Представить себе это кажется нереальным: крошечный космический корабль, весом всего лишь как скрепка, который движется благодаря лазерному лучу и стремительно несется к черной дыре, чтобы изучить структуру пространства и времени и проверить фундаментальные физические законы. Однако для астрофизика и специалиста по черным дырам Козимо Бамби эта концепция представляется слишком фантастической.
В статье, опубликованной в журнале iScience, Бамби описывает план по превращению этого межзвёздного путешествия к чёрной дыре в реальность. В случае успеха эта миссия, рассчитанная на столетие, может принести данные о близлежащих чёрных дырах, которые полностью изменят наше понимание общей теории относительности и законов физики.
«В настоящее время подобной технологии у нас отсутствует», — отмечает Козимо Бамби, автор исследования из Фуданьского университета в Китае. По его мнению, она может быть разработана через 20 или 30 лет. Реализация миссии требует решения двух важных задач: обнаружение чёрной дыры, находящейся на подходящем расстоянии от объекта исследования, и создание зондов, способных перенестись через такое путешествие.
Имеющиеся представления об эволюции звёзд позволяют предположить, что в пределах 20–25 световых лет от Земли может существовать чёрная дыра, однако её обнаружение представляет собой сложную задачу. Чёрные дыры не излучают и не отражают свет, что делает их практически невидимыми для телескопов. Их поиск и изучение основываются на наблюдении за влиянием, которое они оказывают на находящиеся рядом звёзды, или за искажениями света, которые они создают.
«Бамби отмечает появление новых способов выявления чёрных дыр. По его мнению, в ближайшие десять лет существует реальная возможность обнаружения одной из них неподалёку».
Определившись с целью, перед исследователями встает вопрос о способе её достижения. Традиционные космические корабли, использующие химическое топливо, характеризуются большими размерами и низкой скоростью, что делает их непригодными для подобного путешествия. По мнению Бамби, решение может заключаться в использовании нанокорабелей – зондов, масса которых составляет всего грамм, и включающих в себя микрочип и световой парус. Для ускорения корабля до трети скорости света лазеры, расположенные на Земле, будут направлять на парус поток фотонов.
Благодаря такой скорости, аппарат сможет достичь чёрной дыры, расположенной на расстоянии 20-25 световых лет, приблизительно за 70 лет. Дополнительные 20 лет потребуются на сбор данных и их передачу на Землю, что в сумме сделает продолжительность миссии от 80 до 100 лет.
При приближении аппарата к чёрной дыре, учёные получат возможность провести исследования, которые помогут ответить на ряд ключевых вопросов в физике. Существует ли горизонт событий — граница, после пересечения которой даже свет не может вырваться из гравитационного поля? Подвергаются ли изменения физические законы вблизи чёрной дыры? Остаётся ли общая теория относительности Эйнштейна верным описанием в самых экстремальных условиях Вселенной?
По мнению Бамби, только лазерные системы на сегодняшний день потребовали бы затрат в пределах триллиона евро, а необходимые для создания нанокорабля технологии ещё не разработаны. Однако, через три десятилетия расходы могут уменьшиться, и эти амбициозные идеи получат воплощение благодаря развитию технологий.
«Это может показаться невероятным и в определенной степени напоминать научную фантастику, — отмечает Бамби. — Когда-то говорили, что обнаружить гравитационные волны невозможно из-за их крайней слабости. Тем не менее, нам это удалось спустя столетие. Люди также полагали, что мы никогда не сможем увидеть тени черных дыр. И теперь, спустя полвека, у нас есть их изображения».
[Фото: ru.123rf.com]