Nel 2016, il fisico Stephen Hawking e il miliardario Yuri Milner hanno rivelato un piano per viaggiare verso le stelle. Il cosiddetto Breakthrough Starshot Project è un programma da 100 milioni di dollari per sviluppare e dimostrare la tecnologia necessaria per visitare un sistema stellare vicino. I potenziali obiettivi includono Proxima Centauri, un sistema distante circa quattro anni luce, con diversi esopianeti, uno dei quali è simile alla Terra.
Innovativo progetto Starshot
Il piano di Hawking e Milner era quello di costruire migliaia di minuscole astronavi delle dimensioni di un microchip e usare la luce per accelerarle a velocità relativistiche, cioè vicine alla velocità della luce. Una grande flotta aumenta le possibilità che almeno uno di loro arrivi sano e salvo. Ciascun "chip stella" è fissato a una vela leggera delle dimensioni di un campo da badminton e quindi irradiato con laser a terra estremamente potenti.
Ci sono molti vantaggi nel movimento laser. La cosa più importante è che le astronavi non abbiano bisogno di carburante, il che significa che non dovrebbero portare con sé carichi extra. Inoltre, accelerando la vela leggera, puoi accelerare la barca fino al 20% della velocità della luce. In questo scenario, la flotta arriverà a Proxima Centauri in meno di 30 anni.
I laser straordinariamente potenti necessari per una simile missione sarebbero particolarmente difficili e costosi da sviluppare. Sorge una domanda ovvia: esiste un altro modo per raggiungere velocità relativistiche?
Oggi abbiamo una sorta di risposta, grazie al lavoro di David Kipping, astronomo della Columbia University di New York. Kipping ha inventato una nuova forma di fionda gravitazionale, la stessa tecnica che la NASA ha usato per inviare, ad esempio, la sonda Galileo su Giove. L'idea è di accelerare il veicolo spaziale puntandolo vicino a un oggetto enorme come un pianeta. Pertanto, il veicolo spaziale porterà via parte della velocità del pianeta e accelererà con il suo aiuto.
Le fionde gravitazionali funzionano alla grande su corpi enormi. Negli anni '60, il fisico Freeman Dyson ha calcolato che un buco nero potrebbe accelerare un veicolo spaziale a velocità relativistiche. Ma è probabile che le forze su un'astronave che si avvicina a un oggetto del genere lo distruggano.
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Quindi Kipping ha escogitato un'alternativa intelligente. La sua idea è di dirigere i fotoni attorno al buco nero e quindi utilizzare l'energia extra che ricevono per accelerare la vela. "L'energia cinetica del buco nero viene trasferita al raggio di luce sotto forma di spostamento verso il blu e, al ritorno, i fotoni non solo accelerano il veicolo spaziale, ma aggiungono energia ad esso", dice Kipping.
Questo processo dipende dal campo gravitazionale estremamente potente attorno al buco nero. Poiché i fotoni hanno una massa piccola, ma ancora a riposo, questo campo è in grado di intrappolare la luce in un'orbita circolare.
Il lavoro di Kipping si basa su un'orbita leggermente diversa, che dirige i fotoni emessi dalla navicella attorno al buco nero e viceversa, una sorta di orbita boomerang. Durante il viaggio, i fotoni sul boomerang riceveranno energia cinetica dal movimento del buco nero.
È questa energia che può accelerare un veicolo spaziale dotato di una vela leggera appropriata. Kipping chiama la sua idea un "motore aureola". Il motore halo trasferisce l'energia cinetica di un buco nero in movimento alla navicella spaziale usando la gravità. Inoltre, il veicolo spaziale non consuma il proprio carburante in questo processo.
Poiché il motore halo utilizza il movimento di un buco nero, è meglio applicarlo a sistemi binari in cui un buco nero orbita attorno a un altro oggetto. I fotoni ricevono quindi energia dal movimento del buco nero nei punti appropriati della sua orbita.
E un tale motore deve funzionare con qualsiasi massa che sia significativamente inferiore alla massa del buco nero. Kipping dice che con lui sono possibili meccanismi di dimensioni planetarie. Pertanto, una civiltà sufficientemente avanzata può viaggiare a velocità relativistiche da una parte all'altra della galassia, saltando da un sistema binario di buchi neri a un altro. "Una civiltà avanzata potrebbe utilizzare il concetto di vela leggera per raggiungere velocità relativistiche e movimenti estremamente efficienti", afferma.
Lo stesso meccanismo può anche rallentare il veicolo spaziale. Quindi è probabile che questa civiltà avanzata cerchi coppie di sistemi binari con buchi neri che fungano da acceleratori e moderatori.
La Via Lattea contiene circa 10 miliardi di sistemi binari di buchi neri. Ma Kipping osserva che probabilmente ci sarà solo un numero limitato di traiettorie che le legano insieme, quindi è probabile che queste autostrade interstellari siano molto preziose.
Ovviamente, la tecnologia necessaria per sfruttare questo concetto è attualmente fuori dalla portata dell'umanità. Ma gli astronomi dovrebbero essere in grado di capire dove si trovano le migliori autostrade stellari, oltre a cercare tecnofirme di civiltà in grado di sfruttarle.
Ilya Khel
