Звучит как научная фантастика: космический корабль весом не больше скрепки, приводимый в движение лазерным лучом и мчащийся сквозь космос со скоростью света к чёрной дыре, чтобы исследовать саму ткань пространства и времени и проверить законы физики. Но для астрофизика и эксперта по чёрным дырам Козимо Бамби эта идея кажется такой уж сказочной.
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.
«Сейчас у нас нет такой технологии, — говорит автор исследования Козимо Бамби из Фуданьского университета в Китае. — Но через 20 или 30 лет она может появиться». Успех миссии зависит от решения двух ключевых задач: поиска чёрной дыры, расположенной достаточно близко к цели, и разработки зондов, способных выдержать такое путешествие.
Предыдущие знания о том, как эволюционируют звёзды, позволяют предположить, что всего в 20–25 световых годах от Земли может скрываться чёрная дыра, но найти её будет непросто. Поскольку чёрные дыры не излучают и не отражают свет, они практически невидимы для телескопов. Учёные обнаруживают и изучают их по тому, как они влияют на близлежащие звёзды или искажают свет.
«Появились новые методы обнаружения чёрных дыр, — говорит Бамби. — Разумно предположить, что в течение следующего десятилетия мы сможем найти одну из них поблизости».
После того как цель определена, возникает следующая проблема — как до неё добраться. Традиционные космические корабли, работающие на химическом топливе, слишком громоздкие и медленные, чтобы совершить такое путешествие. Бамби считает, что нанокорабли — зонды размером с грамм, состоящие из микрочипа и светового паруса, — могут стать решением проблемы. Лазеры на Земле будут воздействовать на парус фотонами, ускоряя корабль до трети скорости света.
При такой скорости аппарат сможет добраться до чёрной дыры, находящейся на расстоянии от 20 до 25 световых лет, примерно за 70 лет. На сбор данных и их доставку на Землю уйдёт ещё два десятилетия, так что общая продолжительность миссии составит от 80 до 100 лет.
Как только аппарат приблизится к чёрной дыре, исследователи смогут провести эксперименты, чтобы ответить на некоторые из самых актуальных вопросов в физике. Действительно ли у чёрной дыры есть горизонт событий — граница, за которой даже свет не может преодолеть гравитационное притяжение? Меняются ли законы физики вблизи чёрной дыры? Сохраняет ли общая теория относительности Эйнштейна свою актуальность в самых экстремальных условиях Вселенной?
Бамби отмечает, что одни только лазеры сегодня обошлись бы примерно в триллион евро, а технологии для создания нанокорабля пока не существует. Но через 30 лет затраты могут снизиться, а технологии воплотят эти смелые идеи.
«Это может показаться безумием и в каком-то смысле ближе к научной фантастике, — говорит Бамби. — Но люди говорили, что мы никогда не обнаружим гравитационные волны, потому что они слишком слабые. Мы сделали это — спустя 100 лет. Люди думали, что мы никогда не увидим тени чёрных дыр. Теперь, спустя 50 лет, у нас есть изображения двух из них».
[Фото: ru.123rf.com]
