, опубликованной в журнале iScience, астрофизик предлагает отправить к такой черной дыре космический зонд массой один грамм. «Нанокрафт» представляет собой лазерный парус площадью 10 квадратных метров, на поверхности которого в некоторых местах дополнительно реализованы микросхемы. Разогнать аппарат до трети скорости света можно с помощью наземной лазерной установки, а при увеличении мощности — теоретически и до 90 процентов (чем меньше зонд, тем легче его разогнать до нужных скоростей).
Поскольку подобные технологии разрабатываются в рамках инициативы Breakthrough Starshot, первоначально нацеленной на полет к Альфе Центавра, к середине XXI века стоимость лазерной инфраструктуры может оказаться более или менее приемлемой, составив примерно миллиард евро. Правда, на данный момент неясно, увенчаются ли эксперименты Breakthrough Starshot успехом, а строительство сверхмощного лазера, необходимого для запуска «нанокрафта» (по расчетам самого Бамби), сегодня обошлось бы в триллион евро.
Продолжительность миссии будет зависеть от расстояния до черной дыры и скорости полета: при достижении одной трети от скорости света «нанокрафт» достигнет цели за 60-75 лет, а на передачу данных на Землю уйдет еще 20-25 лет. Если же зонд получится разогнать до 90 процентов световой скорости, миссия займет всего 40-45 лет. Для надежности Бамби предлагает отправить либо два одинаковых «нанокрафта» (что значительно дороже), либо снабдить основной аппарат отделяемым модулем: первый совершит пролет мимо черной дыры в качестве ретранслятора, а второй вплотную приблизится к горизонту событий.
С нынешним уровнем развития технологий выйти на орбиту (зонда) вокруг черной дыры не получится, а значит наилучший сценарий — пролет с коротким окном наблюдений: для сбора данных «нанокрафт» выпустит отделяемый зонд, а сам пройдет мимо. Еще один вариант — гравитационный маневр для изменения траектории. Однако для выхода на орбиту при релятивистских скоростях зонду придется затормозить, что практически нереализуемо.
Подход позволит провести сразу три уникальных эксперимента: проверить метрику Керра (описание геометрии пространства-времени вокруг вращающейся черной дыры), неизменность фундаментальных физических констант (например, изменения постоянной тонкой структуры α в условиях мощной гравитации) и наличие горизонта событий (если отправить зонд прямиком в черную дыру, то можно проверить, исчезнет сигнал «нанокрафта», как это предсказывает теория, или нет).
Реализовать столь фантастическое предложение будет непросто, если вообще возможно. Во-первых, придется разработать чрезвычайно легкие и прочные паруса, устойчивые к мощному лазерному излучению. Во-вторых, создать систему навигации в отсутствие каких-либо ориентиров (напомним, увидеть изолированную черную дыру нельзя), а также способ передачи данных с расстояния в десятки световых лет. В-третьих, придумать, как изменить траекторию зонда для успешного выхода на орбиту невидимого космического «монстра».
Перед этим нужно найти ближайшую к Земле черную дыру, что само по себе сложно: поиски могут занять годы или вообще ни к чему не привести, а также проверить новаторские технологии в более «простых» миссиях (например, к той же Альфе Центавра в рамках Breakthrough Starshot). Словом, относиться к предложению китайского ученого следует с осторожностью.
Бамби, тем не менее, отметил, что технологии для отправки «нанокрафта» могут появиться в течение нескольких десятилетий. «Когда это произойдет, — написал он, — человечество получит уникальную возможность изучить фундаментальные законы природы в их самой экстремальной форме — возле „сердца“ черной дыры».
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из МФТИ разработали и предложили новую систему единиц для электродинамики, способную примирить два главенствующих, но исторически несовместимых подхода. Эта компромиссная система, названная авторами физико-технической (ФТ), сохраняет практическое удобство Международной системы единиц (СИ), используемой инженерами по всему миру, и в то же время отражает теоретическую стройность и симметрию гауссовой системы (СГС), предпочитаемой физиками-теоретиками.
Ученые из коллаборации LIGO, VIRGO и KAGRA впервые зафиксировали гравитационно-волновые события, указывающие на существование черных дыр второго поколения — «потомков» предыдущих слияний. Открытие позволит понять, как именно во Вселенной рождаются сверхмассивные черные дыры.
Эксперимент, устроенный в морском аквариуме в Лос-Анджелесе, продемонстрировал, что акулы и скаты, принадлежащие к пластиножаберным рыбам, могут обладать более высоким уровнем интеллекта. Значит, им необходима обогащенная среда обитания при содержании в неволе.
Ученые из МФТИ разработали и предложили новую систему единиц для электродинамики, способную примирить два главенствующих, но исторически несовместимых подхода. Эта компромиссная система, названная авторами физико-технической (ФТ), сохраняет практическое удобство Международной системы единиц (СИ), используемой инженерами по всему миру, и в то же время отражает теоретическую стройность и симметрию гауссовой системы (СГС), предпочитаемой физиками-теоретиками.
Исследователи объяснили, как цивилизация майя добивалась высокой точности в предсказании солнечных затмений на протяжении столетий. Для коррекции накапливающихся астрономических неточностей они использовали сложную систему пересекающихся календарных таблиц.
В последние годы содержание кошек дома без возможности свободного выгула все чаще преподносят как идеальную модель, которая ограждает дикую фауну от нападений и обеспечивает благополучие самих питомцев. Подобные утверждения в разных частях мира звучат от некоторых защитников природы и представителей властей. Однако группа ветеринаров из Австралии и Дании недавно раскритиковала такой подход. Ученые не спорят с тем, что кошки влияют на уязвимые экосистемы и что ограничение их свободы — действенная мера по смягчению этого эффекта. Тем не менее исследователи настаивают, что жизнь в изоляции для питомцев совсем не благо. Заявляющие обратное как минимум ошибаются, а в худшем случае намеренно вводят общественность в заблуждение.
Проанализировав данные наблюдений, полученных с помощью наземных обсерваторий за последние два десятилетия, астрономы обнаружили потенциально обитаемый мир — суперземлю Gliese 251 c (GJ 251 с). Планета обращается вокруг красного карлика на расстоянии около 18 световых лет от Земли и считается одним из самых перспективных кандидатов для поисков жизни.
Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.
В современном доме, насыщенном разнообразной техникой, удлинители стали незаменимым атрибутом, позволяющим обеспечить электропитанием все необходимые устройства. Однако мало кто задумывается, что привычное использование этого аксессуара может нести серьезную угрозу безопасности. По статистике, значительная часть бытовых пожаров происходит из-за неправильной эксплуатации электропроводки и вспомогательных устройств. Какие приборы категорически нельзя подключать через удлинители и почему это может привести к трагическим последствиям, рассказывает профессор кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА, доктор физико-математических наук Алексей Юрасов.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии