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 Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Формирование и эволюция звездных систем кажутся понятными и предсказуемыми, а их строение строго подчиняется законам физики. Строение «крылатых» радиогалактик выбивается из общих правил. Их необычная форма не имеет однозначного объяснения и остается предметом споров для астрофизиков.
Шестьдесят два миллиарда просмотров в социальных сетях показали: мотивирующие ролики о фитнесе на деле ухудшили самооценку и образ тела молодых людей.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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