Nowe badanie symuluje fale grawitacyjne powstałe w wyniku awarii napędu warp

Wyobraź sobie statek kosmiczny, który nie jest napędzany silnikami, ale kompresuje znajdującą się przed nim czasoprzestrzeń. To jest świat science fiction, prawda? Cóż, nie do końca. Fizycy od dziesięcioleci badają teoretyczną możliwość istnienia „silników skrętnych”, a nowe badania wykazały, że silniki te kompresują znajdującą się przed nimi czasoprzestrzeń. opublikowany w Otwórz czasopismo astrofizyki Istnieje jednak krok dalej, polegający na symulacji fal grawitacyjnych, które silnik ten mógłby emitować w przypadku awarii.

Silniki warp są podstawą science fiction i w zasadzie mogą napędzać statki kosmiczne z prędkością większą niż prędkość światła. Niestety, budowa tych silników w praktyce napotyka wiele problemów, takich jak konieczność stosowania dziwnego rodzaju materiału o ujemnej energii.

Inne problemy związane ze skalą napędu warp obejmują możliwość wykorzystania jej do tworzenia zamkniętych krzywych czasu, które naruszają przyczynowość, oraz, z bardziej praktycznego punktu widzenia, trudności, jakie mają osoby na statku w faktycznym kontrolowaniu i dezaktywacji bańki.

To nowe badanie jest wynikiem współpracy fizyków grawitacyjnych z Queen Mary University w Londynie, Uniwersytetu w Poczdamie, Instytutu Fizyki Grawitacyjnej Maxa Plancka w Poczdamie i Uniwersytetu w Cardiff. Chociaż badanie nie twierdzi, że udało się złamać kod napędu warp, bada teoretyczne konsekwencje awarii zabezpieczenia napędu warp za pomocą symulacji numerycznych.

„Chociaż napędy skrętne są czysto teoretyczne, mają dobrze zdefiniowany opis w ogólnej teorii względności Einsteina, więc symulacje numeryczne pozwalają nam zbadać wpływ, jaki mogą mieć na czasoprzestrzeń” – wyjaśnia najpierw dr Katie Clow z Queen Mary University of London. autor badania w postaci fal grawitacyjnych.

Doktor Sebastian Khan, współautor badania przeprowadzonego na Wydziale Fizyki i Astronomii Uniwersytetu w Cardiff, dodaje: „Miguel Alcubierre opracował pierwsze rozwiązanie napędu warp podczas studiów doktoranckich na Uniwersytecie w Cardiff w 1994 r., a następnie pracował w Instytucie Maxa Plancka Doktora Fizyki w Poczdamie Jest więc rzeczą naturalną, że kontynuujemy „Tradycję badań nad napędem skrętnym w epoce astronomii fal grawitacyjnych”.

Wyniki są niesamowite. Zapadnięcie się napędu warp generuje wyraźną falę fal grawitacyjnych, zmarszczek w czasoprzestrzeni, które można wykryć za pomocą detektorów fal grawitacyjnych, których celem zazwyczaj są łączące się czarne dziury i gwiazdy neutronowe. W przeciwieństwie do sygnałów pochodzących z łączenia się obiektów astrofizycznych, sygnał ten będzie krótką falą o wysokiej częstotliwości i dlatego nie zostanie wychwycony przez detektory prądu.

Jednak w przyszłości możliwe będzie wprowadzenie urządzeń o wyższej częstotliwości i chociaż urządzenia takie nie są jeszcze finansowane, technologia ich budowy już istnieje. Rodzi to możliwość wykorzystania tych sygnałów do poszukiwania dowodów na istnienie technologii napędu zakrzywionego, nawet jeśli sami nie będziemy w stanie jej zbudować.

„W naszym badaniu początkowy kształt czasoprzestrzeni był bańką krzywizny opisaną przez Alcubierre’a” – ostrzega dr Khan. „Chociaż udało nam się wykazać, że w zasadzie możliwe jest znalezienie obserwowalnego sygnału za pomocą przyszłych detektorów, biorąc pod uwagę spekulacje. charakter pracy, to „Nie wystarczy, aby napędzać rozwój sprzętu”.

W badaniu zajęto się także dynamiką energii zapadniętego silnika gnącego. W procesie tym powstaje fala materii o energii ujemnej, po której następują naprzemiennie fale dodatnie i ujemne. Ten złożony taniec prowadzi do netto wzrostu całkowitej energii układu i w zasadzie może stanowić kolejną oznakę załamania, jeśli wychodzące fale oddziałują ze zwykłą materią.

Badania te przesuwają granice naszego zrozumienia egzotycznej czasoprzestrzeni i fal grawitacyjnych. Profesor Dietrich komentuje: „Dla mnie najważniejszym aspektem badania jest nowość w zakresie precyzyjnego modelowania czasoprzestrzennej dynamiki energii ujemnej oraz możliwość rozszerzenia tych technik na sytuacje fizyczne, które mogłyby pomóc nam lepiej zrozumieć ewolucję i pochodzenie naszego wszechświata, lub unikaj osobliwości w centrach czarnych dziur”.

„To przypomnienie, że idee teoretyczne mogą popchnąć nas do odkrywania wszechświata na nowe sposoby” – dodaje dr Kluge. „Chociaż jesteśmy sceptyczni co do możliwości zobaczenia czegokolwiek, myślę, że jest to na tyle interesujące, że warto to zrobić”.

Naukowcy planują zbadać, jak zmienia się sygnał, korzystając z różnych modeli napędu zginającego i zbadać zapadanie się pęcherzyków poruszających się z prędkościami przekraczającymi prędkość samego światła. Zginanie prędkości może być poza zasięgiem, ale dążenie do zrozumienia tajemnic wszechświata trwa, jedno symulowane wydarzenie na raz.