Учёные нацелили первую миссию на ближайшую чёрную дыру в 23 световых годах

Первая межзвёздная миссия займёт 80–100 лет и позволит проверить теорию относительности с рекордной точностью

Учёный из Университета Фудань в Шанхае Косимо Бамби (Cosimo Bambi) представил расчёты первой межзвёздной миссии к ближайшей чёрной дыре. Согласно опубликованной работе, ближайшая изолированная чёрная дыра теоретически может находиться всего в 7 парсеках (около 23 световых лет) от Солнечной системы. Если такой объект удастся обнаружить, то его можно будет исследовать в течение одной человеческой жизни, а вся миссия займёт 80–100 лет.

Основная научная цель экспедиции — осуществить прямые измерения вблизи горизонта событий и проверить общую теорию относительности Альберта Эйнштейна в условиях сильнейших гравитационных полей. По оценкам автора, такой полёт позволит проверить решение Керра (математическая модель вращающейся чёрной дыры) с точностью до 10-6 — на несколько порядков лучше, чем это возможно с помощью современных рентгеновских обсерваторий и детекторов гравитационных волн.

Согласно текущим оценкам, в Млечном Пути существует от 100 миллионов до 1 миллиарда чёрных дыр звёздной массы, и около 92% из них являются изолированными и практически невидимыми, поскольку рядом нет звезды-компаньона, по поглощению вещества которой чёрная дыра могла бы проявить себя в классических наблюдениях. Моделирование показывает, что в среднем на каждые 1500 кубических парсеков пространства приходится одна изолированная чёрная дыра, а в пределах 15 парсеков (около 50 световых лет) может находиться примерно 10 таких объектов.

Их предлагается искать по слабому излучению, возникающему при поглощении газа из местных межзвёздных облаков, используя многоволновые обзоры неба.

Для полёта к такой чёрной дыре традиционные ракеты неподходящие: даже до ближайших звёзд они добирались бы тысячи лет. Вместо этого предлагается использовать сверхлёгкий нанозонд массой около 1 г с диэлектрическим световым парусом из метаматериала. Мощная лазерная установка должна разогнать аппарат до 1/3 скорости света всего за 17 минут. После этого перелёт к ближайшей чёрной дыре займёт 60–75 лет.

Главной технической проблемой остаётся отсутствие способа замедлить аппарат у цели. Поэтому основной сценарий предусматривает не выход на орбиту, а сверхбыстрый пролёт рядом с чёрной дырой с максимальным сбором научных данных и их последующей передачей на Землю, что займёт ещё 20–25 лет. Автор также рассматривает возможность запуска сразу нескольких зондов: первая группа сможет уточнить параметры объекта, а следующая — пройти значительно ближе к горизонту событий.

На данный момент такая миссия остаётся проектом на будущее. Не существуют ни компактные зонды, способные десятилетиями функционировать в межзвёздном пространстве и передавать данные на расстояние более 20 световых лет, ни лазерные системы необходимой мощности. Тем не менее, автор работы считает, что такие технологии могут появиться в течение ближайших 20–30 лет. Уже формируются международные рабочие группы по разработке научной программы, аппаратуры, систем лазерного разгона и межзвёздной связи, а первое крупное международное совещание по проекту запланировано на лето 2027 года.