تحقیقات جدید گمانه‌زنی راهی را برای شناسایی تمدن‌های فرازمینی شناسایی می‌کند: با گرفتن امواج گرانشی ایجاد شده در اثر فروپاشی یا شکست درایوهای تار آنها. این ممکن است عجیب به نظر برسد، اما این مفهوم بر اساس اصول نسبیت عام اینشتین است.
موتورهای Warp، با الهام از درک آلبرت انیشتین از فیزیک کیهانی، اولین موتورهای بودند. این توسط فیزیکدان Miguel Alcubierre به صورت ریاضی طراحی شده است در سال 1994. طبق گفته Alcubierre، یک فضاپیما می تواند سریعتر از نور (نسبت به یک ناظر خارجی) از طریق مکانیزمی به نام “حباب تار” حرکت کند، که فضای جلوی خود را کوچک می کند و فضای پشت خود را گسترش می دهد. درایو Warp به طور محلی فضاپیما را به سرعت های بالاتر از نور شتاب نمی دهد. در عوض، او فضا-زمان اطراف کشتی را دستکاری می کند. چنین فضاپیمایی می‌تواند مسافت‌های وسیعی را در مدت کوتاهی با «تحریف» فضازمان، فراتر از حد مجاز سرعت نور به روشی مطابق با نسبیت عام، طی کند.
مشکل این است که این مدل به انرژی منفی نیاز دارد، نوعی انرژی مراقبه ای که در آن انرژی کمتری نسبت به فضای خالی وجود دارد، که در حال حاضر با فناوری امروزی قابل درک یا دستیابی نیست. این شکاف در درک ما ساختار واقعی یک درایو تاب را حفظ می کند، همانطور که در توضیح داده شد جنگ ستارگان و پیشتازان فضا، محکم در قلمروهای علمی تخیلی.
که در بمان کیتی کلاف، اخترفیزیکدان و ریاضیدان از دانشگاه کوئین مری لندن، همراه با همکارانش تیم دیتریش از موسسه فیزیک گرانشی ماکس پلانک و سباستین کان از دانشگاه کاردیف که در سرور پیش چاپ arXiv آپلود شده است، احتمال فروپاشی فرضی موتورهای پیچشی ساطع کننده را بررسی کردند. در میان آنها امواج گرانشی قابل تشخیص هستند.
وقتی درایوهای Warp تبدیل به کابلو می شوند
دانشمندان تظاهر نمی کنند که می دانند چگونه یک درایو Warp بسازند، اما در عوض از شبیه سازی های ریاضی برای کشف رفتار نظری احتمالی خود استفاده می کنند. به طور خاص، تیم بر روی این موضوع تمرکز کرد که اگر موتور تاب خورده، به قول آنها، “شکست در مهار” را تجربه کند، چه اتفاقی می افتد. چنین شکستی می تواند منجر به فروپاشی شود که امواج گرانشی قابل تشخیص منتشر می کند.
دانشمندان در مقاله خود نوشتند: «در حالی که موانع عملی زیادی برای اجرای آن در زندگی واقعی وجود دارد، از جمله نیاز به انرژی منفی، از نظر محاسباتی، می‌توان تکامل آن را در زمان شبیه‌سازی کرد، با توجه به معادله حالتی که ماده را توصیف می‌کند.» در حال حاضر منتشر شده است. تحت بررسی همتایان مجله باز اخترفیزیک.
به لطف LIGO (رصدخانه امواج گرانشی لیزری) که امواج فضا-زمان ناشی از رویدادهای کیهانی را تشخیص می دهد، می دانیم که امکان تشخیص امواج گرانشی وجود دارد. LIGO قبلاً این کار را انجام داده است او توانایی خود را ثابت کرد برای مشاهده چنین پدیده هایی از منابعی مانند ادغام سیاهچاله ها و ستاره های نوترونی.
کلاف در ایمیلی توضیح داد که در ابتدا، تیم به دنبال مطالعه سیگنال‌های امواج گرانشی از یک کشتی فرضی شتاب‌دهنده بود، اما آنها متوجه شدند که فروپاشی حباب تار اولین قدم ساده‌تر است و چنین رویدادی احتمالاً سیگنال قوی‌تری تولید می‌کند. Gizmodo. وی افزود که هیچ مکانیسم فیزیکی شناخته شده ای برای حفظ حباب تاب پایدار وجود ندارد، که برای استفاده از درایو چرخشی برای سفرهای فضایی ضروری است، که منجر به احتمال شکست مهار می شود.
کلاف می‌نویسد: «باید نحوه واکنش فشار به تغییرات چگالی سیال تار را به نحوی کنترل کرد یا مکانیزم مهار اضافی را اعمال کرد. کلاف می‌گوید: «این شبیه به نحوه استفاده از لیزر برای محدود کردن پلاسما در آزمایش‌های همجوشی هسته‌ای است محیط نظری یا ماده ای در داخل حباب تار که باید آن را کنترل و مهار کنید.
در فضا-زمان موج می زند
فروپاشی یک درایو چرخشی باعث ایجاد امواج گرانشی قدرتمند می شود زیرا شامل یک تغییر ناگهانی و چشمگیر در فضا-زمان است. توزیع مجدد سریع انرژی و ماده مورد استفاده برای تحریف فضا-زمان در یک درایو چرخشی، آشفتگی های بزرگی ایجاد می کند، شبیه به روشی که حرکات ناگهانی باعث ایجاد امواج در آب می شود. این رویداد شدید انرژی کافی برای تولید امواج گرانشی را آزاد می کند، مشابه امواجی که از ادغام سیاهچاله ها یا برخورد ستاره های نوترونی ایجاد می شود.
کلاف گفت سیگنال حاصل “بسیار قوی” خواهد بود. این به دلیل تاب برداشتن عظیم فضازمان است که برای به جلو راندن کشتی با کسر قابل توجهی از سرعت نور (10 تا 30 درصد سرعت نور، همانطور که در مقاله ذکر شد) لازم است. این فروپاشی بخش قابل توجهی از انرژی موجود در انحنای فضازمان را آزاد می کند و سیگنال را قابل تشخیص می کند.
این مطالعه بر نسبیت عددی تکیه دارد، ابزاری که به فیزیکدانان اجازه می‌دهد فضا-زمان را در شرایط شدید شبیه‌سازی کنند. این رویکرد امکان مطالعه و درک پدیده‌هایی را فراهم می‌کند که در آنها نیروهای گرانشی فوق‌العاده قوی نقش دارند، مانند سیاه‌چاله‌ها و از لحاظ نظری، فروپاشی حباب‌های تار. کلاف و تیمش با شبیه‌سازی سیگنال‌های موج گرانشی که ممکن است در طول فروپاشی درایو تاب گسیل شوند، راهی برای شناسایی چنین رویدادهایی در صورت وجود پیشنهاد می‌کنند.
با تجزیه و تحلیل چگونگی تابش انرژی و امواج گرانشی از چنین رویدادی، محققان در مورد علائمی که آشکارسازهای پیشرفته ممکن است روزی دریافت کنند، حدس زدند. قدرت سیگنال و تکرارپذیری به اندازه حباب پیچش بستگی دارد. در مقاله، آنها مثالی از یک حباب تابدار را ارائه می دهند که 0.6 مایل (1 کیلومتر) عرض دارد و با 10 درصد سرعت نور حرکت می کند. طبق محاسبات آنها، اگر سیگنال به اندازه کافی قوی باشد، این سیگنال باید یک سیگنال 300 کیلوهرتز تولید کند که می تواند در فاصله 3.26 میلیون سال نوری شناسایی شود. به گفته دانشمندان، یک آشکارساز شبیه به LIGO اما برای فرکانس های بالاتر طراحی شده است، می تواند این سیگنال را تشخیص دهد. کلاف گفت: «پیشنهاداتی برای چنین آشکارسازهایی وجود دارد و امکان پذیر است، اما در حال حاضر هیچکدام از آنها تامین مالی نشده اند.
حدس و گمان سرگرم کننده است
ایده استفاده از امواج گرانشی برای کشف فناوری‌های فضایی مطمئناً وحشیانه است. ما هنوز تا امکان استفاده از آشکارسازهایی مانند LIGO برای شناسایی این نوع امضای فنی بیگانه فاصله داریم. علاوه بر این، ما در واقع نمی دانیم که آیا موجودات فضایی به مفاهیم علمی تخیلی ما پایبند هستند یا خیر، بنابراین این یک لایه دیگر از حدس و گمان را اضافه می کند. اگرچه این حوزه تحقیقاتی امیدوارکننده به نظر می رسد، اما هنوز عمیقاً در تئوری ریشه دارد.
با این حال، پیامدهای این تحقیق فراتر از جستجو برای حیات فرازمینی است. درک نشانه‌های فروپاشی درایو پیچشی همچنین می‌تواند درک ما از دینامیک فضا-زمان را در سناریوهایی که شرایط انرژی شناخته شده را نقض می‌کنند، افزایش دهد. چنین مطالعاتی مرزهای درک ما از فیزیک را جابجا می کند، محدودیت های نسبیت عام را آزمایش می کند و ممکن است به بینش های نظری جدیدی منجر شود.
کلاف گفت: «پیشرفت از اخترفیزیک استاندارد، همانطور که در این مطالعه انجام دادیم، چالشی واقعی برای ما برای انطباق و فشار دادن روش‌ها به محدودیت‌هایشان است، و این دانش و تجربه مطمئناً به ما کمک می‌کند تا سیستم‌های چالش‌برانگیزتری را در کاربردهای اخترفیزیکی در آینده مطالعه کنیم.» گفت.
برای سفرهای فضایی بیشتر در زندگی خود، ما را دنبال کنید ایکس یک نشانک سفارشی برای Gizmodo صفحه پرواز فضایی.