Ši vizualizacija parodo dvi susiliejančias juodąsias skyles, kurių didelis greitis galėtų paskatinti aplink jas svyruoti lazerio šviesai.
(Vaizdas: © NASA „Goddard“ kosminių skrydžių centras)
Ateities erdvėlaiviai galėtų naudoti juodąsias skylutes kaip galingas paleidimo padėklas žvaigždėms tyrinėti.
Naujas tyrimas numato šaudyti lazerio pluoštus, kurie būtų kreivai aplink juodąją skylę ir gautų papildomos energijos, kad padėtų erdvėlaiviui priartėti prie šviesos greičio. Astronomai galėtų ieškoti požymių, rodančių, kad ateivių civilizacijos naudoja tokį „halogeną“, nes tyrimas jį dubliuoja, pamatydamas, ar juodųjų skylių poros susilieja dažniau, nei tikėtasi.
Tyrimo autorius Davidas Kippingas, Niujorko Kolumbijos universiteto astrofizikas, sugalvojo „halo“ variklio idėją per tai, ką jis vadina „žaidėjų mąstysena“.
„Kartais kompiuteriniame žaidime jūs galite rasti„ išnaudojimą “, įsilaužimą, kuris leidžia jums padaryti tai, kas užvaldyta, o tai priešingu atveju būtų uždrausta žaidimo taisyklėmis“, - „Space.com“ pasakojo Kippingas. "Šiuo atveju žaidimas yra fizinis pasaulis, ir aš bandžiau galvoti apie išnaudojimus, kurie leistų civilizacijai pasiekti relativistinį skrydį pirmyn ir atgal per galaktiką be didelių energijos sąnaudų, kurias naiviai gali prisiimti".
Pagrindinis iššūkis naudojant raketas skraidyti kosmose yra tas raketinį kurą jie nešiojasi su savimi turi masę. Tolimose kelionėse reikia daug raketinio kuro, todėl raketos tampa sunkios, o tai, savo ruožtu, reikalauja daugiau raketinio kuro, todėl raketos tampa dar sunkesnės ir pan. Kuo didesnė raketa, tuo problema blogėja.
Užuot nešęs raketinį varomąjį variklį, erdvėlaiviai, turintys veidrodinius bures, galėtų pasikliauti lazeriais, kad pastumtų juos į išorę. 100 milijonų dolerių Proveržis „Starshot“ iniciatyva, paskelbta 2016 m., planuoja panaudoti galingus lazerius, siekdama iki 20 procentų šviesos greičio išstumti erdvėlaivių spiečius į Alfa Kentaurą - artimiausią žvaigždžių sistemą mums.
Erdvėlaivis, kurį nori paleisti „Breakthrough Starshot“, yra tik maždaug mikroschemos dydžio. Siekdamas pagreitinti didesnius erdvėlaivius iki reliatyvistinio greičio - iki nemažos šviesos greičio dalies - Kippingas siekė gravitacijos pagalbos.
Erdvėlaivis dabar reguliariai naudoja „stropinius manevrus“, kurių metu kūno, pavyzdžiui, planetos ar mėnulio, sunkumas varo laivus per kosmosą ir padidina jų greitį. 1963 m. Garsus fizikas Freemanas Dysonas pasiūlė, kad bet kokio dydžio kosminiai laivai galėtų pasikliauti manevromis aplink kompaktiškas baltųjų nykštukų ar neutroninių žvaigždžių poras, kad galėtų skristi relativistiniu greičiu. (Dysonas sugalvojo, kas tapo žinoma kaip Dysono sfera, megastruktūra, apimanti žvaigždę, kad sugautų kuo daugiau savo energijos, kad padėtų pažengusiai civilizacijai.)
Tačiau „Dyson timpa“ rizikuoja sugadinti erdvėlaivį per dideles gravitacines jėgas ir pavojingą spinduliuotę iš tų negyvų žvaigždžių porų. Vietoj to, Kippingas siūlo, kad gravitacija galėtų padėti erdvėlaiviams, padidindama lazerio spindulių, išmetamų į juodųjų skylių kraštus, energiją.
Juodosios skylės turi tokius galingus gravitacinius laukus, kad niekas negali jų išvengti, kai tik jis tampa pakankamai arti, net nėra šviesos. Jų gravitaciniai laukai taip pat gali iškreipti šviesos fotonų, kurie nepatenka į skyles, kelius.
1993 m. Fizikas Markas Stuckey pasiūlė, kad juodoji skylė iš principo galėtų veikti kaip „gravitacinis veidrodis“, nes juodosios skylės gravitacija galėtų paversti fotoną aplink jį taip, kad jis skristų atgal prie jo ištakų. Kipping apskaičiavo, kad jei juodoji skylė judėtų fotono šaltinio link, „bumerango fotonas“ praleistų dalį juodosios skylės energijos.
Pasinaudodamas tuo, ką jis pavadino „halogeno pavara“ - pavadintas šviesos žiedu, kurį sukuria aplink juodąją skylę - Kippingas nustatė, kad net kosminiai laivai su Jupiterio mase gali pasiekti reliatyvistinį greitį. „Civilizacija galėtų išnaudoti juodąsias skyles kaip galaktikos taškus“, - rašė jis Studija priimtas Didžiosios Britanijos tarpplanetinės visuomenės žurnale ir išsamiai aprašytas internete vasario 28 d. arXiv priešspausdinimo serveryje.
Kuo greičiau juodoji skylė juda, tuo daugiau energijos „halo“ pavara galėtų pasisemti iš jos. Iš esmės Kippingas prieš susijungimą daugiausia dėmesio skyrė juodųjų skylių, besisukančių viena prieš kitą, poroms.
Astronomai galėtų ieškoti požymių, kad ateivių civilizacijos išnaudoja juodųjų skylių poras kelionei tokiu varikliu. Pavyzdžiui, halogeninės pavaros efektyviai pavogtų energiją iš tokių dvejetainės juodųjų skylių sistemos, padidindamas greitį, kuriuo juodųjų skylių poros susilieja aukščiau to, ką būtų galima tikėtis pamatyti natūraliai, sakė Kippingas.
Jo išvados buvo pagrįstos porų juodųjų skylių, skriejančių aplink viena kitą reliatyvizmo greičiu, paskatinimu. Nors Paukščių Take yra apytiksliai 10 milijonų juodųjų skylių porų, Kippingas pažymėjo, kad nedaugelis iš tų, kurie ilgą laiką orbitavosi reliatyvistiniu greičiu, nes jie gana greitai susijungs.
Vis dėlto jis pažymėjo, kad atskirtos, besisukančios juodosios skylės taip pat gali paleisti halogeninius variklius reliatyvistiniu greičiu ", ir mes jau žinome apie daugybę reliatyvistinių, besisukančių supermasyvių juodųjų skylių pavyzdžių".
Pagrindinis „halo“ pavaros trūkumas būtų tas, kad „reikia važiuoti iki artimiausios juodosios skylės“, - teigė Kippingas. "Tai panašu į vienkartinės rinkliavos sumokėjimą už važiavimą greitkelio sistema. Norėdami pasiekti artimiausią prieigos tašką, turite sumokėti šiek tiek energijos, tačiau po to galėsite važiuoti nemokamai tol, kol norite."
Halo pavara veikia tik arti juodosios skylės, maždaug nuo penkių iki 50 kartų didesnės už juodosios skylės skersmenį. „Štai kodėl pirmiausia turite nuvykti į artimiausią juodąją skylę ir [kodėl] negalite to tiesiog padaryti šviesmečių erdvėje“, - teigė Kippingas. „Vis dar pirmiausia reikia priemonių, leidžiančių nuvykti į šalia esančias žvaigždes, kad būtų galima važiuoti greitkelių sistema.
„Jei norime pasiekti reliatyvistinį skrydį, reikalingas milžiniškas energijos lygis, nesvarbu, kokią varomąją sistemą naudosite“, - pridūrė jis. „Vienas iš būdų tai išvengti yra astronominius objektus naudoti kaip energijos šaltinį, nes jie turi tiesioginę galią astronominiai energijos lygiai jų viduje. Šiuo atveju juodosios skylės dvejetainis iš esmės yra milžiniška baterija, laukianti, kol mes ją paliesime. Idėja yra dirbti su gamta, o ne prieš ją “.
Kippingas dabar nagrinėja kitų astronominių sistemų panaudojimo reliatyvizmo skrydžiui būdus. Tokie metodai „gali būti ne tokie veiksmingi ar greiti kaip„ halo-drive “metodas, tačiau šios sistemos turi dideles energijos atsargas, reikalingas šioms kelionėms“, - teigė Kippingas.
- Kataklizmo medžiotojai: dvigubų juodų skylių paieška
- Dvigubi juodosios skylės susidūrimai, pastebėti gravitacinių bangų detektorių
- Lazerinis varymas: laukinė idėja gali pagaliau sužibėti
