La idea de viajar un día a otro sistema estelar y ver qué hay allí ha sido el sueño febril de las personas mucho antes de que los primeros cohetes y astronautas fueran enviados al espacio. Pero a pesar de todo el progreso que hemos logrado desde el comienzo de la Era Espacial, el viaje interestelar sigue siendo solo eso: un sueño febril. Si bien se han propuesto conceptos teóricos, los problemas de costo, tiempo de viaje y combustible siguen siendo muy problemáticos.
Muchas esperanzas actualmente dependen del uso de energía dirigida y velas de luz para impulsar pequeñas naves espaciales a velocidades relativistas. Pero, ¿qué pasaría si hubiera una manera de hacer naves espaciales más grandes lo suficientemente rápido como para realizar viajes interestelares? Según el profesor David Kipping, el líder del laboratorio Cool Worlds de la Universidad de Columbia, las futuras naves espaciales podrían confiar en un Halo Drive, que utiliza la fuerza gravitacional de un agujero negro para alcanzar velocidades increíbles.
El profesor Kipping describió este concepto en un estudio reciente que apareció en línea (la preimpresión también está disponible en el sitio web de Cool Worlds). En él, Kipping abordó los desafíos más grandes que plantea la exploración espacial, que es la gran cantidad de tiempo y energía que se necesitaría para enviar una nave espacial en una misión para explorar más allá de nuestro Sistema Solar.
Como Kipping le dijo a Space Magazine por correo electrónico:
“El viaje interestelar es una de las hazañas técnicas más desafiantes que podemos concebir. Si bien podemos imaginar la deriva entre las estrellas durante millones de años, que es un viaje legítimamente interestelar, para lograr viajes en escalas de tiempo de siglos o menos, se requiere una propulsión relativista ".
Como dijo Kipping, la propulsión relativista (o acelerar a una fracción de la velocidad de la luz) es muy costosa en términos de energía. Las naves espaciales existentes simplemente no tienen la capacidad de combustible para poder alcanzar ese tipo de velocidades, y están a punto de detonar las armas nucleares para generar empuje, como el Proyecto Orion (video arriba), o construir un ramjet de fusión. Proyecto Daedalus: no hay muchas opciones disponibles.
En los últimos años, la atención se ha desplazado hacia la idea de usar velas de luz y nanocraft para llevar a cabo misiones interestelares. Un ejemplo bien conocido de esto es Breakthrough Starshot, una iniciativa que tiene como objetivo enviar una nave espacial del tamaño de un teléfono inteligente a Alpha Centauri en nuestra vida. Usando un potente conjunto de láser, la vela de luz se aceleraría a velocidades de hasta el 20% de la velocidad de la luz, haciendo el viaje en 20 años.
"Pero incluso aquí estás hablando de varios terrajulios de energía para la nave espacial más minimalista (una masa de gramo) concebible", dijo Kipping. "¡Esa es la producción acumulada de energía de las centrales nucleares funcionando durante semanas (que por cierto tampoco tenemos forma de almacenar tanta energía)! Por eso es difícil ".
Para esto, Kipping sugiere una versión modificada de lo que se conoce como el "Dyson Slingshot", una idea propuesta por el venerado físico teórico Freeman Dyson (la mente detrás de la Esfera Dyson). En el libro de 1963, Comunicaciones interestelares (Capítulo 12: "Máquinas gravitacionales"), Dyson describió cómo la nave espacial podría lanzar una honda alrededor de estrellas binarias compactas para recibir un impulso significativo en la velocidad.
Como lo describió Dyson, una nave que se enviaría a un sistema binario compacto (dos estrellas de neutrones que orbitan entre sí) donde realizaría una maniobra de asistencia por gravedad. Esto consistiría en que la nave espacial aumente la velocidad de la intensa gravedad del binario, agregando el equivalente de dos veces su velocidad de rotación a la suya, antes de ser expulsada del sistema.
Si bien la posibilidad de aprovechar este tipo de energía en aras de la propulsión era muy teórica en la época de Dyson (y aún lo es), Dyson ofreció dos razones por las que valía la pena explorar las "máquinas gravitacionales":
“Primero, si nuestra especie continúa expandiendo su población y su tecnología a un ritmo exponencial, puede llegar un momento en el futuro remoto donde la ingeniería a escala astronómica sea factible y necesaria. En segundo lugar, si estamos buscando signos de vida tecnológicamente avanzada que ya exista en otras partes del universo, es útil considerar qué tipo de fenómenos observables podría ser capaz de producir una tecnología realmente avanzada ".
En resumen, vale la pena estudiar las máquinas gravitacionales en caso de que algún día sean posibles, y debido a que este estudio podría permitirnos detectar posibles inteligencias extraterrestres (ETI) a través de las firmas tecnológicas que tales máquinas crearían. Ampliando esto, Kipping considera cómo los agujeros negros, especialmente los que se encuentran en pares binarios, podrían constituir tirachinas gravitacionales aún más poderosas.
Esta propuesta se basa en parte en el éxito reciente del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO), que ha recogido múltiples señales de ondas gravitacionales desde que se detectó la primera en 2016. Según estimaciones recientes basadas en estas detecciones, podría haber Solo 100 millones de agujeros negros en la galaxia de la Vía Láctea.
Cuando se producen binarios, poseen una increíble cantidad de energía rotacional, que es el resultado de su rotación y la forma en que se orbitan rápidamente entre sí. Además, como señala Kipping, los agujeros negros también pueden actuar como un espejo gravitacional, donde los fotones dirigidos al borde del horizonte de eventos se doblarán y volverán directamente a la fuente. Como dijo Kipping:
“Entonces, el agujero negro binario es realmente un par de espejos gigantes que giran alrededor del otro a una velocidad potencialmente alta. El disco de halo explota esto haciendo rebotar fotones en el "espejo" cuando el espejo se acerca a ti, los fotones rebotan, empujándote, pero también roban algo de la energía del binario del agujero negro (piensa en cómo arrojó una pelota de ping pong) contra una pared en movimiento volvería más rápido). Con esta configuración, se puede cosechar la energía binaria del agujero negro para la propulsión ".
Este método de propulsión ofrece varias ventajas obvias. Para empezar, ofrece a los usuarios el potencial de viajar a velocidades relativistas sin la necesidad de combustible, que actualmente representa la mayoría de la masa de un vehículo de lanzamiento. También hay muchos, muchos agujeros negros que existen a través de la Vía Láctea, que podrían actuar como una red para viajes espaciales relativistas.
Además, los científicos ya han presenciado el poder de la honda gravitacional gracias al descubrimiento de estrellas de hipervelocidad. Según una investigación del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA), estas estrellas son el resultado de fusiones galácticas e interacción con agujeros negros masivos, lo que hace que sean expulsadas de sus galaxias a una décima a un tercio de la velocidad de luz - ~ 30,000 a 100,000 km / s (18,600 a 62,000 mps).
Pero, por supuesto, el concepto viene con innumerables desafíos y más que algunas desventajas. Además de construir naves espaciales que puedan ser arrojadas alrededor del horizonte de eventos de un agujero negro, también existe la tremenda cantidad de precisión necesaria; de lo contrario, la nave y la tripulación (si tiene una) podrían terminar siendo separados en las fauces del agujero negro. Además de eso, está la simple cuestión de llegar a uno:
“[Lo] que tiene una gran desventaja para nosotros es que primero tenemos que llegar a uno de estos agujeros negros. Tiendo a pensar en ello como un sistema de autopistas interestelares: hay que pagar un peaje por única vez para llegar a la autopista, pero una vez que se enciende, puede cruzar la galaxia todo lo que quiera sin gastar más combustible ".
El desafío de cómo la humanidad podría llegar a alcanzar el agujero negro adecuado más cercano será el tema del próximo trabajo de Kipping, indicó. Y aunque una idea como esta es tan remota para nosotros como construir una Esfera Dyson o usar agujeros negros para impulsar naves espaciales, ofrece algunas posibilidades bastante emocionantes para el futuro.
En resumen, el concepto de máquina de gravedad de agujero negro presenta a la humanidad un camino plausible para convertirse en una especie interestelar. Mientras tanto, el estudio del concepto proporcionará a los investigadores de SETI otra posible firma tecnológica para buscar. Entonces, hasta que llegue el día en que podamos probar algo como esto por nosotros mismos, ¡podremos ver si alguna otra especie ya lo ha apuñalado y lo ha hecho funcionar!
