Полет к ближайшей черной дыре: ученые предложили миссию под лазерным парусом длиной в 100 лет

Полет человека к черной дыре еще долго останется сюжетом научной фантастики. А вот крошечный космический аппарат (nanocraft) способен отправиться туда уже в обозримом будущем. Такой сценарий представил астрофизик Косимо Бамби, показав, что межзвездная экспедиция к ближайшей черной дыре не противоречит законам физики, хотя потребует технологий, которые пока человеческой цивилизации не доступны.

Исследователь исходит из того, что в Млечном Пути могут существовать сотни миллионов изолированных черных дыр звездной массы. Расчеты показывают: ближайшая из них может скрываться всего в 20–25 световых годах от Солнечной системы. Проблема лишь в том, что такие объекты практически невозможно увидеть напрямую — они не излучают свет и не имеют видимых компаньонов, поведение которых может их выдать.

Обнаружить их можно по излучению вещества, которое черная дыра поглощает, проходя через межзвездные газовые облака. Современные астрономические обзоры уже способны искать подобные сигналы.

Косимо Бамби составил трехмерную карту окрестностей Солнечной системы с радиусом 15 парсеков (примерно 50 световых лет), на которой отметил наиболее вероятные области обнаружения следов обитающих там черных дыр.

Ракеты не помогут. В путь отправят «космическую пушинку»

Даже если ближайшую черную дыру найдут завтра, долететь до нее на химических двигателях не получится: путешествие заняло бы тысячи лет. Поэтому автор предлагает использовать миниатюрный аппарат массой в считанные граммы с тончайшим световым парусом площадью 10 м². Разгонять его должен мощный наземный лазер — по тому же принципу, который рассматривается в проекте Breakthrough Starshot (полет до системы Альфы Центавра).

По оценкам ученого, такой аппарат сможет развить скорость около 20% скорости света. Тогда перелет к объекту на расстоянии 20–25 световых лет займет примерно 60–70 лет.

Правда, красивой парковки у горизонта событий ждать не стоит. Современные концепции не позволяют затормозить аппарат возле цели, поэтому он пронесется мимо черной дыры на огромной скорости, за считанные минуты соберет максимум данных и отправит их на Землю. Передача информации займет еще около двух десятилетий. В итоге вся экспедиция растянется на 80–100 лет — дольше, чем длится жизнь и карьера большинства ученых.

Во время пролета приборы смогут измерить свойства экстремальной гравитации, проверить предсказания общей теории относительности Эйнштейна, уточнить наличие горизонта событий в его нынешней интерпретации и поискать возможные отклонения от современных моделей черных дыр. Такие измерения практически невозможно выполнить дистанционно даже с помощью самых мощных телескопов.

Препринт под заголовком A Space Mission to Earth's Nearest Black Hole: Reality or Science Fiction? опубликован на портале arXiv.

Интересные факты

По современным оценкам, в нашей галактике может существовать от 100 миллионов до миллиарда черных дыр, однако обнаружены лишь единицы, поскольку большинство из них никак себя не выдают.

В 2019 году человечество впервые получило изображение черной дыры (M87*), а в 2022 году — снимок сверхмассивной черной дыры Стрелец A* в центре Млечного Пути.

Сейчас ученые детально изучают окружение СМЧД Стрелец А* — так называемую S-популяцию звезд (от латинского названия Sagittarius — Стрелец), которые вращаются вокруг центра галактики с релятивистскими скоростями и бросают вызов теории относительности.

А еще недавно физики придумали, как воспроизвести в лаборатории квантовый хаос черной дыры.