Η κερδοσκοπική νέα έρευνα σκιαγραφεί μια μέθοδο για την ανίχνευση εξωγήινων πολιτισμών: με τη σύλληψη των βαρυτικών κυμάτων που παράγονται από την κατάρρευση ή την αστοχία των κινητήριων παραμορφώσεων τους. Ακούγεται άγριο, αλλά η ιδέα βασίζεται στις αρχές της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Τα Warp drives, εμπνευσμένα από την κατανόηση της κοσμολογικής φυσικής του Albert Einstein, ήταν τα πρώτα
μαθηματικά μοντελοποιημένο από τον φυσικό Miguel Alcubierre
το 1994. Σύμφωνα με τον Alcubierre, ένα διαστημικό σκάφος θα μπορούσε να επιτύχει ταξίδι ταχύτερο από το φως (σε σχέση με έναν εξωτερικό παρατηρητή) μέσω ενός μηχανισμού που είναι γνωστός ως «φούσκα στημονιού», που συστέλλει το διάστημα μπροστά του και επεκτείνει το διάστημα πίσω. Το warp drive δεν επιταχύνει το διαστημόπλοιο τοπικά σε ταχύτητες μεγαλύτερες από το φως. Αντίθετα, χειρίζεται το χωροχρόνο γύρω από το σκάφος. Ένα τέτοιο διαστημόπλοιο θα μπορούσε να διανύσει τεράστιες αποστάσεις σε σύντομο χρονικό διάστημα «παραμορφώνοντας» τον χωροχρόνο, παρακάμπτοντας το όριο ταχύτητας φωτός με τρόπο που να είναι σύμφωνος με τη γενική σχετικότητα.
Το πρόβλημα είναι ότι αυτό το
μοντέλο
απαιτεί αρνητική ενέργεια, μια κερδοσκοπική μορφή ενέργειας όπου υπάρχει λιγότερη ενέργεια από τον κενό χώρο, κάτι που επί του παρόντος δεν είναι κατανοητό ή δεν μπορεί να επιτευχθεί με τη σημερινή
τεχνολογία
. Αυτό το κενό στην κατανόησή μας διατηρεί την πραγματική κατασκευή μιας μονάδας warp, όπως απεικονίζεται
Πόλεμος των άστρων
και
Star Trek
σταθερά εντός της σφαίρας της επιστημονικής φαντασίας.
Σε ένα
μελέτη
ανέβηκε στον διακομιστή προεκτύπωσης arXiv, η αστροφυσικός και μαθηματικός Katy Clough από το Queen Mary University of London, μαζί με τους συναδέλφους Tim Dietrich από το Max Planck Institute for Gravitational Physics και Sebastian Khan από το Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ, διερευνούν την πιθανότητα η υποθετική κατάρρευση των warp drives εκπέμπουν ανιχνεύσιμα βαρυτικά κύματα.
Όταν οι δίσκοι warp γίνονται kablooie
Οι επιστήμονες δεν προσποιούνται ότι ξέρουν πώς να κατασκευάσουν μια μονάδα warp, αλλά χρησιμοποιούν μαθηματικές προσομοιώσεις για να εξερευνήσουν την πιθανή θεωρητική τους συμπεριφορά. Συγκεκριμένα, η ομάδα εστίασε στο τι θα μπορούσε να συμβεί εάν μια κίνηση warp αντιμετωπίσει, με τα λόγια της, μια «αστοχία περιορισμού». Μια τέτοια αστοχία θα μπορούσε να οδηγήσει σε κατάρρευση που εκπέμπει ανιχνεύσιμα βαρυτικά κύματα.
«Ενώ υπάρχουν πολλά πρακτικά εμπόδια στην εφαρμογή τους στην πραγματική ζωή, συμπεριλαμβανομένης της απαίτησης για αρνητική ενέργεια, υπολογιστικά, μπορεί κανείς να προσομοιώσει την εξέλιξή τους στο χρόνο, δεδομένης μιας εξίσωσης κατάστασης που περιγράφει το θέμα», γράφουν οι επιστήμονες στην εργασία τους, η οποία βρίσκεται επί του παρόντος. υπό εξέταση από ομοτίμους από το
Ανοιχτό Περιοδικό Αστροφυσικής
.
Χάρη στο LIGO (το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων συμβολόμετρου λέιζερ), το οποίο παρατηρεί κυματισμούς στο χωροχρόνο που προκαλούνται από κοσμικά γεγονότα, γνωρίζουμε ότι είναι δυνατό να ανιχνευθούν βαρυτικά κύματα. Το LIGO έχει ήδη
αποδεδειγμένα ικανός
της παρατήρησης τέτοιων φαινομένων από πηγές όπως η συγχώνευση μαύρων οπών και άστρων νετρονίων.
Αρχικά, η ομάδα προσπάθησε να μελετήσει τα σήματα βαρυτικών κυμάτων από ένα υποθετικό επιταχυνόμενο πλοίο, αλλά συνειδητοποίησαν ότι η κατάρρευση της φυσαλίδας στημονιού ήταν ένα απλούστερο πρώτο βήμα και ότι ένα τέτοιο γεγονός πιθανότατα θα παρήγαγε ένα ισχυρότερο σήμα, όπως εξήγησε ο Clough στο ένα email στο
Gizmodo
. Δεν υπάρχει γνωστός φυσικός μηχανισμός για τη διατήρηση μιας σταθερής φυσαλίδας στημόνι, πρόσθεσε, η οποία είναι απαραίτητη για τη χρήση μιας κίνησης στημονιού για ταξίδι στο διάστημα, οδηγώντας στην προοπτική μιας αποτυχίας περιορισμού.
«Θα χρειαζόταν κάποιος να ελέγξει με κάποιο τρόπο τον τρόπο με τον οποίο η πίεση ανταποκρίνεται στις αλλαγές στην πυκνότητα του ρευστού στημονιού ή να επιβάλει κάποιον πρόσθετο μηχανισμό συγκράτησης», έγραψε ο Κλαφ. «Αυτό θα μπορούσε να είναι ανάλογο με το πώς χρειάζονται λέιζερ για τον περιορισμό του πλάσματος σε πειράματα πυρηνικής σύντηξης. Έτσι, το σημείο εκκίνησης μας υποθέτει ότι ό,τι κρατούσε το υγρό που περιείχε έχει κατά κάποιο τρόπο σπάσει και αυτό οδηγεί στη διασπορά του.» Με τον όρο υγρό, ο Clough αναφέρεται στο θεωρητικό μέσο ή ουσία μέσα στη φυσαλίδα στημονιού που πρέπει να ελεγχθεί και να περιοριστεί.
Κυματισμοί στο χωροχρόνο
Μια κατάρρευση κίνησης στημόνι θα πυροδοτούσε ισχυρά βαρυτικά κύματα επειδή περιλαμβάνει την ξαφνική και δραματική αλλαγή του χωροχρόνου. Η ταχεία ανακατανομή της ενέργειας και της ύλης που χρησιμοποιείται για την παραμόρφωση του χωροχρόνου σε μια κίνηση στημόνι θα δημιουργούσε σημαντικές διαταραχές, παρόμοιες με το πώς οι ξαφνικές κινήσεις δημιουργούν κύματα στο νερό. Αυτό το έντονο συμβάν θα απελευθερώσει αρκετή ενέργεια για να δημιουργήσει βαρυτικά κύματα, παρόμοια με αυτά που παράγονται από συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών ή συγκρούσεις άστρων νετρονίων.
Το σήμα που θα προέκυπτε θα ήταν «πολύ ισχυρό», είπε ο Κλαφ. Αυτό οφείλεται στην τεράστια στρέβλωση του χωροχρόνου που απαιτείται για την προώθηση ενός πλοίου προς τα εμπρός με ένα σημαντικό κλάσμα της ταχύτητας του φωτός (10% έως 30% της ταχύτητας του φωτός, όπως σημειώνεται στο έγγραφο). Η κατάρρευση απελευθερώνει ένα σημαντικό κλάσμα της ενέργειας που περιέχεται στην καμπυλότητα του χωροχρόνου, καθιστώντας το σήμα δυνητικά ανιχνεύσιμο.
Η μελέτη βασίζεται στην αριθμητική σχετικότητα, ένα εργαλείο που επιτρέπει στους φυσικούς να προσομοιώνουν χωροχρόνους υπό ακραίες συνθήκες. Αυτή η προσέγγιση καθιστά δυνατή τη μελέτη και την κατανόηση φαινομένων στα οποία παίζουν ρόλο εξαιρετικά ισχυρές βαρυτικές δυνάμεις, όπως οι μαύρες τρύπες και, θεωρητικά, οι φυσαλίδες στημονιού που καταρρέουν. Με την προσομοίωση των σημάτων βαρυτικού κύματος που μπορεί να εκπέμπονται κατά τη διάρκεια μιας κατάρρευσης κίνησης στημόνι, η Κλαφ και η ομάδα της προτείνουν μια μέθοδο για την πιθανή αναγνώριση τέτοιων γεγονότων — εάν υπάρχουν.
Αναλύοντας πώς η ενέργεια και τα βαρυτικά κύματα θα ακτινοβολούσαν από ένα τέτοιο γεγονός, οι ερευνητές υπέθεσαν τις υπογραφές που θα μπορούσαν να συλλάβουν μια μέρα οι προηγμένοι ανιχνευτές. Η ισχύς και η συχνότητα του σήματος εξαρτώνται από το μέγεθος της φυσαλίδας στημονιού. Στο έγγραφο, δίνουν ένα παράδειγμα μιας φυσαλίδας στημονιού πλάτους 0,6 μιλίων (1 χιλιόμετρο) που ταξιδεύει με το 10% της ταχύτητας του φωτός. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους, αυτό θα πρέπει να παράγει ένα σήμα 300 kHz που θα μπορούσε να ανιχνευθεί έως και 3,26 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, εάν το σήμα είναι αρκετά ισχυρό. Ένας ανιχνευτής παρόμοιος με το LIGO αλλά σχεδιασμένος για υψηλότερες συχνότητες θα μπορούσε να ανιχνεύσει αυτό το σήμα, σύμφωνα με τους επιστήμονες. «Προτάσεις για τέτοιους ανιχνευτές υπάρχουν και είναι εφικτές, αλλά προς το παρόν καμία δεν χρηματοδοτείται», είπε ο Κλαφ.
Διασκεδαστικό να εικασίες
Η ιδέα της χρήσης βαρυτικών κυμάτων για τον εντοπισμό εξωγήινων τεχνολογιών είναι, αναμφίβολα, άγρια. Απέχουμε ακόμη πολύ από το να μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε ανιχνευτές όπως το LIGO για να ανιχνεύσουμε αυτό το είδος εξωγήινης τεχνικής υπογραφής. Επιπλέον, δεν γνωρίζουμε πραγματικά αν οι εξωγήινοι τηρούν τις εμπνευσμένες από επιστημονική φαντασία έννοιές μας, οπότε αυτό προσθέτει ένα άλλο στρώμα εικασιών. Αν και αυτός ο τομέας έρευνας ακούγεται πολλά υποσχόμενος, εξακολουθεί να είναι βαθιά ριζωμένος στη θεωρία.
Τούτου λεχθέντος, οι επιπτώσεις αυτής της έρευνας εκτείνονται πέρα από την αναζήτηση εξωγήινης ζωής. Η κατανόηση των χαρακτηριστικών των καταρρεύσεων του warp drive θα μπορούσε επίσης να βελτιώσει την κατανόηση της δυναμικής του χωροχρόνου σε σενάρια που παραβιάζουν γνωστές ενεργειακές συνθήκες. Τέτοιες μελέτες πιέζουν τα όρια της κατανόησής μας για τη φυσική, δοκιμάζοντας τα όρια της γενικής σχετικότητας και οδηγώντας ενδεχομένως σε νέες θεωρητικές ιδέες.
«Το να υπερβούμε την τυπική αστροφυσική, όπως κάναμε σε αυτή τη μελέτη, μας προκάλεσε πραγματικά να προσαρμοστούμε και να ωθήσουμε τις μεθόδους στα όριά τους, και αυτή η γνώση και η εμπειρία σίγουρα θα μας βοηθήσει καθώς μελετάμε πιο δύσκολα καθεστώτα σε αστροφυσικές εφαρμογές στο μέλλον», είπε ο Clough.
Για περισσότερες διαστημικές πτήσεις στη ζωή σας, ακολουθήστε μας
Χ
και σελιδοδείκτης Gizmodo’s dedicated
Σελίδα
Spaceflight
.
VIA:
gizmodo.com
0