Rotirajuće crne rupe mogu dovesti do hipersvemirskog putovanja konačno unutar dosega

Jedan od najcjenjenijih scenarija znanstvene fantastike koristi crnu rupu kao portal u drugu dimenziju ili vrijeme ili svemir. Ta fantazija može biti bliža stvarnosti nego što se prije mislilo.

Crne rupe su možda najtajanstveniji objekti u svemiru. One su posljedica gravitacijskog gnječenja umiruće zvijezde bez ograničenja, što dovodi do stvaranja prave singularnosti - što se događa kada se cijela zvijezda stisne do jedne točke i dobije objekt s beskonačnom gustoćom. Ta gusta i vruća singularnost probija rupu u tkivu samog prostor-vremena, možda otvarajući priliku za putovanje hipersvemirom. To jest, kratki rez u vremenskom vremenu koji dopušta putovanje preko kozmičkih udaljenosti u kratkom razdoblju.

Vidi također: Je li hipersvemir čista znanstvena fantastika? Ne, ako izgledate čvrsto u teoriji gudala

Istraživači su ranije mislili da će svaka letjelica koja pokušava koristiti crnu rupu kao portal ove vrste morati računati s prirodom u najgorem slučaju. Vruća i gusta singularnost uzrokovala bi da svemirska letjelica izdrži niz neugodnih rastezanja i stiskanja plime i oseke prije nego što se potpuno ispari.

Letenje kroz crnu rupu

Moj tim na Sveučilištu Massachusetts Dartmouth i kolega na Georgia Gwinnett Collegeu pokazali su da sve crne rupe nisu jednake. Ako je crna rupa poput Strelca A *, smještena u središtu naše vlastite galaksije, velika i rotirajuća, onda se izgledi za letjelicu dramatično mijenjaju. To je zato što je singularnost s kojom bi se letjelica morala nositi vrlo nježna i mogla bi omogućiti vrlo miran prolaz.

Razlog tome je moguć da je relevantna singularnost unutar rotirajuće crne rupe tehnički "slaba", te stoga ne oštećuje objekte koji s njim djeluju. Isprva se ova činjenica može činiti protuintuitivnom. No, to se može smatrati analognim uobičajenom iskustvu brzog prolaska prsta kroz svijeću blizu plamena od 2.000 stupnjeva bez da se opeče.

Moj kolega Lior Burko i ja istražujemo fiziku crnih rupa već više od dva desetljeća. Godine 2016. doktorirao sam studentica Caroline Mallary, inspirirana filmskim hitom Christophera Nolana Međuzvjezdani, pokušao je provjeriti može li Cooper (lik Matthewa McConaugheya) preživjeti svoj pad duboko u Gargantua - izmišljenu, supermasivnu, brzo rotirajuću crnu rupu koja je 100 milijuna puta veća od mase Sunca. Međuzvjezdani temelji se na knjizi koju je napisao astrofizičar, dobitnik Nobelove nagrade, Kip Thorne, a fizička svojstva Gargantue su ključna za zaplet ovog holivudskog filma.

Nadovezujući se na rad fizičara Amosa Orija dva desetljeća ranije, i naoružan njezinim snažnim računalnim vještinama, Mallary je izgradio računalni model koji će obuhvatiti većinu bitnih fizičkih učinaka na svemirsku letjelicu, ili bilo koji veliki objekt, padajući u veliku, rotirajuću crnu rupu poput Strijelca A *.

Čak ni neravnu vožnju?

Otkrila je da u svim uvjetima objekt koji pada u crnu rupu ne bi doživio beskrajno velike efekte nakon prolaska kroz tzv. Unutarnji singlitet unutar rupe. To je singularnost da objekt koji ulazi u rotirajuću crnu rupu ne može manevrirati ili izbjegavati. Ne samo to, pod pravim okolnostima, ovi učinci mogu biti zanemarivo mali, dopuštajući prilično ugodan prolaz kroz singularnost. Zapravo, uopće ne može biti vidljivih učinaka na predmet koji pada. To povećava izvedivost korištenja velikih, rotirajućih crnih rupa kao portala za putovanja u hipersvemiru.

Mallary je također otkrio značajku koja još nije bila u potpunosti cijenjena: činjenica da će učinci singularnosti u kontekstu rotirajuće crne rupe rezultirati ubrzanim ciklusima istezanja i stiskanja na svemirskoj letjelici. Ali za vrlo velike crne rupe kao što je Gargantua, snaga ovog učinka bila bi vrlo mala. Dakle, svemirska letjelica i svi pojedinci na brodu to ne bi otkrili.

Ključna točka je da se ti učinci ne povećavaju bez ograničenja; u stvari, oni ostaju konačni, iako naprezanja na letjelici rastu neograničeno dok se približavaju crnoj rupi.

Postoji nekoliko važnih pretpostavki koje pojednostavljuju i rezultiraju upozorenjima u kontekstu Mallarvjevog modela. Glavna pretpostavka je da je razmatrana crna rupa potpuno izolirana i stoga ne podliježe stalnim poremećajima iz izvora kao što je druga zvijezda u njegovoj blizini ili čak bilo kakvo zračenje koje pada. Iako ova pretpostavka dopušta važna pojednostavljenja, vrijedno je napomenuti da je većina crnih rupa okružena kozmičkim materijalom - prašinom, plinom, zračenjem.

Vidi također: "Solo" je dao ime gorivu za hipersvemirska putovanja

Stoga bi prirodni produžetak Mallaryjevog rada bio provesti slično istraživanje u kontekstu realističnije astrofizičke crne rupe.

Mallarvjev pristup korištenjem računalne simulacije za ispitivanje učinaka crne rupe na objektu vrlo je čest u području fizike crne rupe. Nepotrebno je reći da nemamo sposobnost obavljanja stvarnih eksperimenata u ili blizu crnih rupa, pa znanstvenici pribjegavaju teoriji i simulacijama kako bi razvili razumijevanje, stvarajući predviđanja i nova otkrića.

Ovaj je članak izvorno objavljen na razgovoru Gaurava Khanne. Pročitajte izvorni članak ovdje.