يمكن أن تساعدنا الأشرعة الخفيفة والمستعرات الأعظمية في الوصول إلى سرعة الضوء

للحظة ، تخيل أنك تقف على مركبة فضائية في الفضاء السحيق. إلى الجزء الخلفي من السفينة - من خلال نافذة مظللة داكنة - هناك منظر خلاب لكرة زرقاء من الضوء تتوسع بشكل انتحاري. إذا لم يكن الأمر يتعلق بالزجاج السميك الذي يحجب الأشعة فوق البنفسجية في منفذ العرض ، فإن كل عين مفتوحة ستصاب بالعمى عما يوجد في المتجر. يشرع الضوء الرقيق جدًا بحجم ناطحات السحاب ببطء من الهيكل ، واحدًا إلى كل جانب ، مثل أجنحة فراشة ميكانيكية وحشية. مع تمددها ، تفسح النجوم أمامها الطريق ، ويبدو أنها تتحرك - ببطء في البداية ، مثل الأقمار الصناعية في سماء منتصف الليل - حيث يترسخ شعور جديد لا يوصف بالحركة. يبدو أن الأبراج غير المألوفة تلتف وتتسارع بشكل أسرع وأسرع. بعيدًا عن الأسود العميق للفضاء الفارغ ، هناك نقطة زرقاء شاحبة. عشرة ملايين سنة في طور التكوين ، منكب الجوزاء قد ذهب أخيرًا إلى مستعر أعظم ، ونحن نتصفح القمة بسرعة الضوء ، في طريقنا إلى الأرض.

ذات صلة: هل النجم على وشك تجربة سوبر نوفا؟

تصفح مستعر أعظم مع آفي لوب من جامعة هارفارد

قد يبدو هذا المشهد وكأنه خيال علمي ، ولكن - بسبب الوقت الذي يستغرقه الضوء لعبور المجرة - يمكن لحضارة أخرى أن تبحر في موجة منكب الجوزاء في طريق مستعر أعظم ، على بعد أكثر من 600 سنة ضوئية.

فيScientific Americanكتب البروفيسور آفي لوب ، رئيس قسم علم الفلك بجامعة هارفارد ، مقالًا بعنوان "تصفح سوبر نوفا" ، أن الأشرعة الخفيفة التي يقل وزنها عن نصف جرام لكل متر مربع يمكن أن تحقق سرعة ضوئية - حتى لو كانت السفينة مرتبطة بها يقع على بعد مائة مرة من انفجار المستعر الأعظم من الأرض عن الشمس.

بالكاد تستطيع شمسنا دفع الأشرعة الخفيفة - بجهد كبير - إلى واحد في الألف من سرعة الضوء. لكن المستعرات الأعظمية لها لمعان يعادل سطوع مليار شمس لمدة شهر كامل.

بالطبع ، هناك عدة طرق للتغلب على دفعة الشمس الضعيفة نسبيًا. يمكن لليزر القوي أن يطبق قوة أكثر كفاءة من الشمس. بريكثرو ستارشوت ، مشروع يأمل العلماء والمستثمرون أن يصل إلى بضعة أعشار من سرعة الضوء عن طريق إطلاق شعاع ليزر على شراع خفيف الوزن لبضع دقائق ، وقد يحقق 10 جيجاوات من نقل الطاقة لكل متر مربع - 10 ملايين مرة أكثر سطوعًا من السماء الزرقاء الصافية للأرض.

لكن من الصعب تأمين الاستثمارات الكبيرة اللازمة لدعم البنية التحتية الهائلة المطلوبة لتوليد موجات ضوئية بهذا الحجم. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن نتأكد من أن موجات الضوء كلها مضبوطة على نفس الاتجاه الموازي (لتعظيم القوة).

التوقيت والموقف هما المفتاح

إذا كانت هناك حضارة أخرى في حي Betelgeuse أو Eta Carinae ، فلا شيء يمنعهم من الاستقرار في الوضع الأمثل ، وفتح أشرعتهم الضوئية ، وانتظار الانفجار القوي المثير للعرق لإطلاقهم بسرعة الضوء ، بسرعة منخفضة التكلفة.

من الغريب تخيل الاستعدادات وراء إنجاز كهذا. لا تأتي المستعرات الأعظمية كل يوم ، أو حتى خلال حياة حضارة بأكملها. النجوم العملاقة التي تنتج مستعر أعظم تعيش لملايين السنين ، ومن الصعب للغاية التنبؤ بموعد انفجارها بالضبط. إيتا كارينا - نجم عملاق آخر على وشك الموت - يبلغ عمره عدة ملايين من السنين. الصين لديها أطول تاريخ مسجل مستمر في العالم ، ولكن عمرها 3500 عام فقط. بالنسبة للمستعرات الأعظمية ، مقياس السنوات هو الملايين.

يصعب التنبؤ بموت النجوم والحضارات بدقة تامة ، لكن واحدًا فقط لديه استنتاج نهائي نهائي. حتى يخرج النجم بانفجار ، يمكن نقل الأشرعة الضوئية إلى موقع الإطلاق باستخدام الصواريخ الكيميائية العادية. ولكن مع الوقود التقليدي ، سوف يستغرق الأمر ملايين السنين لعبور السحابة الجزيئية التي ولدت النجم المحتضر.

بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن اتجاه الشراع الخفيف بالنسبة إلى النجم سيحدد مسار الشراع - بعيدًا عن مركز الانفجار مباشرة - يحتاج طاقم السفينة إلى التأكد من وجودهم على الجانب الصحيح من النجم المنكوب ، أو سيقومون بذلك. يجدون أنفسهم يتحركون بسرعة كبيرة في الاتجاه الخاطئ.

الحيلة في التدخل في الموجة

افتح الأشرعة في وقت مبكر جدًا ، وسيخاطر الطاقم بدفعه بعيدًا بواسطة ضوء النجوم الساطع قبل الانفجار الفعلي. سيؤدي ذلك إلى إبعادهم عن النجم قبل أن تتاح لسفنتهم فرصة امتصاص التسارع الكامل. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون الأشرعة عاكسة للغاية ، وإلا فإنها ستمتص الكثير من الحرارة ، وتعرض الطاقم للخطر.

بمجرد أن تلتقط الأشرعة الموجة الكونية ، يأمل الطاقم على نحو أفضل أن يكونوا قد رسموا مسارًا خالٍ من الحطام لأنه ، في سرعة الضوء ، فإن الاصطدام حتى مع عشرة سنتات سيجعل بندقية سكة حديد متطورة تبدو وكأنها مقلاع ، بالمقارنة.

يمكن لنجوم مثل إيتا كارينا ومنكب الجوزاء - كلاهما براميل مسحوق كونية عملاقة - أن تنهار أيضًا إلى ثقوب سوداء ، مما يخلق حزمًا قوية من الإشعاع المميت ، الذي يلاحظه علماء الفلك من بعيد مع انفجار أشعة غاما. إذا كان شراع خفيف في مسار مثل هذا الشعاع وقت الانفجار ، فإنه سيحصل على دفعة كبيرة في السرعة ، عالية بما يكفي لتحقيق عامل لورنتز النسبي بألف. بهذه السرعة ، يمكن لشراع خفيف عبور مجرة ​​درب التبانة بأكملها في أقل من عمر بشري واحد ، تقاس من إطارها الزمني.

بالطبع ، بالنسبة لأولئك الذين على متن المركبة الفضائية ، فإن مرور الوقت النسبي على الأرض سوف يتسارع بشكل كبير ، مما يترك كل شخص يمكن أن يخبرنا الطاقم عن رحلتهم المذهلة التي ماتت منذ زمن طويل ، والتاريخ القديم ، بحلول الوقت الذي عادوا فيه من منكب الجوزاء.

نظرًا لأن المستعرات الأعظمية لها فائدة محتملة مذهلة للدفع ، فإن النجوم الضخمة مثل منكب الجوزاء - وبقاياها الغامضة المذهلة - يمكن أن تكون مرشحة رائعة للبحث عن ذكاء خارج الأرض (SETI). إن شراعًا ضوئيًا منفردًا بالقرب من انفجار وشيك للمستعر الأعظم سيكون باهتًا للغاية بحيث يتعذر تتبعه لكن وفقًا لويب ، فإن الصدمات الإجمالية للقوس للعديد من الأشرعة ، وإشارات الاتصال بين من يقودها ، قد تكون قابلة للاكتشاف باستخدام تقنية التلسكوب الحالية.

يبعد منكب الجوزاء أكثر من 600 سنة ضوئية ، مما يعني أنه يمكن أن ينفجر في أي لحظة ، ويرسل ضوءه اللامع في طريقنا. لكن يبدو أن هناك سؤالًا واحدًا بعيد المنال عن افتتاحية لوب: إذا احتاج الأمر إلى مستعر أعظم لتسريع الشراع الخفيف بنجاح إلى سرعة الضوء ، فإن المرء يتساءل ما الذي يمكن أن يبطئ بأمان مركبتنا الافتراضية في الوقت المناسب من أجل رش خفيف ، مرة أخرى على الأرض.

شاهد الفيديو: الدكتور عدنان إبراهيم l نسبية آينشتاين بطريقة ميسرة (قد 2022).