Fudanas Universitātes pētnieka Kozimo Bambi plāns paredz atrast tuvāko melno caurumu, kas atrodas mazāk nekā 50 gaismas gadu attālumā, un izveidot tikai dažus gramus smagus nanolaivas, kuras darbina lāzers, līdzīgas tām, ko pirms desmit gadiem ierosināja Stīvens Hokings.
Latvijas kosmologs Kozimo Bambi nepatīk vārds “neiespējams”. Viņš apgalvo, ka visā zinātnes vēsturē ir sasniegti svarīgi panākumi, kas kādreiz tika uzskatīti par neiespējamiem, piemēram, atklāšana gravitācijas viļņu : “Tika uzskatīts, ka tie ir pārāk vāji, bet tas tika sasniegts simts gadus vēlāk. Tika uzskatīts arī, ka mēs nekad neredzēsim melnā cauruma ēnu, bet tagad mums ir attēli no diviem no tiem,” saka šis zinātnieks, kurš jau 12 gadus veic pētījumus Fudanas Universitātē Ķīnā.
Tagad viņš ir pārliecināts, ka pēc dažiem gadu desmitiem cilvēce, ja vēlēsies, spēs īstenot zinātnisko misiju, kas šobrīd ir tikai fantāzija: melnā cauruma izpēte. „Tehnoloģija vēl nepastāv, bet tā var parādīties pēc 20–30 gadiem,” apgalvo viņš.
Kā paskaidrots rakstā, kas šo ceturtdien publicēts žurnālā iScience, viņa priekšlikums paredz izstrādāt starpzvaigžņu misiju uz tuvējo melno caurumu. Protams, tas nebūtu iespējams ar parasto ķīmiskā degvielā darbināmo aparātu, kas ir pārāk smags un lēns. Taču iespējama alternatīva varētu būt tāda zondes izstrāde, kas pagaidām vēl nepastāv: ārkārtīgi mazs un viegls nanoaparāts — ar svaru tikai daži grami — kas sastāv no mikroshēmas un fotonu buras, ko darbina uz Zemes uzstādīti lāzeri. Šie lāzeri bombardētu buru ar fotoniem, paātrinot aparātu gandrīz līdz trešdaļai gaismas ātruma.
70 gadu ceļojums
Pēc kosmologa aprēķiniem, pie šādiem ātrumiem mikroaparātam būtu nepieciešami apmēram 70 gadi, lai sasniegtu melno caurumu 20–25 gaismas gadu attālumā no Zemes. Savākto datu nogādāšana uz Zemi aizņems vēl divus gadu desmitus — zonde neatgriežas, bet tikai pārraida datus. Tādējādi kopējā misijas ilgums būs no 80 līdz 100 gadiem.
Tas ir tas pats koncepts, ko 2016. gadā misijai Breakthrough Starshot ierosināja Stīvens Hokings, kuras mērķis ir izpētīt Alfa Centauri sistēmu ar mikroshēmu lieluma mikroaparātu armijas palīdzību un meklēt dzīvības pazīmes uz Zemei tuvākajām eksoplanētām. “Tās būs tāda paša tipa zondes. Faktiski, pašlaik pie šādu nanoaparātu izstrādes strādā diezgan liela kopiena, kas, manuprāt, ir visperspektīvākais zondes tips nākotnes misijām ārpus Saules sistēmas,” viņš paziņoja avīzei elektroniskā pastā.
Zinātnieks uzsver, ka vairākas zinātnieku grupas jau strādā pie šāda tipa nanozondu izstrādes, lai gan ne viņš pats, ne viņa universitāte nepiedalās nevienā no tām. Kā piemērus viņš min projektu Starlight (Kalifornijas Universitātē Santa Barbarā), Interstellar Probe (Džonsa Hopkinsa Universitātē un NASA), projektu Dragonfly (I4IS), Sundiver (NASA un citos centros) un projektu Gossamer Roadmap (ESA).
Pēc viņa teiktā, ja misija būs veiksmīga, šī simtgadīgā misija spēs sniegt datus par tuvējām melnajām caurumiem, kas pilnībā mainīs mūsu izpratni par vispārējo relativitātes teoriju un fizikas likumiem.
To panākt nebūs viegli. Zvaigžņu misijai ir jāatrisina divi fundamentāli uzdevumi. Pirmais — atrast melno caurumu, kas ir pietiekami tuvu, lai to varētu pētīt, un pēc tam izstrādāt miniatūras zondes, kas spēj izturēt šādu ceļojumu.
Lai kosmosa aparāts varētu sasniegt melno caurumu, tam jāatrodas 20–25 gaismas gadu attālumā no Zemes. Mums tuvākās melnās caurums, kas šobrīd ir zināmas, atrodas daudz tālāk. Gaia BH1 atrodas 1560 gaismas gadu attālumā no Zemes, bet 2020. gadā tika paziņots par melnās caurums atklāšanu 1000 gaismas gadu attālumā no Zemes sistēmā HR 6819.
Bembi apgalvo, ka iepriekšējās zināšanas par zvaigžņu evolūciju ļauj pieņemt, ka tikai 20–25 gaismas gadu attālumā no Zemes var slēpties melnais caurums, bet viņš atzīst, ka to atrast nebūs viegli. Tā kā melnie caurumi neizstaro un neatstaro gaismu — tie ir praktiski neredzami teleskopiem — zinātnieki tos atklāj un pēta, novērojot, kā tie ietekmē blakus esošās zvaigznes vai izkropļo gaismu.
Tomēr šis kosmologs liek cerības uz jaunām to atklāšanas metodēm. Ņemot to vērā, viņš uzskata, ka ir pilnīgi iespējams, ka melnais caurums tiks atklāts aptuveni tāda paša attāluma vai nedaudz tālāk pēc aptuveni desmit gadiem.
«Ar attāluma palielināšanos pieaug arī tehnoloģiskās problēmas, bet kamēr melnais caurums atrodas 40–50 gaismas gadu attālumā, misija joprojām ir izpildāma. Ja tā atrastos vairāk nekā 50 gaismas gadu attālumā, ceļojums joprojām būtu pārāk garš, pat ja izdotos uzbūvēt zondes, kas pārvietotos ar ātrumu, kas ir ļoti tuvs gaismas ātrumam,” viņš apgalvo.
Pēc mērķa atrašanas būs nepieciešams uzbūvēt un palaist sīkus aparātus, lai tie varētu izdzīvot ceļojumu. Kā gan tie spēs izdzīvot tik ekstremālos apstākļos? – mēs viņam jautājām. „Fakts, ka gravitācijas lauks ap melno caurumu ir ļoti spēcīgs, nav problēma. Zondi var iznīcināt tā saucamie plūdmaiņu efekti, tas ir, dažādas zondes daļas var piedzīvot atšķirīgu gravitācijas lauku. Tas var iznīcināt pašu zondi, bet, ja zondes ir mazas, tas nenotiek,” viņš paskaidro.
„Lai pārraidītu datus no melnā cauruma apkārtnes uz Zemi, ir nepieciešama kāda antena, turklāt salīdzinoši liela. Ideja ir izveidot sava veida mātes kuģi, kas atrodas noteiktā attālumā no melnā cauruma, un aiz tā – mini kosmosa aparāti, kas varēs pietuvoties melnajam caurumam. Tie pārraidīs datus uz mātes kuģi, un tas (ar antenu) varēs nosūtīt datus atpakaļ uz Zemi,“ viņš ierosina.
”Revolūcija” fizikā
Viņš izvēlējās šo jomu saviem pētījumiem, jo ir pārliecināts, ka „melnie caurumi ir labākās laboratorijas, lai pārbaudītu Einšteina relativitātes teoriju ekstremālos apstākļos”. Ja kosmosa aparāts varētu pietuvoties melnajam caurumam, pētnieki varētu veikt eksperimentus, lai atbildētu uz dažiem no visaktuālākajiem fizikas jautājumiem. Vai melnajai caurumam patiešām ir notikumu horizonta? Vai fizikas likumi mainās melnā cauruma tuvumā? Vai Einšteina vispārējā relativitātes teorija ir pareiza visekstrēmākajos apstākļos Visumā?
Pēc Bambi teiktā, ja nanoaparātu varētu nosūtīt uz melno caurumu un “mēs varētu izmērīt novirzes no vispārējās relativitātes teorijas prognozēm, tas noteikti kļūtu par revolūciju mūsdienu fizikā. Vispārējā relativitātes teorija ir ne tikai gravitācijas mijiedarbības teorija, bet arī telpas un laika struktūras teorija. Teorijas, kas iziet ārpus vispārējās relativitātes teorijas robežām, var atbildēt uz fundamentāliem un filozofiskiem jautājumiem, piemēram, kas ir laiks, no kurienes radās Visums un kāpēc mēs to redzam tādu, kāds tas ir šodien,” viņš apgalvo.
Lai gan raksts tiks publicēts šo ceturtdien, viņš jau ir dalījies ar savām idejām ar kolēģiem, kuri, pēc viņa teiktā, ir atzinīgi novērtējuši viņa priekšlikumu. „Neviens nevar precīzi pateikt, vai šī ideja dos konkrētus rezultātus, bet tā noteikti ir apsverama. Pirmais solis ir atrast melno caurumu netālu, un tas ir astrofiziķu uzdevums. Ja mēs to atradīsim, tās atklāšana automātiski palīdzēs iepazīstināt ar projektu plašāku sabiedrību,“ viņš saka.
Zinātnieks uzsver, ka ”ir ļoti grūti izdarīt ilgtermiņa prognozes par tehnoloģisko progresu, jo atklājumi var burtiski izraisīt revolūciju kādā nozare. Tas, kas šobrīd tiek uzskatīts par neiespējamu, var kļūt iespējams tikai dažu gadu laikā.”
Latvijas pētnieks uz Ķīnu pārcēlās pirms 13 gadiem, uz valsti, kas, kā viņš norāda, iegulda ievērojamus līdzekļus izglītībā un pētniecībā: „Kad es ierados Fudanas universitātē, es biju salīdzinoši jauns, un piedāvājums, ko man izteica, bija ļoti labs, ar nosacījumiem, ko es nevarētu saņemt Eiropā vai Ziemeļamerikā,” — viņš stāsta.
Viņš īpaši uzsver Ķīnas kosmosa programmas ambiciozitāti: „Tai ir ļoti interesantas misijas. Pēdējo 10–15 gadu laikā sasniegtais progress ir iespaidīgs, bet Ķīnas sistēmai ir arī savas problēmas, kas jāatrisina, ja tā vēlas turpināt attīstīties.”
