Rotující černé díry by mohly způsobit hyperprostor cestování konečně v dosahu

Jeden z nejcennějších scénářů sci-fi používá černou díru jako portál k jiné dimenzi nebo času nebo vesmíru. Tato fantazie může být blíže realitě, než se dříve předpokládalo.

Černé díry jsou snad nejzáhadnější objekty ve vesmíru. Jsou důsledkem gravitace, která rozdrcuje umírající hvězdu bez omezení, což vede ke vzniku skutečné singularity - což se stane, když se celá hvězda zkomprimuje dolů do jediného bodu a získá objekt s nekonečnou hustotou. Tato hustá a horká singularita děruje díru ve struktuře samotného spacetime, případně otevírající příležitost pro hyperprostorové cestování. To znamená, že krátký řez přes časoprostor umožňující cestování přes kosmické měřítko vzdálenosti v krátkém období.

Viz také: Je Hyperspace Pure Science Fiction? Není-li vypadat tvrdě na String teorie

Výzkumníci si dříve mysleli, že jakákoliv kosmická loď, která se snaží použít černou díru jako portál tohoto typu, by musela počítat s přírodou v nejhorším. Horká a hustá singularita by způsobila, že kosmická loď vydrží sekvenci stále nepříjemnějšího přílivu a protlačování, než bude úplně odpařena.

Létání přes černou díru

Můj tým na univerzitě v Massachusetts Dartmouth a kolega na Georgia Gwinnett College ukázali, že všechny černé díry nejsou vytvořeny stejně. Pokud je černá díra jako Střelec A *, která se nachází ve středu naší vlastní galaxie, velká a rotující, pak se dramaticky mění výhled na kosmickou loď. Je to proto, že jedinečnost, se kterou by se kosmická loď musela vyrovnat, je velmi šetrná a mohla by umožnit velmi klidnou cestu.

Důvod, proč je to možné, je, že příslušná singularita uvnitř rotující černé díry je technicky „slabá“, a tudíž nepoškozuje objekty, které s ní interagují. Zpočátku se tato skutečnost může zdát kontraintuitivní. Můžeme si to však představit jako analogický s běžnou zkušeností rychlého průchodu prstem svíčkou v blízkosti plamene v blízkosti 2 000 stupňů bez spálení.

Můj kolega Lior Burko a já jsme vyšetřovali fyziku černých děr více než dvě desetiletí. V roce 2016 jsem získal titul Ph.D. studentka, Caroline Mallary, inspirovaná trhákem Christophera Nolana Mezihvězdný, vyrazil testovat jestliže Cooper (Matthew McConaughey charakter) mohl přežít jeho pád hluboko do Gargantua - smyšlený, supermassive, rychle se otáčet černá díra asi 100 miliónů násobek hmoty našeho slunce. Mezihvězdný byl založen na knize, kterou napsal Nobelovu cenu astrofyzik Kip Thorne a fyzikální vlastnosti Gargantua jsou ústředním bodem tohoto hollywoodského filmu.

Stavět na práci dělané fyzikem Amos Ori dvě desetiletí předchozí, a vyzbrojený její silnými výpočetními dovednostmi, Mallary postavil počítačový model, který by zachytil většinu z základních fyzikálních efektů na kosmické lodi, nebo nějaký velký objekt, padat do velkého, točivého černého. díra jako Střelec A *.

Není ani hrbolatá jízda?

Zjistila, že objekt, který spadá do rotující černé díry, by za všech podmínek nezažil nekonečně velké účinky na průchod přes tzv. Vnitřní horizont singularity. To je jedinečnost, že objekt vstupující do rotující černé díry nemůže manévrovat nebo se vyhnout. Nejen, že za správných okolností mohou být tyto účinky zanedbatelně malé, což umožňuje poměrně pohodlný průchod singularitou. Ve skutečnosti nemusí existovat žádné znatelné účinky na padající předmět vůbec. To zvyšuje možnost použití velkých, rotujících černých děr jako portálů pro cestování hyperprostoru.

Mallary také objevil rys, který nebyl plně oceněn předtím: skutečnost, že účinky singularity v kontextu rotující černé díry by vedly k rychle rostoucím cyklům protahování a mačkání na kosmické lodi. Pro velmi velké černé díry, jako je Gargantua, by síla tohoto efektu byla velmi malá. Takže kosmická loď a všichni jednotlivci na palubě by to nezjistili.

Klíčovým bodem je, že tyto účinky se nezvyšují bez vazby; ve skutečnosti, oni zůstanou koneční, ačkoli napětí na kosmické lodi inklinují růst donekonečna, zatímco to se blíží k černé díře.

Existuje několik důležitých zjednodušujících předpokladů a výsledných upozornění v kontextu modelu Mallary. Hlavním předpokladem je, že uvažovaná černá díra je zcela izolovaná, a tudíž nepodléhá neustálému rušení zdrojem, jako je například jiná hvězda v jeho blízkosti nebo dokonce padající záření. I když tento předpoklad umožňuje důležitá zjednodušení, stojí za zmínku, že většina černých děr je obklopena kosmickým materiálem - prachem, plynem, zářením.

Viz také: „Solo“ dal jméno palivu pro cestování hyperprostoru

Proto by přirozeným rozšířením práce Mallary bylo provedení podobné studie v kontextu realističtější astrofyzikální černé díry.

Mallaryův přístup k použití počítačové simulace ke zkoumání účinků černé díry na objekt je v oblasti fyziky černých děr velmi běžný. Netřeba dodávat, že nemáme schopnost provádět skutečné experimenty v černých dírách nebo v jejich blízkosti, takže vědci se uchylují k teorii a simulacím, aby vyvinuli porozumění tím, že předvídají a objevují nové objevy.

Tento článek byl původně publikován na The Conversation Gaurav Khanna. Přečtěte si originální článek zde.