Een astronoom aan de Columbia University heeft een nieuwe gok over hoe hypothetische buitenaardse beschavingen mogelijk onzichtbaar door ons sterrenstelsel navigeren: lasers afvuren op binaire zwarte gaten (dubbele zwarte gaten die om elkaar heen draaien).
Het idee is een futuristische upgrade van een techniek die NASA al tientallen jaren gebruikt.
Op dit moment navigeren ruimtevaartuigen al door ons zonnestelsel met behulp van zwaartekrachtputten als katapulten. Het ruimtevaartuig zelf komt in een baan rond een planeet, slingert zichzelf zo dicht mogelijk bij een planeet of maan om snelheid op te nemen en gebruikt die extra energie om nog sneller naar zijn volgende bestemming te reizen. Daarbij neemt het een klein deel van het momentum van de planeet weg door de ruimte - hoewel het effect zo minimaal is dat het vrijwel onmogelijk op te merken is.
Dezelfde basisprincipes werken in de intense zwaartekrachtputten rond zwarte gaten, die niet alleen de paden van vaste objecten buigen, maar ook het licht zelf. Als een foton of een lichtdeeltje een bepaald gebied in de buurt van een zwart gat binnengaat, zal het een gedeeltelijk circuit rond het zwarte gat maken en in precies dezelfde richting teruggeslingerd worden. Natuurkundigen noemen die gebieden 'zwaartekrachtspiegels' en de fotonen die ze terugsturen 'boemerangfotonen'.
Boemerang-fotonen bewegen al met de snelheid van het licht, dus halen ze geen snelheid op van hun reizen rond zwarte gaten. Maar ze pikken wel energie op. Die energie neemt de vorm aan van een grotere golflengte van het licht, en de individuele foton "pakketten" bevatten meer energie dan ze hadden toen ze de spiegel binnengingen.
Dat brengt kosten met zich mee voor het zwarte gat, waardoor het momentum wordt ondermijnd.
In een paper gepubliceerd op 11 maart in het preprint tijdschrift arXiv, David Kipping, de astronoom van Columbia, stelde voor dat een interstellair ruimtevaartuig een laser zou kunnen afvuren op de zwaartekrachtspiegel van een snel bewegend zwart gat in een binair zwart-gatenstelsel. Wanneer de nieuw bekrachtigde fotonen van de laser weer ronddraaiden, kon deze ze opnieuw absorberen en al die extra energie omzetten in momentum - voordat de fotonen weer naar de spiegel werden geschoten.
Dit systeem, door Kipping de "halo-aandrijving" genoemd, heeft een groot voordeel ten opzichte van meer traditionele lichtzeilen: er is geen enorme brandstofbron voor nodig. De huidige voorstellen voor lichtzeilen vereisen meer energie om de spaceshuttle naar "relativistische" snelheden (wat een aanzienlijk deel van de lichtsnelheid betekent) te versnellen dan de mensheid in haar hele geschiedenis heeft geproduceerd.
Met een halo-aandrijving kon al die energie gewoon uit een zwart gat worden gehaald in plaats van opgewekt door een brandstofbron.
Halo-aandrijvingen zouden grenzen hebben - op een bepaald punt zou het ruimtevaartuig zo snel van het zwarte gat weg bewegen dat het niet genoeg lichtenergie zou absorberen om extra snelheid toe te voegen. Het is mogelijk om dit probleem op te lossen door de laser van het ruimteschip naar een nabijgelegen planeet te verplaatsen, merkte hij op, en de laser precies te richten zodat deze uit de zwaartekracht van het zwarte gat komt om het ruimteschip te raken. Maar zonder het laserlicht opnieuw te absorberen, zou die planeet brandstof moeten verbranden om constant nieuwe stralen te genereren en zou uiteindelijk verdwijnen.
Een beschaving gebruikt mogelijk een systeem als dit om nu door de Melkweg te navigeren, schreef Kipping. Er zijn zeker genoeg zwarte gaten. Als dat zo is, zou die beschaving zoveel momentum van zwarte gaten kunnen wegnemen dat het zou rotzooien met hun banen, en we zouden mogelijk de tekenen van buitenaardse beschaving kunnen detecteren van de excentrieke banen van binaire zwarte gaten.
En als er geen andere beschavingen zijn die dit doen, voegde hij eraan toe, misschien zou de mensheid de eerste kunnen zijn.
