Vrtljive črne luknje bi lahko naredile hipersvem potovanje končno znotraj dosega

Eden od najbolj cenjenih scenarijev znanstvene fantastike uporablja črno luknjo kot portal v drugo dimenzijo ali čas ali vesolje. Ta fantazija je morda bližje realnosti, kot si je mislila.

Črne luknje so morda najbolj skrivnostni predmeti v vesolju. So posledica gravitacijske zmečkanosti umirajoče zvezde brez meja, ki vodi do oblikovanja prave singularnosti - kar se zgodi, ko se celotna zvezda stisne do ene točke in dobi predmet z neskončno gostoto. Ta gosta in vroča singularnost udari luknjo v tkivo prostor-časa samega, kar odpira priložnost za potovanje s hiperprostorjem. To je kratko rezanje skozi prostor, ki omogoča potovanje po kozmičnih razdaljah v kratkem času.

Glej tudi: Ali je hipersvemir čista znanstvena fantastika? Ne, če izgledate trdno v teoriji nizov

Raziskovalci so pred tem mislili, da bi morala vsaka vesoljska naprava, ki želi uporabiti črno luknjo kot portal te vrste, računati na naravo v najslabšem. Vroča in gosta singularnost bi povzročila, da bi vesoljsko plovilo utrpelo zaporedje vse bolj neprijetnega raztezanja plimovanja in stiskanja, preden bi se popolnoma izparilo.

Letenje skozi črno luknjo

Moja ekipa na Univerzi Massachusetts Dartmouth in kolega na Georgia Gwinnett Collegeu sta pokazala, da vse črne luknje niso enake. Če je črna luknja, kot je Strelec A *, ki se nahaja v središču naše lastne galaksije, velika in se vrti, potem se pogled na vesoljsko plovilo dramatično spremeni. To je zato, ker je edinstvenost, s katero bi se moralo spopadati vesoljsko plovilo, zelo nežen in bi lahko omogočil zelo miren prehod.

Razlog za to je, da je relevantna singularnost znotraj vrtljive črne luknje tehnično "šibka" in zato ne poškoduje predmetov, ki z njo delujejo. Sprva se zdi to dejstvo protislovno. Lahko pa se zdi, da je to analogno skupni izkušnji hitrega prehoda prsta skozi svečo blizu 2.000 stopinjskega plamena, ne da bi se opekla.

S kolegico Liorjem Burkom smo raziskovali fiziko črnih lukenj že več kot dve desetletji. Leta 2016 sem doktoriral študentka, Caroline Mallary, navdihnjena od uspešnega filma Christopherja Nolana Medzvezdna se je odločil preizkusiti, ali bi lahko Cooper (lik Matthewa McConaugheyja) preživel svoj padec globoko v Gargantua - izmišljeno, supermasivno, hitro vrtljivo črno luknjo, ki je približno 100 milijonov več mase našega sonca. Medzvezdna je temeljil na knjigi, ki jo je napisal nobelov nagrajeni astrofizik Kip Thorne in fizične lastnosti Gargantue so osrednjega pomena za zaplet tega hollywoodskega filma.

Na podlagi dela, ki ga je opravil fizik Amos Ori dve desetletji prej in oborožen s svojimi močnimi računalniškimi veščinami, je Mallary zgradil računalniški model, ki bi zajel večino bistvenih fizičnih učinkov na vesoljsko plovilo ali kateri koli velik predmet, ki je padel v veliko, rotacijsko črno luknja kot Strelec A *.

Niti Bumpy Ride?

Ugotovila je, da v vseh pogojih objekt, ki pade v vrtečo se črno luknjo, ne bi doživel neskončno velikih učinkov ob prehodu skozi tako imenovano notranjo singularnost odprtine. To je edinstvenost, da se objekt, ki vstopa v vrtečo se črno luknjo, ne more okrog ali izogniti. Ne samo, da so lahko v pravih okoliščinah ti učinki zanemarljivo majhni, kar omogoča precej udoben prehod skozi singularnost. Dejstvo je, da sploh ne more biti opaznih učinkov na padajoči predmet. To povečuje izvedljivost uporabe velikih, rotirajočih črnih lukenj kot portalov za potovanje s hiperprostorjem.

Mallary je odkril tudi funkcijo, ki še ni bila v celoti ocenjena: dejstvo, da bi učinki singularnosti v kontekstu vrteče se črne luknje povzročili hitro naraščajoče cikle raztezanja in stiskanja na vesoljsko plovilo. Toda za zelo velike črne luknje, kot je Gargantua, bi bila moč tega učinka zelo majhna. Torej, vesoljsko plovilo in vsi posamezniki na krovu ga ne bi zaznali.

Bistvenega pomena je, da se ti učinki ne povečajo brez omejitev; v resnici ostanejo končni, čeprav napetosti na vesoljskem plovilu rastejo neomejeno, ko se približa črni luknji.

Obstaja nekaj pomembnih poenostavitvenih predpostavk in posledičnih zadržkov v kontekstu Mallaryjevega modela. Glavna predpostavka je, da je obravnavana črna luknja popolnoma izolirana in zato ni podvržena stalnim motnjam zaradi vira, kot je druga zvezda v njegovi bližini ali celo padca sevanja. Čeprav ta predpostavka omogoča pomembne poenostavitve, je treba omeniti, da je večina črnih lukenj obdana s kozmičnim materialom - prah, plin, sevanje.

Glej tudi: „Solo“ je dal ime goriva gorivu za hipersvemirska potovanja

Zato bi bila naravna razširitev Mallaryjevega dela izvedba podobne študije v kontekstu bolj realistične astrofizične črne luknje.

Mallaryjev pristop pri uporabi računalniške simulacije za preučevanje učinkov črne luknje na predmet je zelo pogost na področju fizike črnih lukenj. Ni treba posebej poudarjati, da nimamo zmožnosti izvajanja resničnih poskusov v ali blizu črnih lukenj, tako da se znanstveniki zatekajo k teoriji in simulacijam, da razvijejo razumevanje, s predvidevanjem in novimi odkritji.

Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru Gaurava Khanne. Preberite izvirni članek tukaj.