この視覚化は、2つの合体するブラックホールを示しています。その高速は、レーザーライトのスイングを加速させる可能性があります。
（画像：©NASAのゴダード宇宙飛行センター）
将来の宇宙船は、ブラックホールを強力な発射台として使用して、星を探検することができます。
新しい研究では、ブラックホールの周りを曲がり、宇宙船を光速近くまで推進するのに役立つ追加のエネルギーで戻るレーザービームの発射を想定しています。天文学者は、ブラックホールのペアが予想よりも頻繁に合流しているかどうかを調べることによって、エイリアンの文明がそのような「ハロードライブ」を使用している兆候を探すことができます。
研究著者である、ニューヨークのコロンビア大学の天体物理学者であるデイビッドキッピングは、彼が「ゲーマーの考え方」と呼ぶものを通して、ハロードライブのアイデアを思いつきました。
「コンピューターゲームで、「エクスプロイト」と呼ばれるハッキングを発見することもある。ゲームのルールでは禁じられている、強力な何かを実行できるハッキングだ」とキッピング氏はSpace.comに語った。 「この場合、ゲームは物理的な世界であり、文明が単純に想定できる莫大なエネルギー消費なしに銀河間を相対論的に飛行できるようにする悪用について考えようとしました。」
ロケットを使用して宇宙を飛行する際の重要な課題は、 彼らが彼らと一緒に運ぶ推進剤 質量があります。長い旅行には大量の推進剤が必要であり、ロケットが重くなり、その結果、推進剤がさらに必要になり、ロケットがさらに重くなる、などです。その問題は、ロケットが大きくなるほど指数関数的に悪化します。
しかし、推進のために推進剤を運ぶ代わりに、鏡のような帆を備えた宇宙船は、それらを外側に押すためにレーザーに頼ることができました。 1億ドル 画期的なスターショットイニシアチブは2016年に発表され、強力なレーザーを使用して宇宙船の群れを、光速20％までで、私たちに最も近い星系であるAlpha Centauriに推進する計画を立てています。
ブレイクスルースターショットが打ち上げることを目指している宇宙船は、それぞれマイクロチップのサイズ程度です。より大きな宇宙船を相対論的な速度（光速のかなりの部分）に加速するために、キッピングは重力の助けを求めました。
宇宙船は現在、「スリングショット操作」を定期的に使用しています。この方法では、惑星や月などの物体の重力が、宇宙全体に血管を投げつけ、その速度を上げます。 1963年、有名な物理学者フリーマンダイソンは、任意のサイズの宇宙船がコンパクトな白色矮星または中性子星のペアの周りのスリングショット操作に依存して相対論的速度で飛行できることを示唆しました。 （ダイソンは、として知られるようになったものの概念を思いついた ダイソン球、星をカプセル化して、高度な文明に電力を供給するためにそのエネルギーを可能な限り多く取り込む巨大構造物。）
ただし、「ダイソンのパチンコ」は、これらの2つの死んだ星からの極端な重力と有害な放射線によって宇宙船を損傷するリスクがあります。代わりに、キッピングは重力がブラックホールの端に発射されるレーザービームのエネルギーを増加させることによって宇宙船を支援する可能性があることを示唆しています。
ブラックホールは重力場を持っているので、十分に近くなると、光でさえも何も逃げることができないほど強力です。彼らの重力場はまた、穴に落ちない光の光子の経路を歪める可能性があります。
1993年に、物理学者のマークスタッキーは、ブラックホールの重力が「重力鏡」のように振る舞う可能性があることを示唆しました。キッピングは、ブラックホールがフォトンのソースに向かって移動している場合、「ブーメランフォトン」がブラックホールのエネルギーの一部を吸い上げると計算しました。
彼が「ハロードライブ」と呼んだものを使用すると、ブラックホールの周りに作成される光の輪にちなんで名付けられました。 「文明はブラックホールを銀河のウェイポイントとして悪用する可能性がある」と彼は書いた 研究 Journal of the British Interplanetary Societyによって承認され、2月28日オンラインでarXivプレプリントサーバーに詳細が記載されています。
ブラックホールの動きが速いほど、ハロードライブがブラックホールから引き出すエネルギーが多くなります。そのため、キッピングは主に、合併前にお互いに向かってらせん状のブラックホールのペアを使用することに焦点を当てました。
天文学者は、異星人の文明がそのようなエンジンで旅行するためにブラックホールのペアを悪用しているという兆候を探すことができます。例えば、ハロードライブはそのようなものからエネルギーを効果的に盗みます バイナリーブラックホールシステムキッピング氏は、ブラックホールのペアが融合する割合を、自然に予想されるものよりも高くすると述べた。
彼の発見は、相対論的な速度でお互いを周回するブラックホールのペアからのブーストに基づいていました。天の川には推定1000万のブラックホールのペアがあるが、キッピングはそれらが比較的急速に合体するので、それらのいくつかは比較的相対論的な速度で周回する可能性が高いと述べた。
それでも、孤立して回転するブラックホールは、相対論的な速度でハロードライブを発射する可能性があることにも言及しました。「相対論的で回転する超大質量ブラックホールの例はすでにたくさん知っています」。
ハロードライブの主な欠点は、「最も近いブラックホールに行かなければならない」ということだとキッピング氏は語った。 「高速道路システムに乗るのに1回限りの通行料を支払うのと同じです。最寄りのアクセスポイントに到達するにはいくらかのエネルギーを支払う必要がありますが、その後は好きなだけ無料で乗ることができます。」
ハロードライブは、ブラックホールの直径の約5〜50倍の距離で、ブラックホールのごく近くでのみ機能します。 「これが、最初に最も近いブラックホールに移動する必要がある理由であり、[何故あなたは]これを光年の空間にわたって単純に行うことはできない」とキッピングは言った。 「私たちはまだ高速道路システムに乗るために近くの星に移動する手段を最初に必要とします。
「私たちが相対論的飛行を達成したいのであれば、どんな推進システムを使っていても莫大なエネルギーレベルが必要です」と彼は付け加えた。 「これを回避する1つの方法は、天体を電源として使用することです。 天文学的なエネルギーレベル それらの中で。この場合、ブラックホールバイナリは、本質的に私たちがそれをタップするのを待つ巨大なバッテリーです。その考えは、自然に取り組むことであり、それに対して反対することではありません。」
キッピングは現在、相対論的飛行のために他の天文システムを利用する方法を調査しています。このような手法は、「ハロードライブアプローチほど効率的または高速ではないかもしれませんが、これらのシステムは、これらの移動に必要な深いエネルギーリザーブを備えています」とキッピング氏は語った。
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