一位天體物理學(xué)家提議我們派一艘航天器去探訪黑洞

黑洞是宇宙中一些最神秘的物體——研究它們的困難無(wú)助于這種聲譽(yù)。

因?yàn)檫@些超密集物體不會(huì)發(fā)出我們可以檢測(cè)到的光，所以我們必須根據(jù)它們對(duì)他們周圍的空間，從跨時(shí)空的遠(yuǎn)距離。但可能還有另一種方法可以讓這些宇宙重量級(jí)人物瘦身。

“我一直在尋找一些全新的方法來(lái)研究黑洞，”中國(guó)復(fù)旦大學(xué)的天體物理學(xué)家科西莫·班比告訴 ScienceAlert，“我意識(shí)到最近的星際任務(wù)黑洞并非不切實(shí)際——但從來(lái)沒(méi)有人提出過(guò)。

相關(guān)：物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室模擬了一個(gè)黑洞，然后它開(kāi)始發(fā)光

黑洞產(chǎn)生宇宙中最強(qiáng)的引力場(chǎng)，強(qiáng)度如此之大，以至于連光的速度都不足以達(dá)到從其強(qiáng)大控制中逃逸的速度。雖然我們對(duì)他們的行為方式，衡量我們什么不知道他們遠(yuǎn)比我們所做的更偉大。

此外，黑洞引力狀態(tài)將是宇宙中最好的測(cè)試狀態(tài)之一廣義相對(duì)論，提供了在其他任何地方都找不到的極端條件，可以真正將理論推向絕對(duì)極限。圍繞黑洞將能夠執(zhí)行測(cè)試，并測(cè)量黑洞，這是我們無(wú)法從地球上做到的。

“我們不知道黑洞，即事件視界內(nèi)的區(qū)域。廣義相對(duì)論做出了明確的預(yù)測(cè)，但其中一些肯定是不正確的，“斑比說(shuō)。“因此，黑洞是發(fā)現(xiàn)與廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)可能存在偏差的理想實(shí)驗(yàn)室?！?/p>

在他的提案中，小鹿斑比列出了黑洞勘探任務(wù)，重點(diǎn)關(guān)注需要解決的前兩個(gè)障礙：首先，確定合適的目標(biāo);其次，技術(shù)。

需要明確的是，這是長(zhǎng)期規(guī)劃。我們現(xiàn)在擁有的技術(shù)還沒(méi)有為這樣的任務(wù)做好準(zhǔn)備，所涉及的距離將意味著幾十年的旅行時(shí)間。但每段旅程都始于一步——沒(méi)有這一步，旅程就無(wú)法發(fā)生。

尋找合適的黑洞參觀是第一個(gè)主要障礙。目前，已知最接近的黑洞到地球位于約 1,565 光年的距離處.這真的太遠(yuǎn)了。然而，可能存在黑洞更近.

如果黑洞只是在太空中閑逛，什么都不做，那么黑洞就很難被發(fā)現(xiàn)，但天文學(xué)家可以更好地找到它們基于他們的引力場(chǎng)扭曲他們周圍時(shí)空的方式。找到這樣的黑洞在未來(lái)十年左右的時(shí)間里，附近并非不可能。

“我認(rèn)為我們只需要'幸運(yùn)'并有一個(gè)黑洞在 20 到 25 光年內(nèi)。當(dāng)然，這不在我們的控制范圍內(nèi)。如果有黑洞在太陽(yáng)系 20 到 25 光年范圍內(nèi)，我們可以開(kāi)發(fā)出執(zhí)行此類任務(wù)的技術(shù)，“斑比解釋道。

“如果黑洞不是在20到25光年以內(nèi)，而是在40到50光年以內(nèi)，技術(shù)要求更具挑戰(zhàn)性。如果黑洞在40到50光年以上，恐怕我們不得不放棄了。

下一步將是如何到達(dá)那里。這將需要開(kāi)發(fā)一種可以以光速三分之一的速度飛行的飛船，最初由地球激光提供動(dòng)力，然后由太陽(yáng)能（或恒星）動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，以到達(dá)目的地——大約需要 70 年的旅程。

“兩個(gè)或多個(gè)探測(cè)器圍繞黑洞將是最好的選擇，“小鹿斑比說(shuō)。

“一般來(lái)說(shuō)，我們需要探頭盡可能靠近黑洞，然后它分離成一個(gè)主探頭（母艦）和許多小探頭。如果這些探頭可以通過(guò)電磁信號(hào)交換相互通信，我們就可以確定它們圍繞黑洞以及電磁信號(hào)如何在黑洞."

然后，從探測(cè)器發(fā)送的任何數(shù)據(jù)都會(huì)以光速傳播返回地球;在 20 光年的距離上，這意味著在數(shù)據(jù)傳入之前還需要 20 年的時(shí)間，總?cè)蝿?wù)持續(xù)時(shí)間約為一個(gè)世紀(jì)左右。

那是很長(zhǎng)的時(shí)間，但現(xiàn)在值得考慮，甚至在附近的黑洞已經(jīng)找到，因?yàn)檫@樣的任務(wù)需要大量的計(jì)劃。小鹿斑比說(shuō)，結(jié)果絕對(duì)值得。

“我希望觀察到與廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)的偏差，以及一些線索，以發(fā)展一種超越廣義相對(duì)論的理論，”他告訴 ScienceAlert。

在一份聲明中，他增加，“這聽(tīng)起來(lái)可能真的很瘋狂，從某種意義上說(shuō)更接近科幻小說(shuō)。但人們說(shuō)我們永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)現(xiàn)引力波因?yàn)樗麄兲趿恕?00 年后，我們做到了。人們認(rèn)為我們永遠(yuǎn)不會(huì)觀察到黑洞的陰影。現(xiàn)在，50 年后，我們有了兩個(gè)人的圖像。

該提案已發(fā)表在iScience.

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