Cuando se trata de los desafíos que plantean los viajes interestelares, No hay respuestas fáciles. Las distancias son inmensas la cantidad de energía necesaria para hacer el viaje es tremenda, y las escalas de tiempo involucradas son (¡sin juego de palabras!) astronómicas. Pero, ¿y si hubiera una forma de viajar entre estrellas utilizando naves que aprovechan los fenómenos naturales para alcanzar velocidades relativistas (una fracción de la velocidad de la luz)?

Ya, Los científicos han identificado situaciones en las que los objetos del universo pueden hacer esto, incluidas las estrellas de hipervelocidad y los meteoros acelerados por las explosiones de supernovas. Profundizando más en esto, Los profesores de Harvard Manasvi Lingam y Abraham Loeb exploraron recientemente cómo las naves espaciales interestelares podrían aprovechar las olas producidas por una explosión de supernova de la misma manera que los veleros aprovechan el viento.

El estudio que detalla su investigación, "Propulsión de naves espaciales a velocidades relativistas utilizando fuentes astrofísicas naturales, "apareció recientemente en línea y también fue objeto de un artículo en Científico americano . Como explican en su estudio, Es posible que una civilización suficientemente avanzada pueda utilizar las explosiones de energía liberadas por las supernovas para acelerar las naves espaciales a velocidades relativistas.

Estas naves espaciales podrían aprovechar la fuerza explosiva utilizando una vela ligera (también conocida como vela solar) o una vela magnética, dos conceptos de propulsión que han sido explorados en profundidad por los astrofísicos. Estos conceptos se basan en la radiación electromagnética generada por el sol para crear presión contra una vela altamente reflectante. generando así propulsión de una manera que no requiere motores ni propulsor.

Dado que el propulsor es uno de los contribuyentes más importantes a la masa total de una nave espacial, Los conceptos de vela ligera / vela magnética tienen la ventaja de ser mucho más livianos que las naves espaciales convencionales y, por lo tanto, mucho más barato de lanzar al espacio. Otra posibilidad es confiar en energía dirigida (láseres) para acelerar este tipo de naves espaciales, permitiéndole alcanzar velocidades mucho más altas de lo que sería posible con la radiación solar solamente.

Prof. Loeb, quien además de ser el profesor de ciencia Frank D. Baird Jr. en la Universidad de Harvard, también es el presidente del Comité Asesor de Breakthrough Starshot. Como parte de la organización sin fines de lucro Breakthrough Initiatives, Starshot está trabajando actualmente en la creación de una vela ligera que sería acelerada por láseres a una velocidad del 20% de la velocidad de la luz, lo que le permitirá hacer el viaje a Alpha Centauri en solo 20 años.

Como Loeb le dijo a Universe Today por correo electrónico, Fue mientras contemplaba cómo una nave espacial de este tipo podría acelerarse naturalmente que se le ocurrió la idea de usar una supernova:

"En diciembre de 2019, mi esposa y mis dos hijas estaban de viaje y tuve el lujo de quedarme sola en casa durante una semana y pensar en la ciencia. Mientras toma una ducha, Pensé en cómo el sol no es efectivo para lanzar velas ligeras a alta velocidad, pero una fuente de luz más brillante podría serlo. Seguí este pensamiento con cálculos detallados sobre supernovas, que son miles de millones de veces más brillantes que el sol durante una semana, y se dio cuenta de que las velas de luz con parámetros existentes pueden alcanzar la velocidad de la luz si se colocan estratégicamente con anticipación alrededor de la estrella masiva que está a punto de explotar ".

Originalmente, Loeb explicó esta idea en un artículo que apareció en Científico americano el 6 de febrero 2020, titulado "Surfeando una supernova". El artículo original también está disponible en el sitio web del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA). Como argumentó allí, una supernova sería capaz de acelerar una vela ligera que pesa "menos de medio gramo por metro cuadrado a velocidades relativistas, "incluso si estuviera a millones de kilómetros de distancia.

Simplemente pon, la energía y el brillo generados por una supernova equivalen a lo que producirían mil millones de soles en un mes promedio. Mientras que el viento solar solo podría empujar una vela ligera hasta una milésima de la velocidad de la luz (0,01% o 0,001 c), una supernova podría acelerar fácilmente una vela a una décima parte de la velocidad de la luz (0,1 c).

"Mi colaborador, Manasvi Lingam, Vi mi comentario y sugirió que escribiéramos un artículo científico completo sobre el tema explorando la viabilidad de lanzar velas ligeras a la velocidad de la luz alrededor de otras fuentes brillantes. así como, como agujeros negros o púlsares, ", dijo Loeb." Compartí mis notas con él y ellos sembraron nuestro trabajo colaborativo ".

Para probar esta hipótesis, Lingam y Loeb consideraron cómo una vela ligera podría acelerarse por la explosión de varios objetos astrofísicos. Esto incluía estrellas masivas, microcuásares, supernovas, nebulosas pulsarwind, y núcleos galácticos activos. Como Lingam, quién fue el autor principal del artículo resultante, explicado a Universe Today por correo electrónico:

"Desarrollamos modelos matemáticos para determinar la velocidad máxima que se puede alcanzar con velas ligeras y velas eléctricas. Las velocidades máximas variaron según el sistema de propulsión utilizado, así como los objetos astrofísicos en consideración ".

Para quien tenga los medios, las ventajas de este enfoque son obvias. En comparación con las velas ligeras convencionales y las velas magnéticas, una vela que aproveche el impulso proporcionado por una estrella en explosión podría alcanzar velocidades relativistas sin la necesidad de una infraestructura costosa (es decir, una gran matriz de láser).

Por supuesto, las desventajas de tal método también son obvias. Para principiantes, está la cuestión del tiempo. Las supernovas no solo son una ocurrencia rara; los científicos son incapaces de pronosticarlos con precisión con algo más que un gran margen de error, a menudo millones de años. Cualquiera que desee aprovechar la explosión de estrellas debería poder hacer estimaciones más precisas y estar dispuesto a esperar mucho tiempo.

Pero como Lingam y Loeb exploraron, las desventajas van más allá de esto para incluir los peligros particulares creados por las supernovas. Como indicó Loeb:

"Los principales desafíos son la fricción con el gas ambiental, que puede ser denso en las proximidades de una estrella masiva debido a la pérdida de masa por los vientos. Uno puede superar el desafío doblando la vela durante todo el viaje, excepto durante el período de lanzamiento, cuando la apertura de la vela puede ser provocada por el destello de luz de la supernova ".

Además de eso, existen desafíos de ingeniería y diseño que deberían abordarse de antemano. Primero, las velas deben estar hechas de material altamente reflectante para evitar absorber demasiado calor y quemarse. Segundo, también deberían colocarse en una configuración plegada hasta que la estrella explote para evitar que la radiación solar los aleje de su punto de lanzamiento.

Finalmente, La trayectoria de aceleración de la vela debe seleccionarse cuidadosamente con anticipación para evitar obstáculos y minimizar el riesgo de colisión con objetos grandes (como asteroides). Finalmente, la vela en sí debe tener algún tipo de blindaje o configuración para protegerla del gas y las partículas sólidas en el espacio interestelar. Dado que la vela viajará a una velocidad increíblemente alta, incluso las partículas más pequeñas supondrían un riesgo de colisión extremo.

Como explicó Lingam, sus resultados muestran que estos desafíos son superables:

"Hay muchos desafíos como la estabilización de la vela, manteniendo una alta reflectancia y evitando el calentamiento, y evitar daños mientras viaja en el entorno de origen, así como en el medio interestelar. La mayoría de estos problemas pueden superarse, al menos en principio, utilizando velas eléctricas en lugar de velas ligeras. Alternativamente, si uno decide quedarse con velas ligeras, luego habrá que doblar la vela durante algunas etapas del viaje, elige una arquitectura de vela inusual, y se basan en estructuras nanofotónicas para mejorar la estabilidad ".

En breve, Sus resultados muestran que una especie suficientemente avanzada sería capaz de colocar velas ligeras / velas magnéticas alrededor de estrellas moribundas para que pudieran acelerarse una vez que la estrella explota. Estas velas podrían servir como embarcaciones de mensajería, demostrando la existencia de civilizaciones avanzadas viajando a sistemas estelares habitados.

En este sentido, la viabilidad de este concepto interestelar podría tener implicaciones en la actual Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI). Como Loeb y sus colegas han argumentado en estudios anteriores, la posibilidad de propulsión de energía dirigida significa que los destellos errantes de actividad láser podrían interpretarse como un signo de actividad tecnológica (también conocido como tecnofirmas).

"Este paradigma conceptual se hace eco del espíritu de las esferas de Dyson, las megaestructuras hipotetizadas por Freeman Dyson para recolectar la energía de las estrellas que no es probable que exploten, "dijo Loeb." Si tenemos la suerte de tener muchas civilizaciones tecnológicas en nuestra galaxia, puede haber enjambres de velas de luz alrededor de estrellas masivas, esperando pacientemente sus explosiones ".

"Al buscar firmas tecnológicas, nuestro trabajo sugiere que uno podría buscar en las cercanías de fuentes astrofísicas de alta energía, como supernovas y cuásares, en busca de señales de radio, etc, "añadió Lingam." Por supuesto, la probabilidad de éxito depende por completo de si existen tales especies de tecnologías avanzadas; esta es una pregunta para la que aún no tenemos ninguna respuesta ".

Siendo por el momento, Parece que la paradoja de Fermi va a durar un poco más. Pero con más cosas en las que estar atento, y con los telescopios de próxima generación que estarán en línea muy pronto, estamos bien equipados para encontrar evidencia de inteligencia extraterrestre (si es que hay alguna).