Rotujúce čierne diery by mohli spôsobiť hyperpriestoru Cestovanie konečne v dosahu

Jedným z najcennejších scenárov sci-fi je použitie čiernej diery ako portálu k inej dimenzii alebo času alebo vesmíru. Táto fantázia môže byť bližšie k realite, než sa pôvodne predpokladalo.

Čierne diery sú snáď najzáhadnejšie objekty vo vesmíre. Sú dôsledkom gravitácie rozdrvujúcej umierajúcu hviezdu bez obmedzenia, čo vedie k vytvoreniu skutočnej singularity - čo sa stane, keď sa celá hviezda stlačí nadol do jediného bodu, čím sa získa objekt s nekonečnou hustotou. Táto hustá a horúca singularita razí dieru v samotnom tkanive spacetime, prípadne otvára možnosť pre hyperprostorové cestovanie. To znamená krátky rez cez časopriestor, ktorý umožňuje cestovanie po vzdialenostiach kozmického rozsahu v krátkom čase.

Pozri tiež: Je Hyperspace Pure Science Fiction? Nie, ak sa pozriete tvrdo na teóriu String

Výskumní pracovníci si predtým mysleli, že každá kozmická loď, ktorá sa pokúsi použiť čiernu dieru ako portál tohto typu, bude musieť počítať s prírodou v najhoršom prípade. Horúca a hustá singularita by spôsobila, že kozmická loď bude vydržať sekvenciu stále nepríjemnejšieho napínania prílivu a stláčania pred úplným odparením.

Lietanie cez čiernu dieru

Môj tím na univerzite v Massachusetts Dartmouth a kolega na Georgia Gwinnett College preukázali, že všetky čierne diery nie sú vytvorené rovnako. Ak je čierna diera ako Strelec A *, ktorá sa nachádza v strede našej vlastnej galaxie, veľká a rotujúca, potom sa výhľad na kozmickú loď dramaticky mení. Je to preto, že singularita, s ktorou by sa kozmická loď musela vysporiadať, je veľmi jemná a mohla by umožniť veľmi pokojnú pasáž.

Dôvodom je to, že príslušná singularita vnútri rotujúcej čiernej diery je technicky „slabá“, a teda nepoškodzuje objekty, ktoré s ňou komunikujú. Najprv sa táto skutočnosť môže zdať kontraintuitívna. Je to však možné považovať za analogický s bežnou skúsenosťou rýchleho prechodu prstom cez plameň sviečky v blízkosti plameňa v blízkosti 2 000 stupňov bez spálenia.

Môj kolega Lior Burko a ja sme viac ako dve desaťročia skúmali fyziku čiernych dier. V roku 2016, môj Ph.D. Caroline Mallary, inšpirovaná filmom Christophera Nolana medzihviezdny, vyskúšať, či Cooper (Matthew McConaughey charakter) by mohol prežiť svoj pád hlboko do Gargantua - fiktívne, supermasívne, rýchlo sa otáčajúca čierna diera asi 100 miliónov krát hmotnosť nášho Slnka. medzihviezdny bol založený na knihe, ktorú napísal astrofyzik Nobelovej ceny Kip Thorne a fyzikálne vlastnosti Gargantua sú základom dejín tohto hollywoodskeho filmu.

Stavajúc na práci, ktorú vykonali fyzik Amos Ori dve desaťročia predtým, a vyzbrojený jej silnými výpočtovými schopnosťami, Mallary vybudoval počítačový model, ktorý by zachytil väčšinu základných fyzikálnych účinkov na kozmickú loď alebo akýkoľvek veľký objekt, spadajúci do veľkej, rotujúcej čiernej farby. diera ako Strelec A *.

Nie je to ani hrboľatá jazda?

Zistila, že objekt, ktorý spadá do rotujúcej čiernej diery, by za žiadnych okolností nezaznamenal nekonečne veľké účinky na prechod cez takzvanú singulárnosť vnútorného horizontu. Toto je jedinečnosť, že objekt vstupujúci do rotujúcej čiernej diery nemôže manévrovať alebo sa vyhnúť. Nielen, že za správnych okolností môžu byť tieto účinky zanedbateľne malé, čo umožňuje pomerne pohodlný prechod cez singularitu. V skutočnosti, na padajúcom predmete nemusia byť žiadne viditeľné účinky. To zvyšuje možnosť použitia veľkých, rotujúcich čiernych dier ako portálov pre cestovanie hyperpriestoru.

Mallary tiež objavili rys, ktorý nebol plne ocenený predtým: skutočnosť, že účinky singularity v kontexte rotujúcej čiernej diery by viedli k prudko rastúcim cyklom natiahnutia a stlačenia na kozmickej lodi. Ale pre veľmi veľké čierne diery ako Gargantua by sila tohto efektu bola veľmi malá. Takže kozmická loď a všetci jednotlivci na palube by ju nezistili.

Rozhodujúcim bodom je, že tieto účinky sa nezvyšujú bez viazania; v skutočnosti zostávajú konečné, aj keď napätie na kozmickej lodi má tendenciu rásť neurčito, keď sa približuje k čiernej diere.

Existuje niekoľko dôležitých zjednodušujúcich predpokladov a výsledných upozornení v súvislosti s modelom Mallary. Hlavným predpokladom je, že posudzovaná čierna diera je úplne izolovaná, a teda nie je vystavená neustálym rušeniam zdroja, ako je napríklad iná hviezda v jej blízkosti alebo dokonca padajúce žiarenie. Hoci tento predpoklad umožňuje dôležité zjednodušenia, stojí za zmienku, že väčšina čiernych dier je obklopená kozmickým materiálom - prachom, plynom, žiarením.

Pozri tiež: „Solo“ dal názov palivu pre cestu hyperpriestoru

Prirodzeným rozšírením práce Mallary by preto bolo uskutočniť podobnú štúdiu v kontexte realistickejšej astrofyzikálnej čiernej diery.

Mallaryho prístup k počítačovej simulácii na skúmanie účinkov čiernej diery na objekt je v oblasti fyziky čiernych dier veľmi bežný. Netreba dodávať, že nemáme schopnosť vykonávať skutočné experimenty v alebo v blízkosti čiernych dier, takže vedci sa uchýlili k teórii a simuláciám, aby vyvinuli porozumenie, predpovedaním a novými objavmi.

Tento článok bol pôvodne publikovaný na The Conversation Gaurav Khanna. Prečítajte si pôvodný článok.