Επιστήμη

Τα ελαφριά πανιά και τα σουπερνόβα μπορούν να μας βοηθήσουν να φτάσουμε στην ταχύτητα του φωτός

Τα ελαφριά πανιά και τα σουπερνόβα μπορούν να μας βοηθήσουν να φτάσουμε στην ταχύτητα του φωτός

Για μια στιγμή, φανταστείτε να στέκεστε σε διαστημόπλοιο, σε βαθύ διάστημα. Στο πίσω μέρος του πλοίου - μέσα από ένα σκιερό, σκοτεινό παράθυρο - είναι μια εκπληκτική θέα μιας εκτεταμένης, φωτεινής, μπλε αυτοκτονίας σφαίρας φωτός. Αν δεν ήταν το παχύ γυαλί που εμποδίζει την υπεριώδη ακτινοβολία της θύρας προβολής, κάθε ανοιχτό μάτι θα ήταν τυφλό από ό, τι υπάρχει στο κατάστημα. Το λεπτό φως του ξυραφιού πλέει το μέγεθος των ουρανοξυστών που ξετυλίγονται αργά από το κύτος, από τη μία προς την κάθε πλευρά, σαν φτερά ενός τερατώδους, μηχανικού σκώρου. Καθώς απλώνονται, τα αστέρια μπροστά παραχωρούν, και φαίνεται να κινούνται - αργά στην αρχή, όπως οι δορυφόροι στον μεσάνυχτο ουρανό - καθώς ένα νέο και απερίγραπτο αίσθημα κίνησης κρατά. Οι άγνωστοι αστερισμοί φαίνεται να συστρέφονται και να επιταχύνονται, πιο γρήγορα και πιο γρήγορα. Η έξοδος μπροστά, πέρα ​​από το βαθύ μαύρο κενό χώρο, είναι μια απαλή μπλε κουκκίδα. Δέκα εκατομμύρια χρόνια στην παραγωγή, η Betelgeuse πήγε επιτέλους σουπερνόβα και σερφάρουμε στην κορυφή του φωτός, στο δρόμο προς τη Γη.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΑΣΤΕΡΙ ΓΙΑ ΝΑ ΕΜΠΕΙΡΙΖΕΤΕ ΥΠΕΡΝΟΒΑ;

Σέρφινγκ σουπερνόβα με το Avi Loeb του Χάρβαρντ

Αυτή η σκηνή μπορεί να ακούγεται σαν επιστημονική φαντασία, αλλά - λόγω του χρόνου που χρειάζεται για να διασχίσει το φως ο γαλαξίας - ένας άλλος πολιτισμός θα μπορούσε να κάνει σερφ το κύμα της Betelgeuse που πηγαίνει σουπερνόβα, πάνω από 600 έτη φωτός μακριά.

Σε έναΕπιστημονικός ΑμερικανόςΤο Op-Ed με τίτλο "Surfing a Supernova", ο καθηγητής Avi Loeb, πρόεδρος του τμήματος αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, έγραψε ότι τα ελαφριά πανιά με βάρος μικρότερο από μισό γραμμάριο ανά τετραγωνικό μέτρο μπορούν πραγματικά να επιτύχουν φώτα ταχύτητας - ακόμα κι αν το πλοίο που τους συνδέεται βρίσκεται εκατό φορές πιο μακριά από την έκρηξη σουπερνόβα από τη Γη από τον Ήλιο.

Ο Ήλιος μας μπορεί μόλις να ωθήσει τα ελαφριά πανιά - με μεγάλη προσπάθεια - στο ένα χιλιοστό της ταχύτητας του φωτός. Αλλά οι σουπερνόβα έχουν φωτεινότητα ισοδύναμη με ένα δισεκατομμύριο Ήλιους που λάμπουν για έναν ολόκληρο μήνα.

Φυσικά, υπάρχουν μερικοί τρόποι γύρω από τη σχετικά αδύναμη ώθηση του Ήλιου. Τα ισχυρά λέιζερ μπορούν να ασκήσουν μια δύναμη πολύ πιο αποτελεσματικά από τον Ήλιο. Το Breakthrough Starshot, οι επιστήμονες και οι επενδυτές ενός έργου ελπίζουν ότι μπορούν να φτάσουν μερικά δέκατα της ταχύτητας του φωτός πυροβολώντας μια δέσμη λέιζερ σε ένα ελαφρύ πανί για λίγα λεπτά, μπορεί να επιτύχουν 10 gigawatts μεταφοράς ισχύος ανά τετραγωνικό μέτρο - 10 εκατομμύρια φορές πιο φωτεινά από το καθαρό γαλάζιο ουρανό της Γης.

Αλλά είναι δύσκολο να εξασφαλιστούν οι σημαντικές επενδύσεις που απαιτούνται για την υποστήριξη της τεράστιας υποδομής που απαιτείται για τη δημιουργία ελαφρών κυμάτων αυτού του μεγέθους. Επιπλέον, θα πρέπει να διασφαλίσουμε ότι όλα τα κύματα φωτός προσαρμόζονται στην ίδια, παράλληλη κατεύθυνση (για μεγιστοποίηση της δύναμης).

Ο χρόνος και η θέση είναι βασικά

Εάν υπάρχει ένας άλλος πολιτισμός στη γειτονιά της Betelgeuse ή της Eta Carinae, τίποτα δεν τους εμποδίζει να εγκατασταθούν στη βέλτιστη θέση, να ανοίξουν τα ελαφριά πανιά τους και να περιμένουν τη δυναμική έκρηξη του μυαλού που ξεκινά με την ταχύτητα του φωτός, σε ένα χαμηλό, χαμηλό κόστος.

Είναι περίεργο να φανταστεί κανείς την προετοιμασία πίσω από ένα τέτοιο κατόρθωμα. Οι σουπερνόβες δεν έρχονται καθημερινά, ούτε ακόμη και κατά τη διάρκεια ζωής ενός ολόκληρου πολιτισμού. Τα γιγαντιαία αστέρια που παράγουν μια σουπερνόβα ζουν για εκατομμύρια χρόνια και είναι εξαιρετικά δύσκολο να προβλεφθεί πότε ακριβώς θα φυσήξουν. Η Eta Carinae - ένα άλλο γιγαντιαίο αστέρι που πλησιάζει το θάνατο - έχει διάρκεια ζωής αρκετά εκατομμύρια χρόνια. Η Κίνα έχει τη μεγαλύτερη συνεχή καταγεγραμμένη ιστορία στον κόσμο, αλλά είναι μόλις 3.500 ετών. Για τις σουπερνόβες, η κλίμακα για χρόνια είναι εκατομμύρια.

Ο θάνατος των αστεριών και των πολιτισμών είναι και οι δύο δύσκολο να προβλεφθούν με απόλυτη ακρίβεια, αλλά μόνο ένας έχει ένα οριστικό, τελικό συμπέρασμα. Μέχρι το αστέρι να βγει με ένα χτύπημα, τα ελαφριά πανιά μπορούν να μετακινηθούν σε θέση εκτόξευσης με συνηθισμένους χημικούς πυραύλους. Αλλά με το συμβατικό προωθητικό, θα χρειαστούν εκατομμύρια χρόνια για να διασχίσουμε το μοριακό νέφος που γέννησε το αστέρι που πεθαίνει.

Επιπλέον, δεδομένου ότι ο προσανατολισμός ενός ελαφρού πανιού σε σχέση με το αστέρι θα καθορίσει την τροχιά του πανιού - ακριβώς μακριά από το κέντρο της έκρηξης - το πλήρωμα του σκάφους πρέπει να βεβαιωθεί ότι βρίσκεται στη σωστή πλευρά του καταδικασμένου αστεριού, ή θα βρεθούν να κινούνται πολύ γρήγορα σε λάθος κατεύθυνση.

Το τέχνασμα για την αντιμετώπιση του κύματος

Ανοίξτε τα πανιά πολύ νωρίς και το πλήρωμα κινδυνεύει να απομακρυνθεί από το έντονο φως του αστεριού πριν από την πραγματική έκρηξη. Αυτό θα τους απομακρύνει από το αστέρι πριν το πλοίο τους έχει την ευκαιρία να απορροφήσει την πλήρη επιτάχυνση. Επιπλέον, τα πανιά πρέπει επίσης να είναι πολύ ανακλαστικά, αλλιώς θα απορροφήσουν πάρα πολύ θερμότητα και θα θέσουν σε κίνδυνο το πλήρωμα.

Μόλις πιάσουν τα πανιά το κοσμικό κύμα, το πλήρωμα ελπίζει καλύτερα να έχουν καταγράψει μια πορεία καθαρή από συντρίμμια, επειδή, με την ταχύτητα του φωτός, μια σύγκρουση με ακόμη και μια δεκάρα θα έκανε ένα προηγμένο σιδηροδρομικό όπλο να φαίνεται σαν σφεντόνα, σε σύγκριση.

Αστέρια όπως η Eta Carinae και η Betelgeuse - και τα δύο γιγάντια κοσμικά βαρέλια σε σκόνη - θα μπορούσαν επίσης να καταρρεύσουν σε μαύρες τρύπες, δημιουργώντας ισχυρές ακτίνες θανατηφόρου ακτινοβολίας, τις οποίες οι αστρονόμοι παρατηρούν από μακριά ως εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Εάν ένα ελαφρύ πανί βρισκόταν στο μονοπάτι μιας τέτοιας δέσμης κατά τη στιγμή της έκρηξης, θα λάβει σημαντική αύξηση της ταχύτητας, αρκετά υψηλή ώστε να επιτύχει έναν σχετικιστικό παράγοντα Lorentz χίλια. Σε αυτήν την ταχύτητα, ένα ελαφρύ πανί μπορεί να διασχίσει ολόκληρο τον γαλαξία του Γαλαξία σε λιγότερο από ένα χρόνο ζωής του ανθρώπου, μετρούμενο από το χρονικό τους πλαίσιο.

Φυσικά, σε όσους βρίσκονται στο διαστημικό σκάφος, το σχετικό πέρασμα του χρόνου στη Γη θα επιταχύνθηκε δραστικά, αφήνοντας σε όλους τους ανθρώπους το πλήρωμα να μπορούσαν να πουν για το εκπληκτικό ταξίδι τους πολύ καιρό, και την αρχαία ιστορία, όταν επέστρεψαν από το Betelgeuse.

Δεδομένου ότι οι σουπερνόβα έχουν μια καταπληκτική πιθανή χρησιμότητα για την πρόωση, τεράστια αστέρια όπως η Betelgeuse - και τα εκπληκτικά, νεφελώδη υπολείμματά τους - θα μπορούσαν να είναι σπουδαίοι υποψήφιοι για την Αναζήτηση Εξωγήινης Νοημοσύνης (SETI). Ένα μοναδικό ελαφρύ πανί κοντά σε μια επικείμενη έκρηξη σουπερνόβα θα ήταν πολύ αχνό για παρακολούθηση. Ωστόσο, σύμφωνα με τον Loeb, τα συνολικά σοκ τόξου πολλών πανιών, και τα σήματα επικοινωνίας μεταξύ όσων τους οδηγούν, μπορεί να είναι ανιχνεύσιμα με την τρέχουσα τεχνολογία τηλεσκοπίου.

Η Betelgeuse απέχει περισσότερο από 600 έτη φωτός, πράγμα που σημαίνει ότι θα μπορούσε να εκραγεί ανά πάσα στιγμή και να στείλει το λαμπρό φως του. Αλλά μια ερώτηση φάνηκε να ξεφεύγει από το Op-Ed του Loeb: αν χρειαστεί μια σουπερνόβα για να επιταχύνει επιτυχώς ένα ελαφρύ πανί στην ταχύτητα του φωτός, αναρωτιέται τι θα μπορούσε να επιβραδύνει με ασφάλεια το υποθετικό σκάφος μας εγκαίρως για μια ήπια εκτόξευση, πίσω στη Γη.


Δες το βίντεο: Pick a Card Θα γίνει επανασύνδεση?Nickolas Tarot (Σεπτέμβριος 2021).