От Земята можем да видим субсветлинен извънземен кораб

Междузвездните прелети все още са от света на фантастиката, но теоретично те могат да бъдат осъществени.

Земляните засега не разполагат с такива технологии, но учените смятат, че във Вселената може да има и по-високоразвити цивилизации.

Извънземните изследователи при необходимото ниво на развитие може да са построили кораб, позволяващ междузвездни пътешествия.

И такъв кораб, ако той се озове в обозримия от земните жители Космос, може да бъде забележим от уредите на човечеството, тъй като ще остави уникален светлинен „подпис“.

До този извод са стигнали учени от компанията Raytheon, занимаваща се с разработки във военната сфера.

Улви Юртсевър (Ulvi Yurtsever) и Стивън Уилкинсън (Steven Wilkinson) внимателно изучили хипотетичната възможност за създаване на кораб, движещ се със скорост, близка до светлинната. Те отбелязват, че всеки обект, движещ се с релативистки скорости, ще взаимодейства с фотоните в космическия микровълнов фон.

Такова взаимодействие трябва да създава специфично съпротивление, поставящо определено ограничение на скоростта, която може да развие корабът. Но това също означава, че релативистките космически полети ще оставят след себе си уникален „подпис“ в спектъра на стигащото до Земята лъчение, който ще бъде забележим за земните уреди. Но извънземният кораб ще може да се засече само ако той лети в нашите галактични околности.

Реликтовото лъчение, наричано също космически микровълнов фон, представлява „ехо“ от Големия взрив. Това е първата светлина, която се е появила в пространство-времето и към днешен ден заедно с разширяващата се Вселена се е „разтегнала“ до микровълнови честоти.

Според учените във всеки кубически сантиметър от Вселената се съдържат над 400 космически микровълнови фотона. Това означава, че релативисткият космически кораб, пътешестващ през галактиката, ще се сблъсква с милиарди частици реликтово лъчение всяка секунда.

Тези сблъсъци ще се случват на микроскопично ниво – фотоните ще попадат в ядрата на атомите с високи енергии (както в пръстена на Големия адронен колайдер). А принципите на физиката на частиците гласят, че всякакви високоенергийни сблъсъци ще пораждат двойки електрони и позитрони.

Изменението на космическия микровълнов фон от гледна точка на наблюдател, намиращ се в релативистки кораб.
© Yurtsever/Wilkinson/ArXiv.org

Юртсевър и Уилкинсън изчислили, че фотоните, сблъскващи се с кораба, който лети на субсветлинни скорости, отстрани ще изглеждат като високоенергийни гама-лъчи. Ако тези гама-лъчи имат енергия, по-висока от масата на покой на електрона и позитрона, то сблъсъкът ще породи електрон-позитронна двойка.

Освен това изчисленията показали, че подобен процес ще се съпровожда от дисипация (разсейване) на огромно количество енергия. Създаването на всяка двойка частица-античастица ще води до отделянето на 1,6 x 10^-13 джаула.

„Ако предположим, че площта на космическия кораб е около 100 квадратни метра, то дисипативният ефект ще бъде около два милиона джаула в секунда“, разказва Уилкинсън.

За космически кораб, намиращ се в състояние на покой, дисипацията на енергията ще се окаже още по-висока, тъй като тук встъпва ефектът на релативисткото забавяне на времето. Секундите ще траят по-дълго, когато корабът набере скорост, близка до светлинната, затова и дисипацията на енергията ще достигне 10¹⁴ джаула в секунда.

Поради тази причина, казват физиците, двигателите на космическия кораб трябва да преодолеят доста съществено съпротивление, за да поддържат постоянна скорост на движение. За да удържат съпротивлението на незначително ниво – само няколко джаула в секунда, – е необходимо да поддържат скоростта такава, че създаването на електрон-позитронни двойки да не се случва въобще.

И този праг е възможно да се преодолее, ако корабът се движи със скорост под (1 – 3,3 x10^-17) светлинната (тоест около светлинната, но малко под нея).

Движението на релативисткия кораб ще поражда и друго явление. Той ще разсейва космическия микровълнов фон по такъв начин, че ще остави уникален „подпис“ в лъчението, стигащо до Земята.

„Барионен космически кораб, летящ на релативистки скорости, ще взаимодейства с реликтовото лъчение, вследствие на което ще възникне разсейване на енергията и изместване на честотата, което на свой ред може да бъде забелязано от Земята, ако се използват най-съвременните детектори“, разказва Уилкинсън в статия в arXiv.org.

© Cronus Caelestis/CC

Изследователите изчислили свойствата на хипотетичния светлинен „подпис“. Оказало се, че разсейването трябва да генерира лъчение в терахерцовата инфрачервена област от спектъра и че този сигнал трябва да се движи спрямо фона.

„Характерните особености на сигнала са бързо спадане на температурата, съпровождано от бързо нарастване на интензивността на енергията заедно с движението на източника спрямо системата за отчитане. За система на отчитане може да се вземат далечни и свръхярки квазари, които са видни от Земята“, пояснява Уилкинсън.

Разбира се, подобен сценарий е възможен само при някои задължителни условия. Преди всичко в Космоса трябва да съществува цивилизация, способна да построи субсветлинен кораб. Също е необходимо този кораб да лети в пределите на обозримия Космос.

И накрая, важно е да се отчита, че освен сблъсъците с фотоните субсветлинният кораб ще се сблъсква и с частиците космически прах, всяка от които ще има енергия 10 000 мегаджаула, ако масата на тези частици е около 10^-14 грама.

Затова за начало извънземните инженери, също както и земните, ще трябва да решат прозаичния, но напълно реален проблем за разчистването на пътя на междузвездния кораб.