Cuando se trata de los desafíos que plantea el viaje interestelar, no hay respuestas fáciles. Las distancias son inmensas, la cantidad de energía necesaria para hacer el viaje es tremenda, y las escalas de tiempo involucradas son (¡sin juego de palabras!) Astronómicas.
Pero, ¿qué pasaría si hubiera una manera de viajar entre las estrellas usando naves que aprovechan los fenómenos naturales para alcanzar velocidades relativistas (una fracción de la velocidad de la luz).
Los científicos ya han identificado situaciones en las que los objetos de nuestro Universo pueden hacer esto, incluso estrellas de hipervelocidad y meteoros acelerados por supernovas explosiones
Profundizando en esto, los profesores de Harvard Manasvi Lingam y Abraham Loeb recientemente explorado cómo la nave espacial interestelar podría aprovechar las olas producidas por una explosión de supernova de la misma manera que los veleros aprovechan el viento.
El estudio que detalla su investigación, Propulsión de naves espaciales a velocidades relativistas utilizando fuentes astrofísicas naturales, apareció recientemente en línea y también fue objeto de un artículo a Científico americano. Como explican en su estudio, es posible que una civilización suficientemente avanzada pueda usar las explosiones de energía liberadas por las supernovas para acelerar la nave espacial a velocidades relativistas.
Estas naves espaciales podrían aprovechar la fuerza explosiva utilizando una vela ligera (también conocida como vela solar) o una vela magnética, dos conceptos de propulsión que los astrofísicos han explorado en profundidad.
Estos conceptos se basan en la radiación electromagnética generada por el Sol para crear presión contra una vela altamente reflectante, generando así la propulsión de una manera que no requiera motores o propulsores.
Dado que el propulsor es uno de los contribuyentes más importantes a la masa total de una nave espacial, los conceptos de vela ligera / vela magnética tienen la ventaja de ser mucho más ligeros que las naves espaciales convencionales y, por lo tanto, mucho más baratos de lanzar al espacio.
Explosión destructiva de supernova. (David A. Aguilar)
Otra posibilidad es confiar en la energía dirigida (láser) para acelerar este tipo de nave espacial, lo que le permite alcanzar velocidades mucho más altas de lo que sería posible con la radiación solar sola.
Loeb, quien además de ser el profesor de ciencias Frank D. Baird Jr. en la Universidad de Harvard, también es presidente de Breakthrough StarshotComité Asesor. Como parte de la organización sin fines de lucro, Iniciativas innovadoras, Starshot está trabajando actualmente para la creación de una vela ligera que los láseres aceleren a una velocidad del 20 por ciento de la velocidad de la luz, lo que le permitirá hacer el viaje a Alpha Centauri en solo 20 años.
Como Loeb le dijo a Universe Today por correo electrónico, fue mientras contemplaba cómo una nave espacial podría acelerarse naturalmente cuando se le ocurrió la idea de usar supernova:
"En diciembre de 2019, mi esposa y mis dos hijas estaban de viaje y tuve el lujo de quedarme solo en casa durante una semana y pensar en ciencia. Mientras me duchaba, pensé en cómo el Sol no es efectivo para lanzar velas de luz para alta velocidad, pero podría ser una fuente de luz más brillante. Seguí este pensamiento con cálculos detallados sobre supernovas, que son miles de millones de veces más brillantes que el Sol durante una semana y me di cuenta de que las velas con parámetros existentes pueden alcanzar la velocidad de la luz si son colocado estratégicamente antes de tiempo alrededor de la estrella masiva que trata sobre la explosión ".
Originalmente, Loeb explicó esta idea en un artículo que apareció en Científico americano el 6 de febrero de 2020, titulado Surfeando una supernova. los artículo original también está disponible en el sitio web del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA). Como argumentó allí, una supernova sería capaz de acelerar una vela ligera que pesa "menos de medio gramo por metro cuadrado a velocidades relativistas", incluso si estuviera a millones de kilómetros de distancia.
En pocas palabras, la energía y el brillo generados por una supernova son equivalentes a lo que producirían mil millones de soles en un mes promedio. Mientras que el viento solar solo podría empujar una vela ligera hasta una milésima de la velocidad de la luz (0.01 por ciento o 0.001 la velocidad de la luz (c)), una supernova podría acelerar fácilmente una vela a una décima parte de la velocidad de la luz (0.1 c).
"Mi colaborador, Manasvi Lingam, vio mi comentario y sugirió que escribiéramos un artículo científico completo sobre el tema, explorando la viabilidad de lanzar velas ligeras a la velocidad de la luz alrededor de otras fuentes brillantes, como agujeros negros o púlsares ", dijo Loeb.
"Compartí mis notas con él y sembraron nuestro papel colaborativo".
Para probar esta hipótesis, Lingam y Loeb consideran cómo una vela ligera podría ser acelerada por la explosión de varios objetos astrofísicos. Esto incluía estrellas masivas, microcuásares, supernovas, nebulosas de viento de púlsar y núcleos galácticos activos.
Como Lingam, quien fue el autor principal del artículo resultante, explicó a Universe Today por correo electrónico:
"Desarrollamos modelos matemáticos para determinar la velocidad máxima que se puede lograr con velas ligeras y velas eléctricas. Las velocidades máximas varían según el sistema de propulsión utilizado y los objetos astrofísicos en consideración".
Para cualquiera que tenga los medios, las ventajas de este enfoque son obvias. En comparación con las velas ligeras convencionales y las velas magnéticas, una vela que aprovecha el impulso proporcionado por una estrella en explosión podría alcanzar velocidades relativistas sin la necesidad de una infraestructura costosa (es decir, una gran matriz láser).
Por supuesto, las desventajas de tal método también son obvias. Para empezar, está el problema del tiempo. Las supernovas no solo son una ocurrencia rara; Los científicos no pueden pronosticarlos con precisión con un margen de error mayor, a menudo millones de años.
Cualquiera que desee aprovechar las estrellas en explosión necesitaría poder hacer estimaciones más precisas y estar dispuesto a esperar mucho tiempo.
Pero a medida que Lingam y Loeb exploraron, las desventajas van más allá de esto para incluir los riesgos particulares creados por las supernovas. Como Loeb indicó:
"Los principales desafíos son la fricción con el gas ambiental, que puede ser denso en la vecindad de una estrella masiva debido a la pérdida de masa por los vientos. Uno puede superar el desafío al plegar la vela durante todo el viaje, excepto durante el período de lanzamiento cuando la apertura de la vela puede ser activada por el destello de luz de supernova ".
Además de eso, hay desafíos de ingeniería y diseño que deberían abordarse de antemano. Primero, las velas deben estar hechas de material altamente reflectante para evitar absorber demasiado calor y quemarse.
En segundo lugar, también tendrían que colocarse en una configuración plegada hasta que la estrella explote para evitar que la radiación solar los aleje de su punto de lanzamiento.
Impresión artística de una supernova. (NASA)
Finalmente, el camino de aceleración de la vela debe seleccionarse cuidadosamente antes de tiempo para evitar cualquier obstáculo y minimizar el riesgo de colisión con objetos grandes (como los asteroides).
Por último, la vela misma debe tener algún tipo de protección o configuración que la proteja del gas y las partículas sólidas en el espacio interestelar. Dado que la vela viajará a una velocidad increíblemente alta, incluso las partículas más pequeñas supondrían un riesgo extremo de colisión.
Como explicó Lingam, sus resultados muestran que estos desafíos son superables:
"Hay muchos desafíos, como la estabilización de la vela, mantener una alta reflectancia y evitar el calentamiento, y evitar daños mientras se viaja en el entorno de origen, así como en el medio interestelar. La mayoría de estos problemas pueden superarse, al menos en principio, utilizando velas eléctricas en lugar de velas ligeras. Alternativamente, si uno decide quedarse con velas ligeras, tendrá que plegar la vela durante algunas etapas del viaje, elegir una arquitectura de vela inusual y confiar en estructuras nanofotónicas para mejorar la estabilidad ".
En resumen, sus resultados muestran que una especie suficientemente avanzada sería capaz de colocar velas ligeras / velas magnéticas alrededor de estrellas moribundas para que pudieran acelerarse una vez que la estrella explota. Estas velas podrían servir como naves de mensajería, demostrando la existencia de civilizaciones avanzadas viajando a sistemas estelares habitados.
A este respecto, la viabilidad de este concepto interestelar podría tener implicaciones en el Búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI). Como Loeb y sus colegas han argumentado en estudios anteriores, la posibilidad de propulsión de energía dirigida significa que los destellos erráticos de la actividad láser podrían interpretarse como un signo de actividad tecnológica (también conocido como firmas tecnológicas)
"Este paradigma conceptual se hace eco del espíritu de las esferas de Dyson, las megaestructuras hipotetizadas por Freeman Dyson para cosechar la energía de las estrellas que probablemente no exploten", dijo Loeb.
"Si tenemos la suerte de tener muchas civilizaciones tecnológicas en nuestra galaxia, podría haber enjambres de velas ligeras alrededor de estrellas masivas, esperando pacientemente sus explosiones".
"En la búsqueda de firmas tecnológicas, nuestro trabajo sugiere que uno podría buscar en las proximidades de fuentes astrofísicas de alta energía como supernovas y quásares para señales de radio, etc.", agregó Lingam.
"Por supuesto, la probabilidad de éxito depende completamente de si existen tales especies de tecnologías avanzadas, esta es una pregunta a la que todavía no tenemos ninguna respuesta".
Por el momento, parece que esa cosa agravante conocida como la paradoja de Fermi va a durar un poco más. Pero con más cosas a tener en cuenta y con los telescopios de próxima generación en línea muy pronto, estamos bien equipados para encontrar evidencia de inteligencia extraterrestre (si hay alguna que se pueda encontrar).
¿Quién sabe? ¡Quizás nuestro Sistema Solar ya haya sido visitado por velas interestelares que montan supernovas! Recuerda este visitante interestelar?
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.