U ranim jutarnjim satima, dok noć još vlada nebom, zvijezde blistaju poput udaljenih gradskih svjetala. Ove daleke točke svjetlosti predstavljaju svjetove koji su nedostižni zbog gravitacije koja nas drži čvrsto na Zemlji. Zamišljajući svijet u kojem gravitacija djeluje suprotno, Profesor Avi Loeb se pitanje: bi li tada bilo moguće doseći te udaljene zvijezde?
Prema Einsteinovoj općoj teoriji relativnosti, gravitaciju ne uzrokuje samo masa ili energija, već i tlak. U ravnomjernom mediju, gravitacija ovisi o gustoći energije i tri puta većem tlaku. Kod zračenja, tlak iznosi trećinu gustoće energije, pa je gravitacija dvostruko jača u usporedbi s hladnom tvari iste gustoće energije.
Međutim, vakuum se bitno razlikuje od materije i zračenja. On ima negativan tlak, jednak svojoj gustoći energije, što rezultira repulzivnom gravitacijom. Da je Isaac Newton sjedio ispod stabla jabuke u svijetu gdje gravitaciju dominira vakuum, jabuka bi se podigla umjesto da padne. Brzina njezina podizanja neprestano bi se povećavala sve dok ne postigne brzinu svjetlosti.
Ovo nije znanstvena fantastika. Trenutno, većinu mase u svemiru čini vakuum, čija repulzivna gravitacija uzrokuje da se galaksije sve brže udaljavaju. Poput Newtonove jabuke, ovo ubrzanje će u sljedećih deset milijardi godina odvojiti galaksije do točke u kojoj će dostići brzinu svjetlosti. Svjetlost tih galaksija više nećemo moći vidjeti jer će izaći izvan našeg vidljivog horizonta, slično kao što svjetlost nestaje u crnoj rupi. Ovu sumornu prognozu sam sažeo u radu napisanom ubrzo nakon što je otkriveno kozmičko ubrzanje, prije otprilike četvrt stoljeća.
Je li moguće koristiti tamnu energiju za pogon svemirskih letjelica?
Možemo li putovati prema zvijezdama koristeći tamnu energiju koja ispunjava vakuum svemira? Trenutno ne postoji način da koristimo ili inženjerski obradimo nešto što još uvijek ne razumijemo. Kozmolozi za sada nemaju jasno objašnjenje o prirodi tamne energije. No, možda su civilizacije na nastanjivim planetima oko drugih zvijezda već otkrile njezine tajne. Ako je tako, njihovi bi znanstvenici zaslužili veće priznanje od naših.
Teoretski, mogli bismo promatrati nebo u potrazi za izvanzemaljskim letjelicama koje se kreću bez vidljivog ‘ispuha’. Ako ikada otkrijemo takve objekte putem njihovih interakcija sa svjetlom, oni bi također trebali imati interakcije sa zrakom ili vodom koje možemo detektirati, jer su te interakcije posredovane elektromagnetizmom. Bez obzira na način pogona, svaki objekt opažen optičkim, infracrvenim ili radijskim detektorima mora također proizvesti vatrene kugle ako se kreće kroz atmosferu ili vodu velikim brzinama.
Gravitacijska asistencija kao alternativa
Iako se repulzivna gravitacija vakuuma ne može koristiti za pogon, obična privlačna gravitacija može biti iskoristiva kroz gravitacijsku asistenciju. U blizini zvijezda, gravitacija može ubrzati svemirsku letjelicu do tisućinke brzine svjetlosti. Kompaktni ostaci mrtvih zvijezda pružaju još snažniji potisak. Na primjer, mnoge zvijezde koje su nastale na vrhuncu kozmičke evolucije prije deset milijardi godina potrošile su svoje nuklearno gorivo i sada su hladni, metalni ostaci poznati kao bijeli patuljci, veličine Zemlje i mase Sunca. Civilizacija koja bi se nalazila oko takvog bijelog patuljka mogla bi iskoristiti gravitacijsku asistenciju za postizanje brzine do jednog postotka brzine svjetlosti.
Gravitacijska asistencija između dviju neutronskih zvijezda u uskoj orbiti može omogućiti postizanje desetine brzine svjetlosti, dok parovi crnih rupa pružaju još veći potisak. Eksperimenti LIGO-a detektirali su snažne gravitacijske valove iz oba tipa sustava. Osim standardnog gravitacijskog potiska, možemo zamisliti letjelicu koja se kreće na vrhu gravitacijskog vala, crpeći energiju iz njega poput surfera na valu. Surfer bi ubrzavao sve dok ne bi izgubio sinkronizaciju s valom zbog razlike u brzini. Profesor Avi Loeb je u svojoj doktorskoj tezi pokazao da nabijena čestica u spiralnom gibanju oko magnetskog polja može ostati u trajnoj rezonanciji s ravnim elektromagnetskim valom i biti beskonačno ubrzana do ekstremno visokih energija. Ovaj princip ‘auto-rezonancije’ također se može primijeniti na ravni gravitacijski val.
Najveći potencijal za lansiranje pruža gravitacijska asistencija između para supermasivnih crnih rupa. Loeb je, u suradnji sa svojim bivšim postdoktorandom Jamesom Guillochonom, pokazao da ovaj gravitacijski ‘fliper’ može ubrzati masivan objekt do brzine svjetlosti. Druga mogućnost gravitacijskog lansiranja uključuje par zvijezda koje prolaze blizu supermasivne crne rupe, SgrA*, u središtu naše galaksije Mliječni put. U suradnji s bivšim studentom Idanom Ginsburgom, Loeb je pokazao da ovaj proces može rezultirati hiperbrzim sustavom koji uključuje nastanjivi planet u orbiti oko zvijezde, lansiran do jednog postotka brzine svjetlosti.
Kako piše Loeb, inovacije leže u rukama mladih umova, i ja se slažem, jedva čekam vidjeti što će naša djeca usavršavati u proučavati u narednih dvadeset godina. Ovo daje nadu da će budućnost biti bolja od prošlosti. Nove zvijezde mogle bi ‘stvoriti’još naprednije tehnološke civilizacije u našem kozmičkom susjedstvu.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
