علم

يمكن أن تساعدنا الأشرعة الخفيفة والمستعرات الأعظمية في الوصول إلى سرعة الضوء

يمكن أن تساعدنا الأشرعة الخفيفة والمستعرات الأعظمية في الوصول إلى سرعة الضوء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

للحظة ، تخيل أنك تقف على مركبة فضائية في الفضاء السحيق. إلى الجزء الخلفي من السفينة - من خلال نافذة مظللة داكنة - هناك منظر خلاب لكرة زرقاء من الضوء تتوسع بشكل انتحاري. إذا لم يكن الأمر يتعلق بالزجاج السميك الذي يحجب الأشعة فوق البنفسجية في منفذ العرض ، فإن كل عين مفتوحة ستصاب بالعمى عما يوجد في المتجر. يشرع الضوء الرقيق جدًا بحجم ناطحات السحاب ببطء من الهيكل ، واحدًا إلى كل جانب ، مثل أجنحة فراشة ميكانيكية وحشية. مع تمددها ، تفسح النجوم أمامها الطريق ، ويبدو أنها تتحرك - ببطء في البداية ، مثل الأقمار الصناعية في سماء منتصف الليل - حيث يترسخ شعور جديد لا يوصف بالحركة. يبدو أن الأبراج غير المألوفة تلتف وتتسارع بشكل أسرع وأسرع. بعيدًا عن الأسود العميق للفضاء الفارغ ، هناك نقطة زرقاء شاحبة. عشرة ملايين سنة في طور التكوين ، منكب الجوزاء قد ذهب أخيرًا إلى مستعر أعظم ، ونحن نتصفح القمة بسرعة الضوء ، في طريقنا إلى الأرض.

ذات صلة: هل النجم على وشك تجربة سوبر نوفا؟

تصفح مستعر أعظم مع آفي لوب من جامعة هارفارد

قد يبدو هذا المشهد وكأنه خيال علمي ، ولكن - بسبب الوقت الذي يستغرقه الضوء لعبور المجرة - يمكن لحضارة أخرى أن تبحر في موجة منكب الجوزاء في طريق مستعر أعظم ، على بعد أكثر من 600 سنة ضوئية.

فيScientific Americanكتب البروفيسور آفي لوب ، رئيس قسم علم الفلك بجامعة هارفارد ، مقالًا بعنوان "تصفح سوبر نوفا" ، أن الأشرعة الخفيفة التي يقل وزنها عن نصف جرام لكل متر مربع يمكن أن تحقق سرعة ضوئية - حتى لو كانت السفينة مرتبطة بها يقع على بعد مائة مرة من انفجار المستعر الأعظم من الأرض عن الشمس.

بالكاد تستطيع شمسنا دفع الأشرعة الخفيفة - بجهد كبير - إلى واحد في الألف من سرعة الضوء. لكن المستعرات الأعظمية لها لمعان يعادل سطوع مليار شمس لمدة شهر كامل.

بالطبع ، هناك عدة طرق للتغلب على دفعة الشمس الضعيفة نسبيًا. يمكن لليزر القوي أن يطبق قوة أكثر كفاءة من الشمس. بريكثرو ستارشوت ، مشروع يأمل العلماء والمستثمرون أن يصل إلى بضعة أعشار من سرعة الضوء عن طريق إطلاق شعاع ليزر على شراع خفيف الوزن لبضع دقائق ، وقد يحقق 10 جيجاوات من نقل الطاقة لكل متر مربع - 10 ملايين مرة أكثر سطوعًا من السماء الزرقاء الصافية للأرض.

لكن من الصعب تأمين الاستثمارات الكبيرة اللازمة لدعم البنية التحتية الهائلة المطلوبة لتوليد موجات ضوئية بهذا الحجم. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن نتأكد من أن موجات الضوء كلها مضبوطة على نفس الاتجاه الموازي (لتعظيم القوة).

التوقيت والموقف هما المفتاح

إذا كانت هناك حضارة أخرى في حي Betelgeuse أو Eta Carinae ، فلا شيء يمنعهم من الاستقرار في الوضع الأمثل ، وفتح أشرعتهم الضوئية ، وانتظار الانفجار القوي المثير للعرق لإطلاقهم بسرعة الضوء ، بسرعة منخفضة التكلفة.

من الغريب تخيل الاستعدادات وراء إنجاز كهذا. لا تأتي المستعرات الأعظمية كل يوم ، أو حتى خلال حياة حضارة بأكملها. النجوم العملاقة التي تنتج مستعر أعظم تعيش لملايين السنين ، ومن الصعب للغاية التنبؤ بموعد انفجارها بالضبط. إيتا كارينا - نجم عملاق آخر على وشك الموت - يبلغ عمره عدة ملايين من السنين. الصين لديها أطول تاريخ مسجل مستمر في العالم ، ولكن عمرها 3500 عام فقط. بالنسبة للمستعرات الأعظمية ، مقياس السنوات هو الملايين.

يصعب التنبؤ بموت النجوم والحضارات بدقة تامة ، لكن واحدًا فقط لديه استنتاج نهائي نهائي. حتى يخرج النجم بانفجار ، يمكن نقل الأشرعة الضوئية إلى موقع الإطلاق باستخدام الصواريخ الكيميائية العادية. ولكن مع الوقود التقليدي ، سوف يستغرق الأمر ملايين السنين لعبور السحابة الجزيئية التي ولدت النجم المحتضر.

بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن اتجاه الشراع الخفيف بالنسبة إلى النجم سيحدد مسار الشراع - بعيدًا عن مركز الانفجار مباشرة - يحتاج طاقم السفينة إلى التأكد من وجودهم على الجانب الصحيح من النجم المنكوب ، أو سيقومون بذلك. يجدون أنفسهم يتحركون بسرعة كبيرة في الاتجاه الخاطئ.

الحيلة في التدخل في الموجة

افتح الأشرعة في وقت مبكر جدًا ، وسيخاطر الطاقم بدفعه بعيدًا بواسطة ضوء النجوم الساطع قبل الانفجار الفعلي. سيؤدي ذلك إلى إبعادهم عن النجم قبل أن تتاح لسفنتهم فرصة امتصاص التسارع الكامل. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون الأشرعة عاكسة للغاية ، وإلا فإنها ستمتص الكثير من الحرارة ، وتعرض الطاقم للخطر.

بمجرد أن تلتقط الأشرعة الموجة الكونية ، يأمل الطاقم على نحو أفضل أن يكونوا قد رسموا مسارًا خالٍ من الحطام لأنه ، في سرعة الضوء ، فإن الاصطدام حتى مع عشرة سنتات سيجعل بندقية سكة حديد متطورة تبدو وكأنها مقلاع ، بالمقارنة.

يمكن لنجوم مثل إيتا كارينا ومنكب الجوزاء - كلاهما براميل مسحوق كونية عملاقة - أن تنهار أيضًا إلى ثقوب سوداء ، مما يخلق حزمًا قوية من الإشعاع المميت ، الذي يلاحظه علماء الفلك من بعيد مع انفجار أشعة غاما. إذا كان شراع خفيف في مسار مثل هذا الشعاع وقت الانفجار ، فإنه سيحصل على دفعة كبيرة في السرعة ، عالية بما يكفي لتحقيق عامل لورنتز النسبي بألف. بهذه السرعة ، يمكن لشراع خفيف عبور مجرة ​​درب التبانة بأكملها في أقل من عمر بشري واحد ، تقاس من إطارها الزمني.

بالطبع ، بالنسبة لأولئك الذين على متن المركبة الفضائية ، فإن مرور الوقت النسبي على الأرض سوف يتسارع بشكل كبير ، مما يترك كل شخص يمكن أن يخبرنا الطاقم عن رحلتهم المذهلة التي ماتت منذ زمن طويل ، والتاريخ القديم ، بحلول الوقت الذي عادوا فيه من منكب الجوزاء.

نظرًا لأن المستعرات الأعظمية لها فائدة محتملة مذهلة للدفع ، فإن النجوم الضخمة مثل منكب الجوزاء - وبقاياها الغامضة المذهلة - يمكن أن تكون مرشحة رائعة للبحث عن ذكاء خارج الأرض (SETI). إن شراعًا ضوئيًا منفردًا بالقرب من انفجار وشيك للمستعر الأعظم سيكون باهتًا للغاية بحيث يتعذر تتبعه لكن وفقًا لويب ، فإن الصدمات الإجمالية للقوس للعديد من الأشرعة ، وإشارات الاتصال بين من يقودها ، قد تكون قابلة للاكتشاف باستخدام تقنية التلسكوب الحالية.

يبعد منكب الجوزاء أكثر من 600 سنة ضوئية ، مما يعني أنه يمكن أن ينفجر في أي لحظة ، ويرسل ضوءه اللامع في طريقنا. لكن يبدو أن هناك سؤالًا واحدًا بعيد المنال عن افتتاحية لوب: إذا احتاج الأمر إلى مستعر أعظم لتسريع الشراع الخفيف بنجاح إلى سرعة الضوء ، فإن المرء يتساءل ما الذي يمكن أن يبطئ بأمان مركبتنا الافتراضية في الوقت المناسب من أجل رش خفيف ، مرة أخرى على الأرض.


شاهد الفيديو: الدكتور عدنان إبراهيم l نسبية آينشتاين بطريقة ميسرة (أغسطس 2022).