Варп-двигатели возможны и инопланетяне их уже используют
Если варп-двигатель взорвется в глубоком космосе, кто-нибудь это услышит? Вероятно, нет, но новые исследования показывают, что однажды люди смогут обнаружить рябь в пространстве-времени, которую вызовет такая катастрофа, что потенциально поможет в поисках инопланетной жизни. Варп-двигатели, позволяющие космическим кораблям перемещаться со скоростью, близкой к скорости света, являются неотъемлемой частью научной фантастики и, как известно, позволяют экипажам Федерации Звездного пути смело отправляться туда, где еще никто не бывал. Но ученые уже давно строят теории о том, как может работать реальный варп-двигатель, самым известным примером которого является двигатель Алькубьерре, разработанный мексиканским физиком Мигелем Алькубьерре, доктором философии, в 1994 году. Этот тип двигателя сформировал бы пузырь вокруг путешественников, сокращая пространство перед ним и расширяя пространство позади него, чтобы совершить прыжок через космос.
В препринте исследования, опубликованном в Интернете в июне, группа исследователей из Великобритании и Германии задалась вопросом: если инопланетная цивилизация использует двигатель Алькубьерре, можем ли мы обнаружить это, наблюдая за гравитационными волнами, которые может излучать такая система? В конце концов, лаборатория LIGO в Пасадене, штат Калифорния, где находится крупнейшая в мире гравитационно-волновая обсерватория, может регистрировать возмущения в пространстве—времени, вызванные такими высокоэнергетическими явлениями, как слияние черных дыр и вспышки сверхновых.
Так почему бы не использовать инопланетные технологии?
Согласно расчетам исследователей в этой новой работе (которая еще не прошла экспертную оценку), человечество действительно может обнаружить признаки инопланетного варп-двигателя, но только с помощью нового поколения гравитационно-волновых обсерваторий.
Нарушение варп-режима, капитан
Астрофизику Кэти Клаф, доктору философии, и ее соавторам пришла в голову идея смоделировать гравитационно-волновую сигнатуру варп-двигателя семь лет назад. По ее словам, они были вдохновлены “Звездным путем” и, в частности, появлением варп-"дыр" во вселенной сериала.
Двигатель Алькубьерре, для работы которого теоретически потребовалась бы отрицательная энергия (сила притяжения, а не отталкивающая) и экзотические формы материи, не будет сильно нарушать пространство—время при правильной работе. Технически, даже движение автомобиля по Земле генерирует гравитационные волны (как и все, что ускоряется), но они слишком малы, чтобы их можно было обнаружить или оказать на что-либо существенное влияние. Но волны, которые достигают нашей планеты из космоса, обычно вызываются бурными событиями или перемещениями массивных объектов, таких как вращающаяся нейтронная звезда. Неисправный двигатель Алькубьерре тоже подойдет.
“Если вы добавите экзотическую материю для формирования варп-пузыря, он со временем естественным образом рассеется. Таким образом, гипотетическим инопланетянам потребуется какой-то механизм сдерживания, чтобы удерживать его на месте. И мы не знаем, что это такое”, - объясняет Клаф. “Мы сказали, что в "Звездном пути" всегда случается сбой в защитной оболочке варп-двигателя. Так почему бы нам просто не воспользоваться этой идеей?”
Клаф говорит, что при нарушении герметичности варп-двигателя вся содержащаяся в нем энергия и материя вырвутся наружу и создадут беспорядочные колебания, которые порождают гравитационные волны, как будто кто-то плещется в бассейне. Это было бы, мягко говоря, неприятно для пассажиров корабля.
Коллапс варп-двигателя в Андромеде - ближайшей галактической соседке Млечного Пути - может быть обнаружен на Земле
“Вас бы растянуло и раздавило, и, в конечном счете, это было бы неприятно”, - говорит Клаф.
Клаф говорит, что поначалу проект показался команде “забавным”, но быстро стал очень сложным. Главной проблемой, по словам Клафа, был выбор уравнений, которые обеспечивали бы стабильную эволюцию моделирования и имели физический смысл.
После этого команда Клафа обнаружила, что разрыв варпа на корабле размером в километр, движущемся со скоростью 10 процентов от скорости света (30 000 километров в секунду), создаст “очень отчетливый” сигнал гравитационной волны. Это может быть обнаружено на расстоянии до 1 мегапарсека, или 3,26 миллиона световых лет, что означает, что коллапс варп-двигателя в Андромеде — ближайшей галактической соседке Млечного Пути — может быть обнаружен на Земле.
Люк Селлерс, доктор философии, ведущий научный сотрудник Applied Physics — независимой исследовательской группы, базирующейся в Нью—Йорке и Стокгольме, которая предложила свои собственные проекты варп-двигателей и изучала поиск инопланетной жизни по сигналам гравитационных волн, - говорит, что работа команды Клафа является “приятным дополнением” к этой области. По его словам, исследование “просто имеет смысл”, особенно понимание того, что поездка в Алькубьерре может развалиться на части.
Однажды, по его словам, “мы могли бы получить список всех этих экзотических гравитационно-волновых сигналов типа SETI”, которые можно было бы искать, “один из которых мог бы быть очень большим движителем, а другой - взрывом варп-двигателя”.
Следующее поколение
Предполагая, что инопланетяне выяснили, как заставить "Алькубьерре" двигаться, и один из них взорвался в пределах досягаемости наших обсерваторий, все равно остается проблема: ни один из существующих детекторов не способен улавливать высокочастотные гравитационные волны.
Обнаружение гравитационных волн по-прежнему остается “действительно новой областью”, говорит Клаф. “Это действительно похоже на начало электромагнитных наблюдений, когда мы рассматриваем только один диапазон частот”.
Например, наземная обсерватория LIGO Калифорнийского технологического института и Массачусетского технологического института, созданная в 2002 году, позволяет прослушивать частоты в диапазоне от 10 Гц до 1 кГц. (Если бы волна частотой 1 кГц была обработана ультразвуком, она звучала бы как пронзительный вой). НАСА и планируемая Европейским космическим агентством космическая обсерватория LISA, запуск которой ожидается в 2030-х годах, будут вести прослушивание на еще более низких диапазонах. Взрывающийся двигатель Алькубьерре излучал бы волны с частотой около 300 кГц, которые, если бы это был звук, находились бы за пределами слышимости человека.
По словам Клаф, причина такого первоначального внимания к низкочастотным диапазонам заключается в том, что в этих диапазонах находятся высокоприоритетные объекты и события.
“На таких [более высоких] частотах не так много хорошо мотивированных астрофизических целей”, - объясняет она. “Существуют некоторые экзотические явления, такие как первичные черные дыры или сигналы из ранней Вселенной, поэтому есть предложения попытаться создать детекторы в этом диапазоне. Это еще один потенциальный аргумент в пользу создания таких детекторов”.
Действительно, в 2021 году команда из более чем двух десятков ученых со всего мира, включая такие учреждения, как LIGO и CERN, опубликовала статью, в которой утверждала, что обсерватории, ориентированные на высокочастотные диапазоны, позволят нам, например, искать признаки новой физики в ранней Вселенной.
“Само собой разумеется, что вы хотите исследовать эти просторы как можно глубже, если хотите иметь шанс что-то обнаружить”, - говорит Селлерс, ученый из прикладной физики. По его словам, помимо новых детекторов, “конвейер” для поиска SETI с использованием алгоритмов машинного обучения мог бы принести пользу.
В выводах статьи также содержатся некоторые оговорки. В работе рассматривается очень специфический сценарий с тщательно подобранными параметрами, включая тип двигателя деформации. Это “пример, а не шаблон, на который следует обратить внимание", - говорит Клаф. Тем не менее, ее команда ожидает, что частотный диапазон гравитационных волн будет распространен и на другие конструкции.
“Возможно, как только мы получим более совершенные детекторы, появится действительно громкий сигнал искривления, который вы сможете увидеть, даже если вы еще не знаете, что ищете”, - говорит Селлерс. “И если это произойдет, вполне возможно, что мы сможем провести реинжиниринг используемой ими системы”.
Автор: Джордан Пирсон - бывший исполнительный редактор Motherboard. Его работы публиковались в New York Times, WIRED, The Verge, Popular Mechanics и CBC News.
