Нова стаття окреслює сміливий план: запустити космічний корабель розміром з тарілку до найближчої чорної діри та дозволити йому доповісти про найекстремальнішу фізику в космосі.
Автор, астрофізик Козімо Бембі з Університету Фудань, розміщує ідею «десь між жорсткою інженерією та науковою фантастикою», але він також пов’язує її з часовою шкалою. Обладнання може бути готове через двадцять-тридцять років, подорож приблизно через сімдесят років, а зворотний сигнал – через вісімдесят-сто років, щоб досягти Землі.
«У нас ще немає технології», — каже Бембі. «Але через 20-30 років ми зможемо».
Навіщо дивитися на чорну діру?
Чорні діри концентрують гравітацію настільки сильно, що ніщо, навіть світло, не може вирватися. Вони є ідеальним тестовим майданчиком для загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна, рівняння якої стають все більш напруженими. Телескопи та детектори гравітаційних хвиль уже натякають на те, що ще є у Ейнштейна, але хмари зниклого газу та шумні дані обмежують точність цих тестів. Близька місія долає цю проблему, надсилаючи інструменти безпосередньо в чистий вакуум навколо однієї чорної діри.
Наразі чемпіоном із «найближчої відомої чорної діри» є Gaia BH1, діра зоряної маси, розташована приблизно в 1600 світлових роках від Землі. Статистика Бембі показує, що багато чорних дір непомітно наближаються — можливо, лише на 20-25 світлових років. Виявлення покладається на хитрі трюки, як-от спостерігати, як зоряне світло вигинається, коли невидимий об’єкт проходить через лінію нашого зору, або вловлювати слабкі радіопромені, коли вони пронизують дірковий газ.
«Є нові способи виявлення чорних дір», — каже Бембі. «Я думаю, розумно очікувати, що ми зможемо знайти близького протягом наступного десятиліття».
Як це буде працювати?
Хімічні ракети повзуть міжзоряними шкалами; їх паливо дуже важке. Натомість «Бембі» має на увазі нанотехніку — чіпи розміром у грам, прикріплені до легких вітрил метрової ширини. Наземна лазерна решітка штовхає вітрило фотонами, розганяючи корабель приблизно на одну третину швидкості світла за лічені хвилини. Breakthrough Starshot, приватна робота, спрямована на Альфу Центавра (найближчу до Землі зірку), спирається на ту саму фізику.
З такою швидкістю зонд може подолати 25 світлових років приблизно за сімдесят п’ять років. Потрібно ще чверть століття, щоб наукові дані досягли Землі через вітрило, яке виконує роль тарілки.
Бембі описує три експерименти, які можуть революціонізувати науку про чорні діри.
Щоб підтвердити метрику Керра, вчені відправляють два сестринські зонди на орбіту чорної діри на різних висотах і порівнюють їх годинник і червоне зміщення. Відповідні результати показують, чи справді простір-час узгоджується з передбаченням Ейнштейна.
Другий досвід, і один із найцікавіших, це спостереження за горизонтом подій у реальному часі. Зонд може дрейфувати до невидимої межі, і якщо його сигнал зникає саме так, як очікує теорія, існування класичного горизонту подій підтверджується. Однак раптова зупинка може стосуватися екзотичних предметів, наприклад «футбольних м’ячів».
Місія також шукає зміни в природних константах. Вивчаючи атомні переходи, енергія яких залежить від точної константи структури, зонди можуть визначити, чи залишається це фундаментальне число в межах надзвичайно сильного гравітаційного поля.
Цінник – і прибуток
Створення лазерної системи сьогодні коштує близько трильйона доларів, але сама наноробка все ще залишається в списку бажань інженерів. Бембі зазначає, що витрати на лазер швидко падають, а інші проекти в глибокому космосі можуть мати технологічну основу.
Критики вкажуть на багатовікове очікування результатів. В історії є два приклади: гравітаційні хвилі були передбачені в 1916 році та відкриті в 2015 році, а силуети чорних дір, підозрювані в 1970-х роках, все ще були сфотографовані в 2019 році. Якщо дорожня карта Бембі є чимось вірним, сучасні старшокласники можуть постаріти, читаючи заголовок, Нещодавно надійшли дані зонда, який обертався навколо чорної діри…
«Це може звучати справді божевільно і в певному сенсі ближче до наукової фантастики», — сказав Бембі. «Але люди казали, що ми ніколи не виявимо гравітаційні хвилі, тому що вони дуже слабкі. Ми це зробили — через 100 років. Люди думали, що ми ніколи не побачимо тіні чорних дір. Тепер, через 50 років, у нас є зображення двох».
Ця мить дає людству змогу ближче поглянути на дивний кордон, де простір, час і матерія стають чимось новим.
Висновки опубліковані в журналі iScience.
Ця стаття спочатку з’явилася в 2025 році та була оновлена новою інформацією та деякими незначними змінами для ясності.
