Как космический «Одуванчик» сможет исследовать Галактику

Ученый Ави Леб представил свою новую статью. Леб — известный популяризатор науки, физик-теоретик, который работает в области астрофизики и космологии. Он руководитель проекта «Галилео», директор-основатель Инициативы по черным дырам Гарвардского университета, директор Института теории и вычислений в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики и бывший заведующий кафедрой астрономии Гарвардского университета (2011-2020). 

Через неделю после выхода моей книги «Интерстеллар» я задумался, как человечество может сэкономить энергию при достижении межзвездного пространства?

Как это часто бывает, мы можем поучиться у природы, переняв способ, которым цветок одуванчика экономит энергию, удаляясь от места своего рождения. Семена одуванчика разносятся ветром и воспроизводят генетическую информацию цветка на далеких плодородных землях.

Таким же образом, для того чтобы наши семена попали в межзвездное пространство, нам нужно всего лишь разогнать наш «одуванчиковый космический корабль» — далее он будет называться «d-крафт» (сокр. от dandelion spacecraft) — с 30 километров в секунду — скорости, с которой Земля движется вокруг Солнца, до 42 километров в секунду — скорости выхода из Солнечной системы. Скорость вылета с планеты Земля составляет 11 километров в секунду. Кроме того, нам нужно еще 12 километров в секунду в направлении движения Земли вокруг Солнца, чтобы достичь скорости 42 километра в секунду относительно Солнца. Эта задача вполне осуществима с помощью существующих ракетных технологий.

Когда наш d-крафт достигнет внешнего края облака Оорта, он будет оторван от Солнечной системы приливными силами пролетающих звезд или Млечного Пути в целом. Затем он будет свободно лететь по диску Млечного Пути с местной круговой скоростью около 233 километров в секунду, плюс скорость Солнца относительно местного эталона покоя около 17 километров в секунду. Как я рассчитал в новой работе вместе с моим студентом из Гарварда Шохрузом Кахаровым, это движение перенесет d-крафт за миллиард лет на противоположную сторону галактики Млечный Путь относительно местного стандарта покоя.

Это энергоэффективный способ распространения межзвездных семян в любое время. Но если мы хотим, чтобы наши d-крафты распространились только после гибели Солнца, мы можем припарковать их в Солнечной системе на расстоянии, которое в 10 раз ближе к Солнцу, чем внешний край облака Оорта.

Когда Солнце превратится в красного гиганта и потеряет 40 % своей массы, став белым карликом, уменьшенное гравитационное притяжение остатка заставит эти d-крафты увеличить радиус орбиты в десять раз и достичь края Солнечной системы. В d-крафте может содержаться некролог о Земле, которая будет поглощена раньше времени оболочкой красного гиганта. Этот автоматический таймер будет активирован, как только Солнце умрет. Сообщение, которое будет нести d-крафт, может гласить: «Солнце мертво. Жизнь на Земле была веселой, пока она продолжалась».

Если внеземные цивилизации преследуют те же цели, то их d-крафты будут припаркованы на периферии их облаков Оорта. Если бы эти аппараты были спроектированы так, чтобы передавать сигналы связи своим отправителям, то поисковики SETI с Земли могли бы обнаружить эти передачи, когда родительская планета и передающий луч аппарата совпадут с нашей линией видимости.

Вблизи массивных звезд, которые взрываются в виде сверхновых, экономия двигательной энергии гораздо больше. Во-первых, взрывная энергия, переносимая излучением сверхновой или ее выбросами, может разогнать d-крафт до скорости, превышающей один процент от скорости света. Развитая цивилизация может припарковать d-крафт в пределах предвзрывной планетарной системы на расстоянии, на котором взрыв не уничтожит их. Интересно, что остаток сверхновой в созвездии Паруса демонстрирует своеобразное рентгеновское излучение от плотных «пулеподобных» сгустков неизвестного происхождения, которое я пытался объяснить тридцать лет назад в работе с Фредом Расио и Джейкобом Шахамом.

Конечно, можно отправить d-крафт в привилегированные места, например, в окрестности двойных звездных систем, таких как наши ближайшие соседи Альфа-Центавра A и B, где их можно будет разогнать до высоких скоростей за счет того, что эти системы будут действовать как гравитационные рогатки. Наилучшие перспективы открывают пары черных дыр, которые могут гравитационно подбрасывать d-крафты до скорости света, как я показал в двух работах вместе с моим бывшим постдоком Джеймсом Гийошоном.

В общем, d-крафты — это самый дешевый вид транспорта для межзвездных путешествий, и поэтому они могут стать самыми многочисленными технологическими зондами, которые найдет проект «Галилео». Если таковые будут обнаружены как аномальные межзвездные объекты, то по их скорости и направлению движения можно будет отследить их происхождение, как это описано в моей недавней работе.

С момента своего рождения 4,6 миллиарда лет назад Солнце 23 раза обогнуло галактику Млечный Путь. Приливные силы, действующие на Солнце, могли захватить объекты из облаков Оорта возле ста тысяч звезд, которые прошли через Солнечную систему за это время. Если там были припаркованы d-крафты, то некоторые из них могут сейчас находиться в ловушке в Солнечной системе.

Обнаружив несколько инопланетных d-крафтов, мы сможем разгадать долгую историю разумной жизни в галактике Млечный Путь. Как и в любом другом историческом исследовании, полученные уроки могут вдохновить нас на создание лучшего будущего, чем прошлое всех тех, кто населял Млечный Путь до нас.