Jest plan podróży do czarnej dziury. Potrzebujemy sondy wielkości znaczka pocztowego
Brzmi jak scenariusz z „Interstellar”, ale to czysta nauka. Powstał plan, który przynajmniej w teorii, pozwoliłby wysłać pierwszą w historii sondę w kierunku czarnej dziury.
Nie chodzi jednak o gigantyczny statek kosmiczny z załogą, a o urządzenie tak małe, że mogłoby zmieścić się na opuszku palca.
Plan jest prosty na papierze, ale piekielnie trudny w realizacji: najpierw trzeba znaleźć czarną dziurę, która znajduje się stosunkowo blisko Ziemi. Potem należy zbudować tzw. nanocraft, miniaturową sondę opartą na mikroukładzie scalonym, wystarczająco wytrzymałą, by przetrwać podróż w jeden z najbardziej ekstremalnych rejonów wszechświata.
Pomysłodawcą misji jest astrofizyk Cosimo Bambi z Uniwersytetu Fudan w Chinach, który wyniki swojego badania opublikował w prestiżowym czasopiśmie iScience.
Więcej na Spider's Web:
Sonda wielkości znaczka pocztowego
Nanostatek to nie jest całkiem nowy pomysł. Od lat mówi się o nich w kontekście programu Breakthrough Starshot, który zakłada wysłanie tysięcy maleńkich statków w kierunku najbliższych nam gwiazd w układzie Alfa Centauri. Takie nanostatki mają jedną ważną zaletę. Są ekstremalnie lekkie, a więc można je rozpędzić do zawrotnych prędkości przy stosunkowo niewielkim nakładzie energii.
Taka sonda mogłaby być wielkości znaczka pocztowego i ważyć zaledwie kilka gramów. Wyposażona w żagiel słoneczny zostałaby rozpędzona za pomocą precyzyjnych uderzeń lasera.
Wyobraźmy to sobie: w miejsce wielotonowych kolosów jak Voyager czy James Webb wysyłamy maleńkie, inteligentne mikrostatki, które mają jeden cel: dolecieć tam, gdzie nigdy wcześniej nie dotarł żaden obiekt stworzony przez człowieka.
Bambi nie ukrywa, że jego projekt jest „bardzo spekulatywny i ekstremalnie trudny do wykonania”, ale jednocześnie „nie jest całkowicie nierealny”.
Obecnie najbliższą Ziemi znaną czarną dziurą jest GAIA-BH1, odkryta we wrześniu 2022 r. i znajdująca się w odległości 478 pc (1560 lat świetlnych). Możemy jednak przypuszczać, że bliżej Ziemi znajduje się wiele nieznanych czarnych dziur. Na podstawie prostych obliczeń możemy oszacować, że najbliższa Ziemi czarna dziura może znajdować się zaledwie 20–25 lat świetlnych - twierdzi autor badania.
Jeśli czarna dziura znajduje się w odległości 20–25 lat świetlnych, a nanosonda może poruszać się z prędkością równą 1/3 prędkości światła, mogłaby dotrzeć do czarnej dziury w ciągu 60–75 lat, a otrzymanie wyników eksperymentów zajęłoby nam kolejne 20–25 lat, więc misja trwałaby w sumie około 80–100 lat.
Sto lat? Dla nas to kilka pokoleń. Przypomnijmy jednak, że potwierdzenie istnienia fal grawitacyjnych zajęło naukowcom ponad 100 lat od momentu, gdy przewidział je Einstein. W badaniach kosmosu to normalna skala czasu.
Po co lecieć do czarnej dziury?
Czarne dziury to jedne z największych zagadek współczesnej astrofizyki. Choć wiemy, że istnieją i potrafimy robić im „zdjęcia” (jak w słynnym obrazie czarnej dziury w galaktyce M87), to wciąż nie potrafimy bezpośrednio badać tego, co dzieje się w ich pobliżu.
Grawitacja w ich sąsiedztwie jest tak ekstremalna, że może ujawnić zjawiska niezgodne z ogólną teorią względności Einsteina. Problem w tym, że obecnie testy prowadzone są wyłącznie w „słabych” polach grawitacyjnych np. w obrębie Układu Słonecznego. Sonda wysłana bezpośrednio w pobliże horyzontu zdarzeń mogłaby dostarczyć danych, które przewrócą naszą wiedzę o fizyce do góry nogami.
Dane prosto z krawędzi wszechświata
Nanocraft w misji Bambiego nie miałby lądować ani wlatywać do czarnej dziury, lecz krążyć w jej pobliżu i przesyłać dane na Ziemię. Chodzi o „czyste” informacje o strukturze czasoprzestrzeni w strefach, gdzie grawitacja osiąga wartości niewyobrażalne dla codziennego doświadczenia.
Bambi przyznaje, że jego pomysł może być kontrowersyjny, ale "jeśli ludzkość kiedykolwiek chce wysłać sondę do czarnej dziury, dyskusję trzeba zacząć teraz".
