Физик твърди, че най-лудата идея за пътуване с хиперпространството може и да стане

Един от най-честите сценарии в научната фантастика използва черна дупка като портал към друго измерение, време или вселена. Тази фантазия може да е по-близо до реалността, твърди Гаурав Хана (Gaurav Khanna), професор по физика от Университета на Масачузетс Дартмут в статия на The Conversation.

Черните дупки са може би най-загадъчните обекти във Вселената. Те са следствие от неограничен гравитационен колапс на умираща звезда, водещ до образуването на истинска сингулярност - което се случва, когато цялата звезда се свие до една точка, превръщайки се в обект с безкрайна плътност.

Тази плътна и гореща сингулярност пробива дупка в самата тъкан на пространство-времето, която може да открие възможност за пътуване с хиперпространството. Това е по-прекият път през времето, който позволява пътуване през дистанции с космически мащаб за къс период от време.

Досега учените смятаха, че всеки космически кораб, който се опитва да използва черна дупка като портал от този тип, ще се сблъска с природата в най-лошия ѝ вид.

Горещата и плътна сингулярност ще подложи космическия кораб последователно от все по-силно приливно разтягане и смачкване, преди да бъде напълно изпарен.

Полет през черна дупка

Екипът на автора Гаурав Хана от Университета в Масачузетс Дартмут показа, че черните дупки не са еднакви.

Ако черната дупка като Стрелец А*, разположена в центъра на нашата собствена галактика, е голяма и се върти, тогава перспективата за космическия кораб се променя драстично.

Това е така, защото сингулярността, с която един космически кораб ще трябва да се бори, е много нежен и може да позволи много спокойно преминаване.

Причината, това да е възможно е, че съответната сингулярност вътре в въртящата се черна дупка е технически "слаба" и затова не поврежда обектите, които взаимодействат с нея.

В началото този факт може да изглежда интуитивен, но може да се възприеме като аналогичен на бързото преминаване с пръст през пламък с около 2 000 градуса, без да се изгорим.

_{Задръжте пръста си близо до пламъка и той ще изгори. Прекарайте го бързо през пламъка и няма да се почувствате почти нищо. По същия начин, преминавайки през голяма въртяща се черна дупка, е по-вероятно да излезете от другата страна невредими. Кредит: www.interactives.co.uk}

Гаурав Хана и неговият колега Лиор Бурко (Lior Burko) проучват физиката на черните дупки повече от две десетилетия.

През 2016 г. Каролайн Малари (Caroline Mallary), докторант на Хана, вдъхновена от филма на Кристофър Нолан Interstellar, се опита да провери дали Купър (героят на Матю Макконъхи) може да преживее падането си в Гаргантюа - измислена супермасивна, бързо въртяща се черна дупка с маса около 100 милиона пъти повече масата на нашето слънце.

Interstellar се основава на книга, написана от астрофизика, носител на Нобелова награда, Кип Торн, а физическите свойства на Гаргантюа са в центъра на сюжета на този холивудски филм.

Въз основа на работата, извършена от физика Амос Ори две десетилетия по-рано, и въоръжена със силните си изчислителни умения, Малари изгради компютърен модел, който да обхване повечето от съществените физически ефекти върху космически кораб, или всеки голям обект, попадащ в голяма, въртяща се черна дупка като Стрелец A*.

_{Измислената планета на Милър, която обикаля около черната дупка Гаргантюа, във филма Interstellar. Кредит: interstellarfilm.wikia.com}

Дори няма да "друса"?

Това, което тя откри, е че при всички условия обект, попадащ във въртяща се черна дупка, няма да изпита безкрайно големи ефекти при преминаването през т. н. вътрешен хоризонт на сингулярността на дупката.

Това е сингулярността, в която обект, влизащ във въртящата се черна дупка, не може да маневрира или да избяга.

Не само, че при подходящи обстоятелства тези ефекти могат да бъдат пренебрежимо малки, което позволява достатъчно удобно преминаване през сингулярността.

Но всъщност дори няма да има никакви забележими ефекти върху падащия обект. Това увеличава възможността за използване на големи, въртящи се черни дупки като портали за пътуване с хиперпространство.

Малари също така открива характеристика, която не е била напълно оценена преди това - фактът, че ефектите на сингулярността в контекста на въртяща се черна дупка ще доведат до бързо нарастващи цикли на опън и натиск върху космическия кораб.

Но за много големи черни дупки като Гаргантюа силата на този ефект ще бъде много малка. Така че космическият кораб и всички хора на борда няма да го усетят.

^{Физическото натоварване на космически кораб, когато навлезе в черна дупка - нараства драматично, но не нараства безкрайно. Следователно един космически кораб може да оцелее. (Khanna / UMassD)}

От решаващо значение е, че тези ефекти не се увеличават безкрайно. Всъщност ефектите са ограничени, въпреки че напреженията в космическия кораб са склонни да растат неограничено, докато се приближава до черната дупка.

Има няколко важни опростяващи предположения и предизвиващи възражения в контекста на модела на Малари. Основното предположение е, че разглежданата черна дупка е напълно изолирана и следователно не е обект на постоянни смущения от източник като друга звезда в близост или дори попадащо в дупката излъчване.

Докато това предположение позволява важни опростявания, заслужава да се отбележи, че повечето черни дупки са обградени от космически материал - прах, газ, радиация. Ето защо естественото продължение на работата на Малари би било да се извърши подобно изследване в контекста на по-реалистична астрофизична черна дупка.

Подходът на Малари при използването на компютърна симулация за изследване на ефектите от черна дупка върху обект е много често срещан в областта на физиката на черните дупки.

Излишно е да казваме, че все още нямаме възможност за извършване на реални експерименти в или близо до черни дупки, така че учените прибягват до теория и симулации, за да научат нещо, като правят прогнози и нови открития.

______________________

Автор: Гаурав Хана (Gaurav Khanna), професор по физика, University of Massachusetts Dartmouth .

Тази статия се преиздава от The Conversation под лиценз Creative Commons. Прочетете оригиналната статия.

Още по темата

17/12/2018

Физика

Пътуване във времето е възможно - но само ако имате обект с безкрайна маса

10/12/2018

Космос

НАСА ще съобщи днес важна новина за Voyager 2 (стрийм)

18/10/2018

Космос

Физик описа как може да изглежда една червейна дупка

21/09/2018

Космос

Ще пътуваме ли в космоса през червейни дупки? Не, няма как да стане (видео)