Астрофизики сосредоточили усилия на поиске новых методов проверки общей теории относительности, ведь даже несмотря на подтверждение этой теории через наблюдения гравитационных волн и изображения горизонта событий, исследователям необходимо получить еще более точные экспериментальные данные. Основной преградой является влияние космической среды и неизбежные упрощения в математических расчетах, поэтому ученые стремятся максимально приблизиться к черной дыре, чтобы изучить её непосредственно.
Об этом сообщает ProIT
Идея запуска сверхлегкого нанозонда к черной дыре
Известный астрофизик Бамби в публикации для журнала iScience предложил инновационную миссию: отправить к ближайшей к Земле черной дыре, которая, вероятно, расположена на расстоянии 20–25 световых лет, ультралегкий космический аппарат — «нанокрафт». Такой зонд будет иметь массу всего один грамм и будет оснащен лазерным парусом площадью 10 квадратных метров с встроенными микросхемами. Запланировано, что наземная лазерная установка сможет разогнать его до трети скорости света, а при увеличении мощности — и до 90% скорости света.
«Необходимо разработать сверхлегкие и устойчивые к лазерному излучению паруса, создать систему навигации без видимых ориентиров, а также способ передачи данных на огромные расстояния».
Обнаружение большинства черных дыр усложняется тем, что у них нет звездных компаньонов. Для их поиска ученые используют эффект гравитационного микролинзирования — когда черная дыра искажает свет удаленной звезды, или фиксируют слабое излучение, возникающее во время поглощения межзвездного газа. Процесс поиска подобных черных дыр может занять несколько лет и предполагает использование современных обсерваторий, в частности космического телескопа Джеймс Уэбб и радиообсерватории ALMA.
Три ключевых эксперимента и технологические вызовы
Продолжительность миссии будет определяться расстоянием до черной дыры и скоростью полета аппарата. Если «нанокрафт» достигнет трети скорости света, путешествие продлится примерно 60–75 лет, а передача полученных данных на Землю займет еще 20–25 лет. Разгон до 90% скорости света сократит общее время миссии до 40–45 лет. Для повышения надежности предлагается запускать два идентичных аппарата или один зонд с отделяемым модулем: один будет выполнять функции ретранслятора, а другой осуществит приближение к горизонту событий черной дыры.
Такой подход позволит провести три уникальных научных эксперимента: проверить метрику Керра (геометрическую модель пространства-времени около черной дыры), изучить неизменность фундаментальных физических констант и подтвердить существование самого горизонта событий. В то же время реализация миссии сталкивается с рядом сложных вызовов, среди которых — создание устойчивых к лазерному излучению парусов, разработка эффективной навигации в пространстве без четких ориентиров, а также обеспечение передачи данных на сверхдальние расстояния. Дополнительно потребуется внедрить технологию для коррекции траектории аппарата, чтобы он мог выходить на орбиту невидимого космического объекта.
Сейчас технологии для создания «нанокрафта» разрабатываются в рамках инициативы Breakthrough Starshot. Однако полная реализация проекта вместе со строительством сверхмощного лазера может стоить триллионы евро. Сам Бамби подчеркивает, что такие технологии появятся не раньше, чем через несколько десятилетий, но это откроет человечеству возможность изучать фундаментальные законы природы в самых экстремальных условиях у «сердца» черной дыры.