Viaggi interstellari cavalcando le supernovae

Due docenti di Harward spiegano come una civiltà con conoscenze scientifiche e tecnologiche sufficientemente elevate possa sfruttare l'energia rilasciata dalle supernovae per imprimere velocità relativistiche ai loro veicoli spaziali.

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I viaggi interstellari pongono sfide che appaiono insuperabili, fuori dalla portata della tecnologia umana ancora per molti secoli. Le distanze tra le stelle sono immense, l’energia necessaria per compiere tali balzi al di là della nostra portata e i tempi di percorrenza sono attualmente, nella migliore delle ipotesi, pari a migliaia di anni.

Superare queste distanze in tempi ragionevoli è un lavoro tutt’altro che semplice, ma forse potrebbero essere sfruttati alcuni fenomeni naturali per portare una nave spaziale o una sonda robot a velocità prossime a quella della luce o anche a solo una frazione importante di essa.

Gli scienziati hanno ipotizzato situazioni in cui oggetti del nostro universo possano muoversi a velocità fantastiche, come stelle o meteore accelerate da un’esplosione di supernovae. Queste ipotesi sono state ulteriormente sviluppate da Manasvi Lingam e Abraham Loeb.

I due professori di Harvard hanno recentemente cercato di capire come un’astronave interstellare potrebbe sfruttare le onde prodotte dall’esplosione di una supernova allo stesso modo in cui le navi a vela sfruttano il vento.

Lo studio prodotto da Manasvi e Loeb si intitola: “Propulsione di veicoli spaziali a velocità relativistiche utilizzando fonti astrofisiche naturali” ed è recentemente apparso online ed è stato anche oggetto di un articolo su Scientific American. I due docenti di Harward spiegano come una civiltà con conoscenze scientifiche e tecnologiche sufficientemente elevate possa sfruttare l’energia rilasciata dalle supernovae per imprimere velocità relativistiche ai loro veicoli spaziali.

Questi veicoli spaziali grazie a vele solari leggere o a vele magnetiche potrebbero sfruttare l’enorme energia emessa da una supernova che imprimerebbe una spinta contro una vela costruita in materiale altamente riflettente o appunto su un campo magnetico che reagirebbe alle emissioni della supernovae.

In questo modo il veicolo spaziale non avrebbe nessun bisogno di portare con sé motori e propellente per accelerare risultando così molto più leggero. Sono state esplorate anche altre soluzioni, come sfruttare la spinta generata da un potente raggio laser su una vela leggerissima, metodo più efficace per generare accelerazione della semplice radiazione stellare.

Il prof. Loeb è anche presidente del comitato consultivo di Breakthrough Starshot parte dell’organizzazione no profit, Breakthrough Initiatives; Starshot sta attualmente lavorando alla creazione di una vela leggera che sarebbe accelerata dai laser ad una velocità del 20% della velocità della luce, consentendole di effettuare il viaggio verso Alpha Centauri in solo 20 anni.

Come Loeb ha raccontato a Universe Today, l’idea di usare l’energia di una supernova gli è venuta in mente mentre si trovava solo a casa riflettendo sulla scarsa efficacia del Sole nell’imprimere accelerazione alle vele solari. Grazie a calcoli dettagliati ha capito che una supernova emette miliardi di volte più energia di una stella e se fosse possibile posizionare un veicolo dotato di una leggera vela altamente riflettente nei pressi di un astro prossimo ad esplodere si potrebbero ottenere velocità relativistiche.

L’idea di Loeb è stata pubblicata per la prima volta in un articolo apparso su Scientific American il 6 febbraio 2020, intitolato “Surfing a Supernova“. L’ articolo originale è disponibile sul sito web del Centro per astrofisica (CfA) di Harvard-Smithsonian. Nell’articolo, Loeb sostiene che una supernova sarebbe in grado di accelerare una vela leggera che pesa “meno di mezzo grammo per metro quadrato a velocità relativistiche“, anche se fosse a milioni di km di distanza.

Mentre il vento solare potrebbe far accelerare una vela solare a un millesimo della velocità della luce, una supernova potrebbe aumentare di un fattore dieci l’accelerazione in quanto l’energia che emette equivale a quella emessa da un miliardo di stelle come il sole in circa un mese.

A suggerire la stesura dell’articolo, racconta Loeb, è stato il suo collaboratore Manasvi Lingam che ha inoltre suggerito di esplorare altre opzioni come pulsar e buchi neri. Se esistono civiltà con le necessarie conoscenze una vela che sfrutta la spinta prodotta da una supernova avrebbe indubbi vantaggi rispetto a vele che sfruttano le radiazioni stellari o gli impulsi di un laser ad alta potenza, nessuna infrastruttura simile sarebbe necessaria e si arriverebbe a veleggiare a velocità relativistiche, almeno in teoria.

Ma questo metodo presenta degli svantaggi di non poco conto, le supernovae infatti sono un evento raro e ancora oggi gli scienziati non sanno calcolare quando una stella diventa tale se non con un margine di tempo dell’ordine dei milioni di anni. Eventuali civiltà extraterrestri che volessero sfruttare un evento del genere dovrebbero avere a disposizione molto tempo per esplorare lo spazio e dovrebbero essere altrettanto durature.

Lingam e Loeb hanno tuttavia messo in evidenza anche altri svantaggi e i pericoli creati dalle supernovae, ad esempio l’attrito con il gas nei pressi della supernovae che può essere denso a causa della perdita di massa causata dai poderosi venti stellari, le difficoltà di progettare e realizzare una vela che sia altamente riflettente in modo tale da non surriscaldarsi e le difficoltà di mantenere in posizione la vela che dovrebbe essere tenuta in stand-by evitando di essere sospinta dal vento stellare prima della detonazione. Anche il percorso deve essere accuratamente calcolato per evitare collisioni e ridurre ogni tipo di rischio di impatto con asteroidi. Per concludere, la vela deve essere in grado di resistere alle intemperie dello spazio come gas e particelle vaganti, dal momento che la vela viaggerà a velocità elevatissime e anche la polvere potrebbe avere impatti disastrosi.

Nonostante queste difficoltà non di poco conto, secondo Lingam e Loeb le sfide sono superabili e una specie sufficientemente avanzata sarebbe in grado di posizionare veicoli dotati di vele leggere o magnetiche intorno alle stelle morenti in modo che possano essere accelerate quando la stella esplode e mandate verso sistemi stellari abitati.

La fattibilità di progetti simili potrebbe avere implicazioni con le ricerche portate avanti dal SETI e ad esempio, i bagliori laser che spingono le vele, potrebbero essere il segno evidente di attività tecnologica extraterrestre.

Le vele, continua Loeb, potrebbero essere troppo piccole per essere rilevate, ma gli impulsi laser e i segnali radio potrebbero essere captati anche con i mezzi a nostra disposizione oggi. Se nella nostra galassia esistono civiltà tecnologicamente avanzate potrebbero esserci nello spazio interstellare sciami di veicoli dotati di vele attorno a stelle massicce in paziente attesa del’esplosione.

Un esercizio mentale interessante quello di Loeb e del suo collaboratore Manasvi, seppur con tutte le difficoltà pratiche che dovranno essere superate da pazienti civiltà aliene.

Fonte: https://www.universetoday.com/145171/riding-the-wave-of-a-supernova-to-go-interstellar/