Plan Cosimo Bambi, badacza z Uniwersytetu Fudan w Chinach, wymaga znalezienia czarnej dziury w odległości nie większej niż 50 lat świetlnych oraz stworzenia nanokosmowców o wadze kilku gramów, napędzanych laserem, podobnych do tych zaproponowanych dziesięć lat temu przez Stephena Hawkinga.
Włoski kosmolog Cosimo Bambi (Florencja, 1980) nie lubi słowa „niemożliwe”. Twierdzi, że w historii osiągnięto naukowe przełomy, które kiedyś wydawały się niemożliwe, takie jak wykrycie fal grawitacyjnych: „Uważano, że są zbyt słabe, ale udało się to sto lat później. Myślano również, że nigdy nie zobaczymycienia czarnej dziury, a teraz mamy zdjęcia dwóch” – twierdzi naukowiec, który od 12 lat prowadzi badania na Uniwersytecie Fudan w Chinach.
Obecnie jest przekonany, że w ciągu kilku dziesięcioleci ludzkość może zrealizować, jeśli tylko się tego podejmie, misję naukową, która obecnie jest czystą fantazją: zbadanie czarnej dziury. „Technologia jeszcze nie istnieje, ale może powstać za 20 lub 30 lat” – twierdzi.
Jak wyjaśnia w artykule opublikowanym w czwartek w czasopiśmie iScience, jego propozycja polega na zaprojektowaniu międzygwiezdnej misji do pobliskiej czarnej dziury. Oczywiście nie da się tego zrobić za pomocą konwencjonalnego statku kosmicznego napędzanego paliwem chemicznym, który jest zbyt ciężki i powolny. Jednak możliwą alternatywą byłoby zaprojektowanie sondy, która jeszcze nie istnieje: niezwykle małych i lekkich nanokosmowców – ważących zaledwie kilka gramów – składających się z mikroczipa i fotonicznego żagla napędzanego laserami zainstalowanymi na Ziemi. Lasery te bombardowałyby żagiel fotonami, przyspieszając statek do prawie jednej trzeciej prędkości światła.
70-letnia podróż
Według obliczeń kosmologa, przy takich prędkościach mikrosonda potrzebowałaby około 70 lat, aby dotrzeć do czarnej dziury znajdującej się w odległości 20 lub 25 lat świetlnych. Zebrane dane potrzebowałyby kolejnych dwóch dekad, aby powrócić na Ziemię – sonda nie wraca, tylko wysyła dane. Zatem całkowity czas trwania misji wyniósłby 80 lub 100 lat.
Jest to ta sama koncepcja, którą Stephen Hawking zaproponował w 2016 roku dla misji Breakthrough Starshot, mającej na celu zbadanie układu Alfa Centauri za pomocą armii mikrosondażników wielkości chipu i sprawdzenie, czy na egzoplanetach najbliższych Ziemi istnieją ślady życia. „Byłyby to sondy tego samego typu. W rzeczywistości obecnie istnieje stosunkowo duża społeczność pracująca nad rozwojem tych nanosondaży, które moim zdaniem są najbardziej obiecującym typem sond dla przyszłych misji poza Układem Słonecznym” – zaznacza w e-mailu przesłanym do naszej redakcji.
Naukowiec podkreśla, że już teraz różne grupy naukowe pracują nad rozwojem tego typu nanosondaży, chociaż ani on, ani jego uniwersytet nie są zaangażowani w żadną z tych inicjatyw. Jako przykład podaje projekt Starlight (Uniwersytet Kalifornijski w Santa Barbara), sondę Interstellar (Uniwersytet Johna Hopkinsa i NASA), projekt Dragonfly (I4IS), Sundiver (NASA i inne ośrodki) oraz Gossamer Roadmap (ESA).
Jego zdaniem, jeśli misja ta zakończy się sukcesem, ta trwająca sto lat misja mogłaby dostarczyć na Ziemię dane o pobliskich czarnych dziurach, które całkowicie zmieniłyby nasze rozumienie ogólnej teorii względności i zasad fizyki.
Osiągnięcie tego nie będzie łatwe. Misja międzygwiezdna będzie musiała zmierzyć się z dwoma podstawowymi wyzwaniami. Pierwszym z nich będzie znalezienie czarnej dziury wystarczająco blisko, aby można ją było zbadać, a następnie opracowanie miniaturowych sond zdolnych wytrzymać taką podróż.
Aby misja statku kosmicznego do czarnej dziury mogła zostać uznana za misję międzygwiezdną, musiałaby ona odbyć się w odległości 20–25 lat świetlnych od Ziemi.
Najbliższe znane obecnie czarne dziury znajdują się znacznie dalej, Gaia BH1 znajduje się aż 1560 lat świetlnych od Ziemi, a w 2020 roku ogłoszono wykrycie czarnej dziury w odległości tysiąca lat świetlnych, w układzie o nazwie HR 6819.Układ, w którym znajduje się czarna dziura Gaia BH1, oddalony o 1560 lat świetlnych od ZiemiPanSTARRSWiedza na temat ewolucji gwiazd, twierdzi Bambi, sugeruje, że czarna dziura może czaić się zaledwie 20 lub 25 lat świetlnych od Ziemi, ale przyznaje, że jej znalezienie nie będzie łatwe. Ponieważ czarne dziury nie emitują ani nie odbijają światła, są praktycznie niewidoczne dla teleskopów, naukowcy wykrywają je i badają na podstawie ich wpływu na pobliskie gwiazdy lub zniekształcania światła.
Jednak nadzieją tego kosmologa są nowe metody wykrywania czarnych dziur, które są obecnie opracowywane. Biorąc to pod uwagę, uważa on za rozsądne, że w ciągu około dziesięciu lat uda się znaleźć czarną dziurę w takiej odległości lub nieco większej.
„Wraz ze wzrostem odległości rosną również wyzwania technologiczne, ale dopóki czarna dziura znajduje się w odległości 40-50 lat świetlnych, misja może zostać zrealizowana. Gdyby znajdowała się dalej niż 50 lat świetlnych, podróż byłaby nadal zbyt długa, nawet gdyby udało się zbudować sondy poruszające się z prędkością zbliżoną do prędkości światła” – argumentuje.
Po zlokalizowaniu celu należałoby zbudować i wysłać miniaturowe statki kosmiczne oraz zapewnić im wytrzymałość niezbędną do przetrwania podróży. Jak udałoby im się przetrwać w tak ekstremalnych warunkach? – pytamy. „Fakt, że pole grawitacyjne wokół czarnej dziury jest bardzo intensywne, nie stanowi problemu. To, co mogłoby zniszczyć sondę, to tak zwane efekty pływowe, co oznacza, że różne części sondy mogłyby odczuwać różne pola grawitacyjne. Mogłoby to zniszczyć samą sondę, ale jeśli sondy są małe, nie ma takiej możliwości” – wyjaśnia.Więcej informacji
„Aby wysłać dane z okolic czarnej dziury na Ziemię, potrzebna jest swego rodzaju antena, która musi być stosunkowo duża. Pomysł polega na posiadaniu statku-matki, który utrzymuje się w pewnej odległości od czarnej dziury, a za nim podążają miniaturowe statki kosmiczne, które mogą zbliżyć się do czarnej dziury. Statki te przekazywałyby dane do statku-matki, a ten (za pomocą anteny) mógłby następnie wysłać dane z powrotem na Ziemię” – proponuje.
„Rewolucja” w fizyceZdecydował się on na badania w tej dziedzinie, ponieważ uważa, że „czarne dziury są najlepszymi laboratoriami do testowania teorii względności Einsteina w ekstremalnych warunkach”. Gdyby statek mógł zbliżyć się do czarnej dziury, naukowcy mogliby przeprowadzić eksperymenty, aby odpowiedzieć na niektóre z najpilniejszych pytań fizyki. Czy czarna dziura naprawdę ma horyzont zdarzeń? Czy w pobliżu czarnej dziury zmieniają się prawa fizyki? Czy teoria ogólnej względności Einsteina sprawdza się w najbardziej ekstremalnych warunkach wszechświata?
Według Bambiego, gdyby udało się wysłać nanokosmiki do czarnej dziury i „zmierzyć odchylenia od przewidywań ogólnej teorii względności, byłaby to prawdziwa rewolucja w fizyce współczesnej”.
