En 2016, el físico Stephen Hawking y el multimillonario Yuri Milner revelaron un plan para viajar a las estrellas. El llamado Breakthrough Starshot Project es un programa de $ 100 millones para desarrollar y demostrar la tecnología necesaria para visitar un sistema estelar cercano. Los objetivos potenciales incluyen Proxima Centauri, un sistema a unos cuatro años luz de distancia, con varios exoplanetas, uno de los cuales es similar a la Tierra.
Proyecto revolucionario Starshot
El plan de Hawking y Milner era construir miles de diminutas naves espaciales del tamaño de un microchip y usar la luz para acelerarlas a velocidades relativistas, es decir, cercanas a la velocidad de la luz. Una flota grande aumenta las posibilidades de que al menos uno de ellos llegue sano y salvo. Cada "chip de estrella" se adjunta a una vela ligera del tamaño de una cancha de bádminton y luego se irradia con láseres terrestres extremadamente potentes.
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El movimiento láser tiene muchas ventajas. Lo más importante es que las naves espaciales no necesitan combustible, lo que significa que no deben llevar carga extra. Además, al acelerar la vela ligera, puede acelerar el barco al 20% de la velocidad de la luz. En este escenario, la flota llegará a Proxima Centauri en menos de 30 años.
Los láseres fantásticamente poderosos necesarios para tal misión serían particularmente difíciles y costosos de desarrollar. Surge una pregunta obvia: ¿hay otra forma de alcanzar velocidades relativistas?
Hoy tenemos una especie de respuesta, gracias al trabajo de David Kipping, astrónomo de la Universidad de Columbia en Nueva York. A Kipping se le ocurrió una nueva forma de tirachinas gravitacional, la misma técnica que utilizó la NASA para enviar, por ejemplo, la nave espacial Galileo a Júpiter. La idea es acelerar la nave apuntándola cerca de un objeto enorme, como un planeta. Así, la nave espacial le quitará parte de la velocidad al planeta y acelerará con su ayuda.
Los tirachinas gravitacionales funcionan muy bien en cuerpos masivos. En la década de 1960, el físico Freeman Dyson calculó que un agujero negro podría acelerar una nave espacial a velocidades relativistas. Pero es probable que las fuerzas en una nave espacial que se acerque a tal objeto lo destruyan.
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Así que a Kipping se le ocurrió una alternativa inteligente. Su idea es dirigir fotones alrededor del agujero negro y luego usar la energía extra que reciben para acelerar la vela de luz. "La energía cinética del agujero negro se transfiere al haz de luz en forma de desplazamiento hacia el azul y, al regresar, los fotones no solo aceleran la nave espacial, sino que también le agregan energía", dice Kipping.
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Este proceso depende del campo gravitacional extremadamente poderoso alrededor del agujero negro. Dado que los fotones tienen una masa pequeña, pero aún en reposo, este campo es capaz de atrapar la luz en una órbita circular.
El trabajo de Kipping se basa en una órbita ligeramente diferente, que dirige los fotones emitidos por la nave espacial alrededor del agujero negro y viceversa, una especie de órbita boomerang. Mientras viajan, los fotones del bumerang recibirán energía cinética del movimiento del agujero negro.
Es esta energía la que puede acelerar una nave espacial equipada con una vela ligera adecuada. Kipping llama a su idea un "motor de halo". El motor de halo transfiere la energía cinética de un agujero negro en movimiento a la nave espacial utilizando la gravedad. Además, la nave espacial no consume nada de su propio combustible en este proceso.
Dado que el motor de halo utiliza el movimiento de un agujero negro, es mejor aplicarlo a binarios en los que un agujero negro orbita a otro objeto. Luego, los fotones reciben energía del movimiento del agujero negro en los puntos apropiados de su órbita.
Y tal motor debe funcionar con cualquier masa que sea significativamente menor que la masa del agujero negro. Kipping dice que los mecanismos del tamaño de un planeta son posibles con él. Así, una civilización suficientemente avanzada puede viajar a velocidades relativistas de una parte de la galaxia a otra, saltando de un sistema binario de agujeros negros a otro. “Una civilización avanzada podría usar el concepto de vela ligera para lograr velocidades relativistas y un movimiento extremadamente eficiente”, dice.
El mismo mecanismo también puede ralentizar la nave espacial. Por lo tanto, es probable que esta civilización avanzada busque pares de sistemas binarios con agujeros negros que actuarán como aceleradores y moderadores.
La Vía Láctea contiene alrededor de 10 mil millones de sistemas binarios de agujeros negros. Pero Kipping señala que probablemente solo habrá un número limitado de trayectorias que los unan, por lo que es probable que estas carreteras interestelares sean muy valiosas.
Por supuesto, la tecnología necesaria para explotar este concepto está actualmente fuera del alcance de la humanidad. Pero los astrónomos deberían poder averiguar dónde se encuentran las mejores carreteras estelares, así como buscar firmas tecnológicas de civilizaciones que puedan explotarlas.
Ilya Khel
