הדמיה זו מציגה שני חורים שחורים המתמזגים, שמהירותם הרבה עשויה לספק דחיפה לאור הלייזר המתנדנד סביבם.
(תמונה: © מרכז טיסת החלל גודארד של נאס"א)
חלליות עתידיות יכולות להשתמש בחורים שחורים כ רפידות שיגור עוצמתיות כדי לחקור את הכוכבים.
מחקר חדש צופה ירי קרני לייזר שיתעקם סביב חור שחור ויחזור עם אנרגיה נוספת שיסייע בהנעה של חללית לקרבת מהירות האור. אסטרונומים יכלו לחפש סימנים לכך שתרבויות זרות משתמשות ב"כונן הילה "כזה כפי שהמחקר מדבר אותו, על ידי בדיקה אם זוגות של חורים שחורים מתמזגים לעתים קרובות יותר מהצפוי.
סופר המחקר דיוויד קיפינג, אסטרופיזיקאי מאוניברסיטת קולומביה בניו יורק, הגה את הרעיון של הכונן להילה דרך מה שהוא מכנה "הלך הרוח של הגיימר".
קיפינג אמר ל- Space.com: "לפעמים, במשחק מחשב אתה מוצא 'ניצול', פריצה שמאפשרת לך לעשות משהו מוגזם שאחרת יהיה אסור על פי כללי המשחק." "במקרה זה, המשחק הוא העולם הפיזי, וניסיתי לחשוב על ניצולים שיאפשרו לתרבות להשיג טיסה רלטיבית קדימה ואחורה על פני הגלקסיה ללא הוצאות אנרגיה עצומות שאפשר היה לקחת בתמימות."
אתגר מרכזי בשימוש ברקטות כדי לטוס בחלל הוא זה המדחף שהם נושאים עימם יש מסה. נסיעות ארוכות זקוקות למונע רב, מה שהופך את הרקטות לכבדות, מה שבתורן דורש יותר מדחף, מה שהופך את הרקטות לכבדות עוד יותר וכן הלאה. הבעיה הזו מחמירה באופן מעריכי ככל שהרקטה גדולה יותר.
במקום לשאת דחף להנעה, לעומת זאת, חלליות המצוידות במפרשים דמויי מראה יכולים לסמוך על לייזרים שידחפו אותם החוצה. 100 מיליון הדולר פריצת דרך Starshot, שהוכרז בשנת 2016, מתכנן להשתמש בלייזרים עוצמתיים כדי להניע נחילי חלליות לאלפא סנטאורי, מערכת הכוכבים הקרובה ביותר שלנו, במהירות של עד 20 אחוז מהירות האור.
החללית שאותה מבקשת פריצת הדרך של סטארשוט, הם כל אחד בערך בגודל של מיקרו-שבב. על מנת להאיץ חלליות גדולות למהירויות יחסית - לשבריר משמעותי ממהירות האור - ביקש קיפינג את עזרת הכובד.
החללית משתמשת כעת באופן קבוע ב"תמרוני קלע ", שבהם כוח הכובד של גוף, כמו כוכב לכת או ירח, משליך את כלי השיט על פני החלל ומגביר את מהירותם. בשנת 1963 הציע הפיזיקאי הידוע פרימן דייסון כי חלליות בכל גודל נתון יכולות להסתמך על תמרוני קלע סביב זוגות קומפקטיים של גמדים לבנים או כוכבי נויטרונים שיעופו במהירות יחסית. (דייסון הגה את הרעיון של מה שהתפרסם כ- כדור דייסון, מגה-תשתית המקפלת כוכב כדי ללכוד כמה שיותר מהאנרגיה שלו בכדי להניע ציביליזציה מתקדמת.)
עם זאת, "קלע דייסון" מסתכן בפגיעה בחללית באמצעות כוחות כבידה קיצוניים וקרינה מסוכנת מאותם זוגות כוכבים מתים. במקום זאת, קיפינג מציע כי כוח הכבידה עשוי לסייע לחלליות על ידי הגדלת האנרגיה של קרני לייזר שנורים בשולי החורים השחורים.
לחורים שחורים יש שדות כבידה חזקים עד כדי כך ששום דבר לא יכול לברוח מהם ברגע שהוא מתקרב מספיק, אפילו לא אור. שדות הכבידה שלהם יכולים גם לעוות את נתיבי פוטוני האור שאינם נופלים לחורים.
בשנת 1993 הציע הפיזיקאי מארק סטוקי כי חור שחור יכול, באופן עקרוני, להתנהג כמו "מראה כבידה", בכך שכוח המשיכה של החור השחור יכול להטיל פוטון סביבו כך שהוא יטוס חזרה למקורו. קיפינג חישב שאם חור שחור היה נע לעבר מקורו של פוטון, "פוטון הבומרנג" היה מסגיר חלק מהאנרגיה של החור השחור.
באמצעות מה שכינה "כונן הילה" - על שם טבעת האור שהוא היה יוצר סביב חור שחור - קיפינג מצא כי אפילו חלליות עם מסה של צדק יכולות להשיג מהירויות יחסיות. "ציוויליזציה יכולה לנצל חורים שחורים כנקודות דרך גלקטיות," כתב מחקר התקבל על ידי כתב העת של האגודה הבין פלנטרית הבריטית ומפורט 28 בפברואר המקוון בשרת ההדפסה המקדימה של arXiv.
ככל שחור שחור זז יותר, כך יכול יותר הכוח להילה ממנו אנרגיה רבה יותר. ככאלה, קיפינג התמקד במידה רבה בשימוש בזוגות של חורים שחורים המתפתלים זה אל זה לפני מיזוג.
אסטרונומים יכולים לחפש סימנים לכך שתרבויות זרות מנצלות זוגות של חורים שחורים לצורך נסיעה עם מנוע כזה. לדוגמה, כונני הילה היו גונבים אנרגיה באופן יעיל מסוג זה מערכות חור שחור בינאריקיפינג, הגדיל את השיעורים שבהם זוגות של חורים שחורים מתמזגים מעל למה שאפשר היה לצפות לראות באופן טבעי.
ממצאיו התבססו על דחיפה מזוגות של חורים שחורים המקיפים זה את זה במהירות יחסית. למרות שיש בערך 10 מיליון זוגות של חורים שחורים בנתיב החלב, קיפינג ציין כי מעטים מאלו שסביר להניח שהם מסתובבים במהירויות יחסית יחסית, מכיוון שהם יתמזגו די מהר.
ובכל זאת, הוא ציין כי חורים שחורים מבודדים ומסתובבים יכולים גם להפעיל כונני הילה במהירויות יחסיות, "ואנחנו כבר יודעים על דוגמאות רבות לחורים שחורים סופר-מסיביים יחסית, מסתובבים."
החיסרון העיקרי של כונן הילה הוא ש"אדם לנסוע לחור השחור הקרוב ביותר ", אמר קיפינג. "זה דומה לתשלום אגרה חד פעמית בכדי לרכוב על מערכת הכבישים. אתה צריך לשלם קצת אנרגיה כדי להגיע לנקודת הגישה הקרובה ביותר, אבל אחרי זה אתה יכול לרכוב בחינם כל עוד תרצה."
כונן ההילה פועל רק בסמיכות לחור שחור, במרחק של כחמש עד 50 פעמים קוטר החור השחור. "זו הסיבה שאתה צריך לנסוע קודם לחור השחור הקרוב ו [למה אתה] לא יכול פשוט לעשות זאת לאורך שנות אור של מרחב," אמר קיפינג. "אנו עדיין דורשים אמצעי לנסוע לכוכבים הסמוכים לרכוב על מערכת הכבישים.
"אם אנו רוצים להשיג טיסה רלטיבית, זה לוקח רמות אנרגיה עצומות לא משנה באיזו מערכת הנעה אתה משתמש," הוסיף. "דרך אחת לעקוף זאת היא להשתמש בחפצים אסטרונומיים כמקור הכוח שלך, מכיוון שהם מחזיקים פשוטו כמשמעו רמות אנרגיה אסטרונומיות איתם. במקרה זה, הבינארי של החור השחור הוא למעשה סוללה ענקית שמחכה לנו להקיש עליו. הרעיון הוא לעבוד עם הטבע ולא נגדו. "
קיפינג בוחן כעת דרכים לניצול מערכות אסטרונומיות אחרות לטיסה יחסית. טכניקות כאלה "אולי אינן יעילות או מהירות כמו גישת ההילה, אך מערכות אלו מחזיקות במאגרי האנרגיה העמוקים הנחוצים למסעות אלו," אמר קיפינג.
- ציידי הקטקומיים: חפש חורים שחורים כפולים
- התנגשות חור שחור כפול שהאתר על ידי גלאי גל הכבידה
- הנעה בלייזר: רעיון פרוע עשוי סוף סוף להאיר
