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 Физики экспериментально доказали, что частицы вещества при рождении сохраняют квантовую запутанность виртуальных предшественников. Пары лямбда-гиперонов и антилямбд появлялись на свет с синхронизированными спинами, которые они унаследовали от энергетических флуктуаций пустоты. Закономерность объяснила, как материя переходит из скрытого квантового состояния в физический мир, раскрыв еще один ключ к природе возникновения массы.
В 1980-х годах большую популярность приобрела борьба с озоновыми дырами. Из-за нее хладагенты из хлорфторгулеродов заменили на аналоги из гидрофторуглеродов. Теперь ученые выяснили, что эта замена — как и следующие за ней, уже в рамках борьбы с глобальным потеплением — ведет к накоплению в атмосфере довольно опасных «вечных химикатов».
Голоса «детей» викторианской эпохи показали, как индустриализация изменила акценты английского языка
Современные акценты английского языка во многом отражают социально-экономические процессы, происходившие в Великобритании в викторианскую эпоху, то есть с 1837 года по 1901 год. Лингвисты доказали это, проанализировав архивные аудиозаписи разговоров с людьми, которые родились в указанный период и после него.
Биологи использовали данные отлова змей за 22 года, чтобы объяснить появление редких ядовитых рептилий в засушливых и нетипичных для них районах штата Гоа. Анализ показал, что королевские кобры Западных Гат используют железнодорожную сеть как скоростной коридор для расселения, случайно путешествуя в товарных вагонах из родных лесов к побережью.
Астрономы впервые напрямую связали основание гигантского джета с «тенью» первой «сфотографированной» сверхмассивной черной дыры M87*. Анализ данных, полученных с помощью Телескопа горизонта событий (EHT), позволил проследить, где именно формируется релятивистская струя и лучше понять механизмы ее возникновения.
Яркий надувной тюбинг, в народе прозванный «ватрушкой», стал символом зимнего отдыха. Он кажется удобным, мягким и потому — безопасным. Это ощущение обманчиво и ежегодно приводит к тысячам серьезных травм. В чем же кроется фундаментальная опасность этого популярного развлечения? На этот вопрос для нашего издания ответил Олег Рубан, кандидат технических наук, доцент кафедры физики РТУ МИРЭА, объяснив, почему законы физики превращают безобидный на вид тюбинг в неуправляемый снаряд.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
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