Космолог из шанхайского университета представил концепт космической миссии, способной долететь до ближайшей черной дыры за время жизни человека. Для этого наночип с парусом надо разогнать лазером до трети скорости света, говорится в исследовании, опубликованном в журнале iScience.
Черные дыры, релятивистские объекты, предсказанные Общей теорией относительности — до сих пор формально считаются гипотетическими объектами во Вселенной. Несмотря на то, что их наличие выдает целый ряд различных астрофизических эффектов, они не были напрямую исследованы учеными в непосредственной близости.
Космолог Козимо Бамби из Фуданьского университета в Шанхае опубликовал проект миниатюрного космолета, способного позволить человечеству в обозримом будущем добраться до ближайшей к нам черной дыры и исследовать ее.
По его словам, задача упирается в два вопроса. Первый — найти ближайшую от земли черную дыру. Известно, что ближайшая от нас сверхмассивная черная дыра находится в центре нашей галактики, расстояние до нее порядка 27 тыс. световых лет.
На данный момент ближайшей от Земли известной черной дырой звездной массы является открытая в сентябре 2022 года GAIA-BH1, которая находится на расстоянии 1560 световых лет. «Однако, мы можем ожидать, что остается множество неизвестных черных дыр ближе к Земле. Из простых расчетов мы можем оценить, что ближайшая к Земле черная дыра может находиться на расстоянии всего 20-25 световых лет», — говорится в исследовании.
«Появились новые техники обнаружения черных дыр. Я думаю, разумно ожидать, что мы обнаружим ближайшую к нам в течение десятилетия», — считает Бамби.
Главный вопрос, на который отвечает Бамби — на чем лететь. Традиционные химические двигатели на ракетном топливе не позволят достичь высоких скоростей. Он считает, что предпочтение надо отдать наноаппаратам, состоящим из микрочипа и легкого паруса. Мощный лазерный луч, направленный на парус с Земли, может разогнать наноаппарат до трети скорости света, показали расчеты.
Основная нерешенная пока проблема — как создать лазер необходимой мощности. «Главный вопрос — стоимость. С современными технологиями стоимость массива лазеров составит порядка триллиона евро, это явно превышает бюджет любого научного эксперимента. Но, учитывая, что цена каждого когерентного ватта сокращается вдвое каждые 4 года, стоимость массива лазеров может за 30 лет достичь 1 млрд евро, что будет сравнимо со стоимостью современных крупных космических миссий», — говорится в исследовании.
Таким образом отправленный к ближайшей дыре аппарат сможет долететь до нее примерно за 70 лет, еще порядка 20 лет будет затрачено на исследование самой дыры и отправку полученных данных на Землю — продолжительность такой миссии составит 80-100 лет.
В окрестностях черной дыры аппарат мог бы попытаться ответить на некоторые важные вопросы в астрофизике — имеет ли черная дыра в действительности так называемый горизонт событий, нарушаются ли известные законы физики вблизи окрестностей черной дыры и другие.
«Это может звучать, как научная фантастика. Но люди говорили, что мы никогда не сможем детектировать гравитационные волны, ведь они слишком слабы. Через 100 лет мы их открыли. Люди думали, что мы никогда не увидим тень черной дыры. Сейчас, спустя 50 лет, у нас есть изображениях двух», — пояснил космолог.
Павел Котляр