Щоб перевірити закони фізики в умовах, недоступних на Землі, астрофізик Козімо Бамбі (Cosimo Bambi) з університету Фудань (Китай) запропонував відправити до центру найближчої чорної діри «нанокрафт» — крихітний зонд, здатний дістатися до мети приблизно за 60–75 років завдяки наземному лазеру.
Загальна теорія відносності витримує перевірки у Сонячній системі та за її межами: у 2015 році за допомогою детекторів LIGO та VIRGO вчені вперше вловили гравітаційні хвилі від злиття чорних дір, а у 2019-му зареєстрували сигнал, що виходить від новонародженого космічного «монстра».
Спостереження в рентгенівському діапазоні та знімки горизонту подій підтверджують теорію Ейнштейна, проте на точність даних впливають космічне середовище та неминучі спрощення у розрахунках. Розставити всі крапки над «і» можна лише, безпосередньо наблизившись до чорної діри.
Найближчий з виявлених об’єктів — GAIA-BH1 — розташований на відстані близько 1560 світлових років від Землі. Однак найкращий кандидат для амбітної місії Бамбі, за його оцінками, — ізольована (і тому невидима) чорна діра, яка, ймовірно, ховається за 20–25 світлових років від нашої планети. Оскільки більшість таких космічних «монстрів» не мають зіркових компаньйонів, виявити їх можна або за допомогою рідкісного явища, що спотворює світло далекої зірки — гравітаційного мікролінзування, — або зафіксувавши слабке випромінювання, що виникає при поглинанні розрідженого газу з міжзоряного середовища. Вловити ці сигнали можна за допомогою космічного телескопа «Джеймс Вебб» або обсерваторії ALMA.
У статті, опублікованій у журналі iScience, астрофізик пропонує відправити до такої чорної діри космічний зонд масою один грам. «Нанокрафт» є лазерним вітрилом площею 10 квадратних метрів, на поверхні якого в деяких місцях розміщені мікросхеми. Розігнати апарат до третини швидкості світла можна за допомогою наземної лазерної установки, а при збільшенні потужності — теоретично і до 90% (чим менший зонд, тим легше його розігнати до потрібних швидкостей).
Оскільки подібні технології розробляються в рамках ініціативи Breakthrough Starshot, спочатку націленої на політ до Альфи Центавра, до середини XXI століття вартість лазерної інфраструктури може бути більш-менш прийнятною, склавши приблизно мільярд євро. Щоправда, на даний момент неясно, чи увінчаються експерименти Breakthrough Starshot успіхом, а будівництво надпотужного лазера, необхідного для запуску «нанокрафта» (за розрахунками самого Бамбі), сьогодні обійшлося б у трильйон євро.
Тривалість місії залежатиме від відстані до чорної діри та швидкості польоту: при досягненні однієї третини від швидкості світла «нанокрафт» досягне мети за 60–75 років, а на передачу даних на Землю піде ще 20–25 років. Якщо ж зонд вдасться розігнати до 90% швидкості світла, місія займе лише 40–45 років. Для надійності Бамбі пропонує відправити або два однакові «нанокрафти» (що значно дорожче), або забезпечити основний апарат модулем, що відокремлюється: перший залишиться на орбіті подалі від чорної діри як ретранслятор, а другий впритул наблизиться до горизонту подій.
Підхід дозволить провести відразу три унікальні експерименти: перевірити метрику Керра (опис геометрії простору-часу навколо чорної діри, що обертається), незмінність фундаментальних фізичних констант (наприклад, зміну постійної тонкої структури α в умовах потужної гравітації) і наявність горизонту подій (якщо відправити зонд прямо в чорну діру, це передбачає теорія, чи ні).
Реалізувати таку фантастичну пропозицію буде непросто, якщо взагалі можливо. По-перше, доведеться розробити надзвичайно легкі та міцні вітрила, стійкі до потужного лазерного випромінювання. По-друге, створити систему навігації без будь-яких орієнтирів (нагадаємо, побачити ізольовану чорну діру неможливо), а також спосіб передачі даних з відстані у десятки світлових років. По-третє, вигадати, як змінити траєкторію зонда для успішного виходу на орбіту невидимого космічного «монстра».
Перед цим потрібно знайти найближчу до Землі чорну діру, що саме по собі складно: пошуки можуть зайняти роки або взагалі ні до чого не привести, а також перевірити новаторські технології у «простіших» місіях (наприклад, до тієї ж Альфи Центавра в рамках Breakthrough Starshot). Словом, ставитися до пропозиції китайського вченого слід з обережністю.
