Da li će budući ljudi koristiti varp pogone za istraživanje kosmosa? Nismo u poziciji da eliminišemo tu mogućnost. Ali ako naši daleki potomci to ikada urade, to neće uključivati dilitijumove kristale, a škotski akcenti će do tada ispariti u istoriji.
Varp pogoni imaju svoje korene u jednoj od najpopularnijih naučnofantastičnih franšiza ikada, ali imaju naučnu osnovu. Novi rad istražuje nauku koja stoji iza njih i pita da li bi greška u zadržavanju varp pogona emitovala vidljive gravitacione talase.
Rad je naslovljen „Ono što niko ranije nije video: gravitacioni talasi usled kolapsa varp pogona.“ Autori su Kejti Klaf, Tim Ditrih i Sebastijan Kan, fizičari iz institucija u Velikoj Britaniji i Nemačkoj.
U opštoj relativnosti ima mesta za varp pogone, a meksički fizičar Migel Alkubijere opisao je kako bi oni teoretski mogli da funkcionišu 1994. On je poznat u svemirskim i fizičkim krugovima po svom Alkubijerovom pogonu.
Svi znaju da nijedan objekat ne može da putuje brže od brzine svetlosti. Ali varp pogoni mogu ponuditi rešenje. Iskrivljavanjem samog prostor-vremena, svemirska letelica sa varp pogonom ne bi prekršila pravilo brže od svetlosti (FTL).
„Uprkos tome što potiču iz naučne fantastike, varp pogoni imaju konkretan opis u opštoj relativnosti, pri čemu je Alkubijer prvi predložio prostorno-vremensku metriku koja podržava putovanja brže od svetlosti“, pišu autori.
Postoje jasne naučne prepreke za stvarno stvaranje varp pogona. Ali moguće je simulirati kako bi neko funkcionisao i kako se mogu otkriti preko gravitacionih talasa u slučaju kvara. Varp pogoni izobličuju samo prostor-vreme, baš kao binarna spajanja kompaktnih objekata poput crnih rupa i neutronskih zvezda. Teoretski je moguće da emituju signal gravitacionog talasa na isti način kao i spajanja.
„Da bismo tražili takve signale i da bismo ih ispravno identifikovali u izmerenim podacima, važno je razumeti njihovu fenomenologiju i svojstva“, objašnjavaju autori.
Počinje razumevanjem kako varp pogoni mogu da funkcionišu, a za to moramo duboko da se upustimo u fiziku.
„Glavna ideja koja stoji iza varp pogona je da umesto da prekoračuje brzinu svetlosti direktno u lokalnom referentnom okviru, što bi narušilo Lorencovu invarijantnost, ‘varp mehur’ bi mogao da pređe rastojanja brže od brzine svetlosti (izmereno nekim udaljenim posmatrač) sažimajući prostor-vreme ispred sebe i šireći prostor-vreme iza sebe“, navodi se u radu.
Prva prepreka je da varp pogoni zahtevaju Null Energi Condition (NEC). Fizika kaže da oblast svemira ne može imati negativnu gustinu energije. Za to postoje teorijska rešenja, ali za sada nijedno od njih nije praktično.
„Drugi problemi sa metrikom varp pogona uključuju potencijal za zatvorene vremenske krive i, iz praktičnije perspektive, poteškoće za one na brodu u kontroli i deaktivaciji balona“, objašnjavaju autori.
To je zato što ne bi bilo načina da posada šalje signale na prednji deo broda. Teško je da događaji unutar balona utiču na događaje van mehura, kao što je objašnjeno u ovom radu.
„Iz perspektive dinamičke simulacije varp pogona, ključni izazov je stabilnost“, objašnjavaju autori. Jednačine pokazuju da Alcubierre Drive može pokrenuti varp balon koristeći Ajnštajnovu jednačinu, ali nijedna poznata jednačina to ne može održati.
„Ne postoji (prema našim saznanjima) nijedna poznata jednačina stanja koja bi održavala metriku varp pogona u stabilnoj konfiguraciji tokom vremena. Stoga, iako se može zahtevati da u početku, mehur iskrivljenja bude konstantan, on će brzo evoluirati iz tog stanja i, u većini slučajeva, deformacije osnove tečnosti i prostor-vremena će se raspršiti ili srušiti u centralnu tačku.“
Iako je nestabilnost glavna prepreka varp pogonima, to je takođe ono što ih može učiniti uočljivim. Ako Alcubierre Drive postigne konstantnu brzinu, to se ne može otkriti. Ne generiše gravitacione talase i nema ADM masu. ADM je skraćenica od Arnovitt-Deser-Misner, nazvana po trojici fizičara. Ostaviću radoznalim čitaocima da pročitaju više o ADM masi.
Ali varp pogon se ne može otkriti samo ako je konstantan i stabilan. Kada se pokvari, ubrza ili uspori, može se otkriti. U svom radu, autori dozvoljavaju kolaps mehura vorp pogona.
„Fizički, ovo bi moglo biti povezano sa slomom u zaštitnom polju koje post-varp civilizacija (verovatno) koristi da podrži varp mehur protiv kolapsa“, pišu oni.
U njihovim formulacijama, priroda samog broda nije bitna. Značajni su samo mehur osnove i tečnost osnove.
Istraživači su simulirali raspad mehura osnove. Otkrili su da je kolaps stvorio gravitacione talase sa karakteristikama drugačijim od onih koje su nastale spajanjem.
„Signal dolazi kao rafal, u početku bez sadržaja gravitacionog talasa, nakon čega sledi period oscilovanja sa karakterističnom frekvencijom reda 1/[R]“, pišu oni. „Sve u svemu, signal se veoma razlikuje od tipičnih kompaktnih binarnih koalescencija koje primećuju detektori gravitacionih talasa i sličniji je događajima poput kolapsa nestabilne neutronske zvezde ili direktnog sudara dve crne rupe.“
Autori ističu da iako varp pogon stvara GV signal, on je izvan frekventnog opsega naših trenutnih zemaljskih detektora.
„Dati su predlozi za detektore veće frekvencije, tako da bi se u budućnosti moglo postaviti granice za postojanje takvih signala“, pišu oni. Sam brod bi takođe mogao da pošalje neku vrstu multimesindžer signala, ali je teško znati kako bi materija broda stupila u interakciju sa običnom materijom.
„Pošto ne znamo vrstu materije koja se koristi za konstruisanje varp broda, ne znamo da li bi on stupio u interakciju (osim gravitacione) sa normalnom materijom dok se širi kroz Univerzum“, objašnjavaju istraživači.
Ovo je zabavan misaoni eksperiment. Moguće je da će neko rešenje za FTL putovanja postojati jednog dana u dalekoj budućnosti. Ako jeste, to može biti povezano sa boljim razumevanjem tamne materije i tamne energije. Ako bilo koji ETI postoje, oni bi mogli biti u poziciji da iskoriste fundamentalno znanje o Univerzumu koje mi još nemamo.
Ako su smislili kako da konstruišu i koriste varp pogon, čak i sa svim njegovim naizgled nemogućnostima, njihove aktivnosti bi mogle stvoriti gravitacione talase koje bi naše buduće opservatorije mogle da otkriju, čak i u drugim galaksijama. Ali za sada je sve teoretski.
„Upozoravamo da će dobijeni talasni oblici verovatno biti veoma specifični za upotrebljeni model, koji ima nekoliko poznatih teorijskih problema, o čemu se govori u Uvodu“, pišu autori u svom zaključku. „Biće potreban dalji rad da bi se razumelo koliko su generički potpisi i pravilno okarakterisali njihovu mogućnost otkrivanja.“
Bez sumnje, neki radoznali fizičari će nastaviti da rade na tome.
