Крошечный космический аппарат может отправиться к черной дыре и изменить физику

Источник: AI/ScienceDaily.com

Это звучит как научная фантастика: космический аппарат весом не больше скрепки, разгоняемый лазерным лучом и несущийся сквозь пространство со скоростью света к черной дыре, чтобы исследовать саму ткань пространства-времени и проверить законы физики. Но для астрофизика и эксперта по черным дырам Козимо Бамби эта идея не так уж и фантастична.

В статье, опубликованной в журнале iScience издательства Cell Press, Бамби описывает план превращения этого межзвездного путешествия к черной дыре в реальность. Если миссия увенчается успехом, она сможет предоставить данные о ближайших черных дырах, которые полностью изменят наше понимание общей теории относительности и законов физики.

«Сейчас у нас нет необходимых технологий, — говорит автор исследования Козимо Бамби из Университета Фудань в Китае. — Но через 20 или 30 лет они могут появиться».

Миссия зависит от двух ключевых задач: найти черную дыру, достаточно близкую для изучения, и создать зонды, способные выдержать путешествие.

Современные знания об эволюции звезд позволяют предположить, что черная дыра может находиться всего в 20–25 световых годах от Земли, но обнаружить ее будет непросто, отмечает Бамби. Поскольку черные дыры не излучают и не отражают свет, они практически невидимы для телескопов. Ученые обнаруживают их по влиянию на близлежащие звезды или искажению света.

«Появились новые методы обнаружения черных дыр, — говорит Бамби. — Думаю, вполне разумно ожидать, что мы найдем ближайшую в течение следующего десятилетия».

После идентификации цели следующая проблема — добраться до нее. Традиционные космические аппараты, работающие на химическом топливе, слишком громоздки и медленны для такого путешествия. Бамби предлагает использовать нанозонды — граммовые устройства, состоящие из микрочипа и светового паруса. Лазеры с Земли будут воздействовать на парус фотонами, разгоняя аппарат до трети скорости света.

При такой скорости зонд достигнет черной дыры за 70 лет. Данные, которые он соберет, будут передаваться на Землю еще 20 лет, что сделает общую продолжительность миссии около 80–100 лет.

Оказавшись рядом с черной дырой, исследователи смогут провести эксперименты, которые ответят на ключевые вопросы физики. Есть ли у черной дыры горизонт событий — граница, за которую не может вырваться даже свет? Меняются ли законы физики вблизи черной дыры? Сохраняет ли теория относительности Эйнштейна свою справедливость в экстремальных условиях?

Бамби отмечает, что только лазеры для такой миссии сегодня стоили бы около триллиона евро (~90 трлн рублей), а технология создания нанозондов пока не существует. Однако через 30 лет, по его словам, стоимость может снизиться, а технологии — догнать эти смелые идеи.

«Это может звучать безумно и больше похоже на научную фантастику, — говорит Бамби. — Но люди говорили, что мы никогда не обнаружим гравитационные волны, потому что они слишком слабые. А мы их зафиксировали — спустя 100 лет. Думали, что никогда не увидим тени черных дыр. А теперь, через 50 лет, у нас есть изображения двух».

Исследование поддержано грантами Национального фонда естественных наук Китая.

Источники:

Материалы предоставлены Cell Press.

Козимо Бамби. Межзвездная миссия для изучения астрофизических черных дыр. iScience, 2025; 113142 DOI: 10.1016/j.isci.2025.113142