La idea de viajar a otro sistema estelar ha sido el sueño de la gente mucho antes de que los primeros cohetes y astronautas fueran enviados al espacio. Pero a pesar de todo el progreso que hemos logrado desde el comienzo de la era espacial, el viaje interestelar sigue siendo solo eso:un sueño. Si bien se han propuesto conceptos teóricos, las cuestiones de costo, el tiempo de viaje y el combustible siguen siendo muy problemáticos.

Actualmente, muchas esperanzas dependen del uso de energía dirigida y velas ligeras para empujar pequeñas naves espaciales a velocidades relativistas. Pero, ¿y si hubiera una forma de hacer naves espaciales más grandes lo suficientemente rápidas para realizar viajes interestelares? Según el profesor David Kipping, el líder del laboratorio Cool Worlds de la Universidad de Columbia, las futuras naves espaciales podrían depender de un impulsor de halo, que utiliza la fuerza gravitacional de un agujero negro para alcanzar velocidades increíbles.

El profesor Kipping describió este concepto en un estudio reciente que apareció en línea (la versión preliminar también está disponible en el sitio web Cool Worlds). En eso, Kipping abordó uno de los mayores desafíos que plantea la exploración espacial, que es la gran cantidad de tiempo y energía que se necesitaría para enviar una nave espacial en una misión para explorar más allá de nuestro sistema solar.

Kipping dijo a Universe Today por correo electrónico:"El viaje interestelar es una de las hazañas técnicas más desafiantes que podemos concebir. Si bien podemos imaginar la deriva entre las estrellas durante millones de años, que es legítimamente un viaje interestelar, para lograr viajes en escalas de tiempo de siglos o menos requiere propulsión relativista ".

Como dijo Kipping, La propulsión relativista (o acelerar a una fracción de la velocidad de la luz) es muy cara en términos de energía. Las naves espaciales existentes simplemente no tienen la capacidad de combustible para alcanzar ese tipo de velocidades, y salvo detonar armas nucleares para generar un empuje al estilo del Proyecto Orión, o la construcción de un estatorreactor de fusión al estilo del Proyecto Dédalo, no hay muchas opciones disponibles.

En años recientes, La atención se ha desplazado hacia la idea de utilizar velas de luz y nanocraft para realizar misiones interestelares. Un ejemplo bien conocido es Breakthrough Starshot, una iniciativa que tiene como objetivo enviar una nave espacial del tamaño de un teléfono inteligente a Alpha Centauri dentro de nuestra vida. Usando una poderosa matriz de láser, la vela de luz se aceleraría a velocidades de hasta el 20 por ciento de la velocidad de la luz, lo que haría el viaje en 20 años.

"Pero incluso aquí, estás hablando de varios terrajoules de energía para la nave espacial más minimalista (un gramo de masa) concebible, ", dijo Kipping." Esa es la producción de energía acumulada de las centrales nucleares que funcionan durante semanas ... por eso es difícil ".

A esto, Kipping sugiere una versión modificada de "Dyson Slingshot, "una idea propuesta por el venerado físico teórico Freeman Dyson, el teórico detrás de la Esfera Dyson. En el libro de 1963 Comunicaciones interestelares (Capítulo 12:"Máquinas gravitacionales"), Dyson describió cómo las naves espaciales podían lanzarse alrededor de estrellas binarias compactas para recibir un impulso significativo en la velocidad.

Como lo describió Dyson, una nave sería enviada a un sistema binario compacto donde realizaría una maniobra asistida por gravedad. Esto consistiría en que la nave espacial ganara velocidad debido a la intensa gravedad del binario, sumando el equivalente al doble de su velocidad de rotación a la suya propia, y luego se arroja fuera del sistema.

Si bien la perspectiva de aprovechar este tipo de energía en aras de la propulsión era muy teórica en la época de Dyson (y todavía lo es), Dyson ofreció dos razones por las que valía la pena explorar las "máquinas gravitacionales":

"Primero, si nuestra especie continúa expandiendo su población y su tecnología a un ritmo exponencial, puede llegar un momento en el futuro remoto en el que la ingeniería a escala astronómica sea factible y necesaria. Segundo, si estamos buscando signos de vida tecnológicamente avanzada que ya exista en otras partes del universo, es útil considerar qué tipo de fenómenos observables podría producir una tecnología realmente avanzada ".

En breve, Vale la pena estudiar las máquinas gravitacionales en caso de que sean posibles algún día, y porque este estudio podría permitirnos detectar posibles inteligencias extraterrestres (ETI) mediante la detección de tecno-firmas que crearían tales máquinas. Ampliando esto, Kipping considera cómo los agujeros negros, especialmente los que se encuentran en pares binarios, podrían constituir tirachinas gravitacionales aún más poderosas.

Esta propuesta se basa en parte en el reciente éxito del Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO), que ha detectado múltiples señales de ondas gravitacionales desde 2016. Según estimaciones recientes basadas en estas detecciones, podría haber hasta 100 millones de agujeros negros solo en la galaxia de la Vía Láctea.

Donde ocurren los binarios, poseen una increíble cantidad de energía rotacional, que es el resultado de su giro y la forma en que se orbitan rápidamente entre sí. Además, como señala Kipping, Los agujeros negros también pueden actuar como un espejo gravitacional, donde los fotones dirigidos al borde del horizonte de eventos se doblarán y regresarán directamente a la fuente. Como lo expresó Kipping:

"Así que el agujero negro binario es en realidad un par de espejos gigantes que giran uno alrededor del otro a una velocidad potencialmente alta. El impulsor del halo explota esto haciendo rebotar fotones en el" espejo "cuando el espejo se acerca a ti, los fotones rebotan, empujándote pero también robar algo de la energía del binario del agujero negro en sí (piense en cómo una pelota de ping pong lanzada contra una pared en movimiento volvería más rápido). Usando esta configuración, uno puede recolectar la energía binaria del agujero negro para propulsión ".

Este método de propulsión ofrece varias ventajas obvias. Para principiantes, ofrece a los usuarios la posibilidad de viajar a velocidades relativistas sin necesidad de combustible, que actualmente representa la mayor parte de la masa de un vehículo de lanzamiento. Y hay muchos muchos agujeros negros que existen a lo largo de la Vía Láctea, que podría actuar como una red para viajes espaciales relativistas.

Y lo que es más, Los científicos ya han sido testigos del poder de los tirachinas gravitacionales gracias al descubrimiento de estrellas de hipervelocidad. Según una investigación del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA), estas estrellas son el resultado de fusiones galácticas e interacción con agujeros negros masivos, que los expulsan de sus galaxias a una décima o una tercera parte de la velocidad de la luz, alrededor de 30, 000 a 100, 000 km / s (18, 600 a 62, 000 mps).

Pero por supuesto, el concepto viene con innumerables desafíos y más que algunas desventajas. Además de construir naves espaciales que puedan soportar ser lanzadas por el horizonte de sucesos de un agujero negro, se requiere una gran cantidad de precisión; de lo contrario, el barco y la tripulación (si tiene uno) podrían ser destrozados en las fauces del agujero negro. Adicionalmente, simplemente está la cuestión de llegar a uno:

"[L] a cosa tiene una gran desventaja para nosotros, ya que primero tenemos que llegar a uno de estos agujeros negros. Tiendo a pensar en ello como un sistema de carreteras interestelares - tienes que pagar un peaje único para entrar la autopista, pero una vez que estás encendido puedes viajar por la galaxia tanto como quieras sin gastar más combustible ".

El desafío de cómo la humanidad podría llegar al agujero negro adecuado más cercano será el tema del próximo artículo de Kipping, él indicó. Y aunque una idea como esta es tan remota para nosotros como construir una Esfera Dyson o usar agujeros negros para impulsar naves espaciales, ofrece algunas posibilidades bastante interesantes para el futuro.

En breve, el concepto de una máquina de gravedad de agujero negro presenta a la humanidad un camino plausible para convertirse en una especie interestelar. Mientras tanto, el estudio del concepto proporcionará a los investigadores de SETI otra posible firma tecnológica a buscar. Así que hasta que llegue el día en que podamos intentarlo nosotros mismos, podremos ver si alguna otra especie ya lo ha hecho funcionar.