Вчені планують місію до чорної діри за 20−25 світлових років

Астрофізик з Фуданського університету професор Козімо Бамбі представив амбітний план відправлення нанозонда до чорної діри, розташованої на відстані 20−25 світлових років від Землі. Дослідження, опубліковане у журналі iScience, описує можливість тестування природи компактних об'єктів та фундаментальних законів фізики в умовах сильних гравітаційних полів.

«Зараз у нас немає такої технології. Але через 20 або 30 років вона може з'явитися», — заявив професор Бамбі, експерт з чорних дір. Вчений підкреслює, що успіх місії залежить від двох ключових викликів: знаходження достатньо близької чорної діри та розробки зондів, здатних витримати таку подорож.

На сьогодні найближчою відомою чорною дірою до Землі є Gaia BH1, відкрита у вересні 2022 року на відстані 1560 світлових років. Однак вчені очікують існування багатьох невідомих чорних дір значно ближче до нашої планети. За простими розрахунками, найближча чорна діра може знаходитися лише на відстані 20−25 світлових років, хоча це приблизна оцінка з великими похибками.

«Попередні знання про еволюцію зірок свідчать, що чорна діра може ховатися всього за 20−25 світлових років від Землі, але знайти її буде непросто», — пояснює професор Бамбі. Основна складність полягає в тому, що чорні діри не випромінюють і не відбивають світло, тому вони практично невидимі для телескопів. Натомість учені виявляють та вивчають їх на основі того, як вони впливають на сусідні зірки або спотворюють світло.

«З'явилися нові техніки виявлення чорних дір. Я вважаю цілком розумним очікувати, що ми зможемо знайти близьку чорну діру протягом наступного десятиліття», — додає дослідник.

Після ідентифікації цілі постає наступна перешкода — як туди дістатися. Традиційні космічні апарати на хімічному паливі занадто громіздкі та повільні для такої подорожі. Професор Бамбі вказує на нанозонди як можливе рішення — це зонди вагою в грами, що складаються з мікрочіпа та світлового вітрила.

Наземні лазери обстрілюватимуть вітрило фотонами, розганяючи апарат до третини швидкості світла. «При такій швидкості зонд міг би досягти чорної діри на відстані 20−25 світлових років приблизно за 70 років», — пояснює вчений. Дані, які він збере, знадобиться ще два десятиліття, щоб повернутися на Землю, що робить загальну тривалість місії близько 80−100 років.

Коли зонд наблизиться до чорної діри, дослідники зможуть провести експерименти для відповіді на найважливіші питання фізики. Чи справді чорна діра має горизонт подій — межу, за якою навіть світло не може вирватися з її гравітаційного тяжіння? Чи змінюються правила фізики поблизу чорної діри? Чи діє теорія загальної відносності Ейнштейна в найекстремальніших умовах Всесвіту?

Професор Бамбі визнає технічні та фінансові виклики проекту. «Самі лише лазери коштували б близько одного трильйона євро сьогодні, а технології для створення нанозонда поки що не існує», — зазначає він. Однак через 30 років ці витрати можуть знизитися, а технології наздогнати ці сміливі ідеї.

«Це може звучати справді божевільно і певною мірою ближче до наукової фантастики», — визнає вчений. «Але люди казали, що ми ніколи не виявимо гравітаційні хвилі, бо вони занадто 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 з них».