La ciencia ficción ha sido una incubadora para visiones utópicas de viajes espaciales y colonización extrasolar durante décadas. Cada programa de televisión, novela y película ofrece un medio diferente para atravesar las estrellas dentro de la vida útil humana, related a cómo uno puede conducir un automóvil o viajar en un avión de un lugar a otro. Para explorar la vasta extensión del espacio en las escalas de tiempo humanas, estas historias generalmente utilizan un método de viaje FTL (más rápido que la luz) a bordo de Grand Starships. Muchos de estos
Pero, ¿qué pasa si las unidades de urdimbre no pueden existir? ¿Qué pasa si los agujeros de gusano son imposibles de fabricar? ¿Qué pasa si las leyes de la física son tan estrictas que estamos vinculados a la temida velocidad de la luz para siempre? Estas posibilidades siempre presentes parecen hacer que los viajes interestelares dentro de la vida humana sean una fantasía romántica. Mientras contemplaba ese pensamiento, se me ocurrió una concept: ¿qué pasaría si pudiéramos usar otras estrellas como naves espaciales interestelares para transportarnos a través del cosmos?
Estrellas de hipervelocidad
Todas las estrellas en nuestro Galaxy Orbit the Galactic Heart (GC). Las estrellas más cercanas al Centro Galáctico tienden a tener velocidades más altas que las estrellas que orbitan más en los brazos galácticos. Esto significa que las estrellas que están relativamente cerca de la otra deberían tener velocidades orbitales similares. Pero esta distribución no es perfecta. Debido a las imperfecciones en la circularidad de las órbitas estelares, conocidas como excentricidad, las estrellas que están cerca entre sí pueden tener velocidades relativas muy diferentes. Alpha Centauri, por ejemplo, que debería tener una velocidad relativa de solo unos pocos metros por segundo con la distribución de velocidad orbital estándar, cuenta con una velocidad interestelar de 20 km/s con respecto al sol. Esta velocidad es más rápida que la nave espacial más rápida jamás lanzada por la raza humana hasta la fecha. Si miras a nuestros otros vecinos estelares cercanos, Alpha Centauri no es único.
La mayoría de las estrellas en nuestro vecindario estelar de hoy no estaban dentro de 1000 años luz de nosotros hace una órbita galáctica debido a diferencias en sus órbitas. Si miras el GIF de arriba, puedes ver que la mayoría de las estrellas planeadas parecen permanecer en una nube suelta alrededor del sol. Estas son estrellas “normales”, desde un punto de vista cinemático estelar, con velocidades relativas del orden de 100 km/s o menos. Si miras de cerca, puedes ver que algunas de las estrellas parecen arrojar el borde del diagrama, y luego vuelven a acelerar para encontrar el punto amarillo que es nuestro sol. Estos se conocen como estrellas fugitivas, con velocidades relativas superiores a 100 km/s. Pero hay una clase de estrellas en rápido movimiento que no se trazan arriba.
Una estrella de hipervelocidad se outline como una estrella que ha excedido la velocidad de escape de la galaxia. Varias estrellas de hipervelocidad han tenido velocidades registradas en más de 1000 km/s, que es 1/3 del 1% de la velocidad de la luz. Esta velocidad es lo suficientemente rápida como para atravesar el diámetro del sistema photo voltaic en poco más de 100 días. Nuestras sondas de espacio profundo más rápido toman décadas. Al utilizar esta diferencia en la velocidad, uno podría atravesar grandes distancias a través del espacio, algo así como un autoestopista cósmico, tal vez terraformando un planeta alrededor de tal estrella y estableciendo una colonia a largo plazo.
La concept es tentador. Viajar a través del espacio en un planeta alrededor de una estrella elimina muchos de los peligros conocidos de los viajes interestelares. Los rayos cósmicos, la luz desplazada azul, los micrometeoritos y los iones mortales se filtrarían y anularían mediante una atmósfera protectora planeta y un escudo magnético. Las personas podrían vivir una vida regular diariamente en un planeta, intrigas por renunciar a las bromas de vivir en una nave espacial estrecha y apretada. Todo el tiempo, la estrella viajaría lejos del sol a partes de la galaxia desconocida. En muchos sentidos, parecería ser mucho más práctico que enviar una nave espacial interestelar enorme e compleja.
Sin embargo, un análisis más detallado saca a la luz algunos problemas imprevistos. En primer lugar, las estrellas de hipervelocidad más cercana están a más de 50,000 años de luz. Tendríamos que llegar a nosotros mismos allí primero para hacer un paseo, y si tuviera la tecnología para hacerlo, también puede explorar el universo por su cuenta. En segundo lugar, las estrellas de hipervelocidad son muy raras, con un valor estimado de solo 1000 más o menos en toda la galaxia de la Vía Láctea. Incluso si hubiera una estrella de hipervelocidad rara que estuviera haciendo un pase cercano al sol en el futuro cercano, aún tendríamos que lanzar una nave espacial para que coincida es una velocidad relativa, momento en el que uno puede preguntar por qué no usamos esa velocidad para ir a algún lugar al que realmente queremos ir.
Además, las estrellas de hipervelocidad pueden ni siquiera tener sus propios planetas por la naturaleza de sus existencias. Las estrellas de hipervelocidad solo existen debido a encuentros cercanos con agujeros negros u otros objetos densos, que es lo que los envió a velocidades tan altas para empezar. Sería poco possible que la mayoría de los sistemas planetarios sobrevivan a un encuentro tan imperturbable. Incluso si desea usar una estrella más cercana y lenta para viajar por el cosmos, es importante recordar que 1/3 del 1% de la velocidad de la luz no es muy rápida en una escala cósmica. Incluso a esta sorprendente velocidad, aún tomaría más de un milenio cubrir la distancia a Alpha Centauri. Una estrella más lenta tomaría aún más.
Motores Shkadov (motores estelares)
Si su objetivo period usar su estrella en casa como una nave espacial, puede estar en un camino hacia una aplicación mucho más difícil, aunque un poco más versátil de propulsión estelar. En 1987, el físico Leonid Shkadov propuso que las civilizaciones avanzadas puedan explorar la galaxia desde la comodidad de su sistema de estrella native con lo que llamó un “motor estelar”. Al igual que la esfera Dyson, terminó heredando su nombre de creador.
Un motor Shkadov está compuesto por tres componentes: una estrella, un enjambre de Dyson y un reflector masivo y estático. El Dyson Swarm solo se usa para la recolección de energía para alimentar la civilización avanzada. La verdadera magia ocurre entre el reflector y la estrella. El reflector se coloca a una distancia de oro de los oro donde la presión de radiación externa del viento photo voltaic es igual a la fuerza gravitacional interna de la masa de la estrella native. Esto hace que el reflector estacionario con respecto a la estrella. Sin embargo, la fuerza de reflejar una fracción de una luz de estrella en una dirección impulsa la estrella en la dirección opuesta. No es mucho (en relación con la masa de una estrella), pero en el transcurso de mucho tiempo, esta fuerza continua puede sumar a una velocidad apreciable. Debido a las inmensas escalas de tiempo involucradas, el sistema planetario Star sería arrastrado pacíficamente con la estrella a medida que se aceleraba a través del espacio, lo que esencialmente, lo que hace que todo el sistema photo voltaic sea una nave espacial interestelar.
Cualquier civilización que se aventure a ejecutar dicho proyecto no tenía prisa por llegar a ningún lado. Para una estrella related al sol con la mitad de su luz reflejada hacia atrás, se impondría una aceleración de 6.4*10^-13 m/s² en el sistema. Esto es increíblemente lento. En el transcurso de un millón de años, dicho motor solo cubriría aproximadamente 0.03 años ligeros y alcanzaría un cambio de velocidad de aproximadamente 20 m/s; No más rápido que un auto en una carretera. Después de mil millones de años, el sistema podría alcanzar potencialmente 20 km/s, atravesando decenas de miles de años de luz desde su trayectoria orbital inicial. Sin embargo, para la cantidad de materiales, energía y tiempo requeridos para construir dicha megaestructura, esta también sería una solución inelegada para la exploración galáctica.
Un ejemplo en el que un motor Shkadov podría ser más práctico está en la conservación de un planeta natal de especies. Quizás una especie que avanza rápidamente sabe que su estrella native se hinchará en un gigante rojo en unos pocos cientos de millones de años, y quiere colocar su planeta en una nueva estrella para preservar la reliquia de su historia. Utilizando un motor Shkadov, que sería fácil para una civilización de Kardachev tipo III fabricarse, dijo que las especies podrían guiar lentamente su sistema doméstico hacia otra estrella más joven. Una vez allí, podrían usar una dinámica orbital elegante para colocar su planeta a una distancia segura alrededor de la nueva estrella. Cuando está completo, el motor estelar podría continuar empujando a la estrella moribunda lejos del nuevo sistema de estrellas para que pueda explotar a una distancia segura.
Conclusión
Usar estrellas para explorar la galaxia es lento y tedioso. Las estrellas son simplemente demasiado masivas para manipular fácilmente para los viajes interestelares en escalas de tiempo humanas. Las estrellas de la hipervelocidad son raras y distantes, y se obtienen a ellos requieren la misma habilidad que esperamos ganar de a ellos. Los motores Shkadov pueden tener ciertas aplicaciones específicas en el futuro lejano, pero a partir de ahora nuestro avance hacia afuera y en el cosmos parece estar limitado por nuestra propia tecnología.
Esto puede sonar desalentador, pero espero que algún día la humanidad encuentre su lugar entre las estrellas. La naturaleza ha presentado algunas reglas básicas rigurosas para que sigamos en términos de viajes espaciales. Es nuestro deber como especie doblar estas reglas lo más lejos que podamos para permitirnos descubrir el universo, para que podamos aprender más sobre nuestro propio origen en el proceso. Pasando el cosmos en grandes naves espaciales con unidades de urdimbre puede ser imposible, y las estrellas de dirección pueden no ser prácticas, pero estos contratiempos no pueden evitar que la raza humana haga lo que siempre ha sido destinado a hacer: explorar el espacio.
