Gli scienziati propongono un nuovo modo per trovare gli alieni: rilevare i loro motori di curvatura guasti

Una nuova ricerca speculativa delinea un metodo per rilevare civiltà extraterrestri: catturando le onde gravitazionali prodotte dal collasso, o dal fallimento, dei loro motori di curvatura. Sembra assurdo, ma il concetto è fondato sui principi della relatività generale di Einstein.

I motori a curvatura, ispirati dalla conoscenza della fisica cosmologica di Albert Einstein, furono modellati matematicamente per la prima volta dal fisico Miguel Alcubierre nel 1994. Secondo Alcubierre, un veicolo spaziale potrebbe raggiungere una velocità di viaggio più veloce della luce (rispetto a un osservatore esterno) attraverso un meccanismo noto come a “bolla di curvatura”, che contrae lo spazio davanti ad essa ed espande lo spazio dietro. Il motore a curvatura non accelera localmente la navicella fino a velocità superiori alla luce; invece, manipola lo spaziotempo attorno alla nave. Una tale astronave potrebbe percorrere grandi distanze in un breve periodo “deformando” lo spaziotempo, aggirando il limite della velocità della luce in un modo coerente con la relatività generale.

Il problema è che questo modello richiede energia negativa, una forma speculativa di energia in cui c'è meno energia che spazio vuoto, cosa che attualmente non è compresa o realizzabile con la tecnologia odierna. Questa lacuna nella nostra comprensione mantiene la costruzione effettiva di un motore a curvatura, come rappresentato in Star Wars e Star Trek , saldamente entro i regni della fantascienza.

In uno  studio caricato sul server di prestampa arXiv, l'astrofisico e matematico Katy Clough della Queen Mary University di Londra, insieme ai colleghi Tim Dietrich del Max Planck Institute for Gravitational Physics e Sebastian Khan dell'Università di Cardiff, esplorano la possibilità che l'ipotetico collasso di i motori a curvatura potrebbero emettere onde gravitazionali rilevabili.

Quando i motori a curvatura diventano kablooie

Gli scienziati non fingono di sapere come costruire un motore a curvatura, ma utilizzano invece simulazioni matematiche per esplorare il loro potenziale comportamento teorico. In particolare, il team si è concentrato su cosa potrebbe accadere se un motore a curvatura dovesse subire, secondo le loro parole, un “fallimento di contenimento”. Un simile guasto potrebbe provocare un collasso che emette onde gravitazionali rilevabili.

"Sebbene esistano numerose barriere pratiche alla loro implementazione nella vita reale, compreso il requisito di energia negativa, dal punto di vista computazionale è possibile simulare la loro evoluzione nel tempo data un'equazione di stato che descriva la questione", scrivono gli scienziati nel loro articolo, attualmente in fase di pubblicazione. sotto revisione paritaria da parte dell'Open Journal of Astrophysics .

Grazie a LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), che osserva le increspature dello spaziotempo causate da eventi cosmici, sappiamo che è possibile rilevare le onde gravitazionali; LIGO si è già dimostrato in grado di osservare tali fenomeni da fonti come la fusione di buchi neri e stelle di neutroni.

Inizialmente, il team cercò di studiare i segnali delle onde gravitazionali provenienti da un'ipotetica nave in accelerazione, ma si resero conto che il collasso della bolla di curvatura era un primo passo più semplice e che un tale evento avrebbe probabilmente prodotto un segnale più forte, come ha spiegato Clough in un'e-mail a Gizmodo. Non esiste alcun meccanismo fisico noto per mantenere una bolla di curvatura stabile, ha aggiunto, il che è essenziale per utilizzare un motore a curvatura per viaggiare nello spazio, portando alla prospettiva di un fallimento del contenimento.

"Bisognerebbe in qualche modo controllare il modo in cui la pressione risponde ai cambiamenti nella densità del fluido di curvatura, o imporre qualche meccanismo di contenimento aggiuntivo", ha scritto Clough. “Ciò potrebbe essere analogo al modo in cui i laser sono necessari per confinare il plasma negli esperimenti di fusione nucleare. Quindi il nostro punto di partenza presuppone che qualunque cosa trattenesse il fluido si sia in qualche modo rotta e questo ne porti la dispersione”. Per fluido, Clough si riferisce al mezzo teorico o alla sostanza all'interno della bolla di curvatura che deve essere controllata e contenuta.

Increspature nello spaziotempo

Un collasso della propulsione a curvatura innescherebbe potenti onde gravitazionali perché comporta l’improvvisa e drammatica alterazione dello spaziotempo. La rapida ridistribuzione dell’energia e della materia utilizzate per distorcere lo spaziotempo in un motore a curvatura creerebbe disturbi significativi, simili a come i movimenti improvvisi creano onde nell’acqua. Questo intenso evento rilascerebbe energia sufficiente per generare onde gravitazionali, simili a quelle prodotte dalle fusioni di buchi neri o dalle collisioni di stelle di neutroni.

Il segnale risultante sarebbe “molto forte”, ha detto Clough. Ciò è dovuto all’enorme deformazione dello spaziotempo necessaria per spingere una nave in avanti a una frazione significativa della velocità della luce (dal 10% al 30% della velocità della luce, come notato nell’articolo). Il collasso rilascia una frazione sostanziale dell’energia contenuta nella curvatura dello spaziotempo, rendendo il segnale potenzialmente rilevabile.

Lo studio si basa sulla relatività numerica, uno strumento che consente ai fisici di simulare lo spaziotempo in condizioni estreme. Questo approccio rende possibile studiare e comprendere fenomeni in cui giocano un ruolo forze gravitazionali eccezionalmente forti, come i buchi neri e, teoricamente, il collasso delle bolle di curvatura. Simulando i segnali delle onde gravitazionali che potrebbero essere emessi durante un collasso del motore a curvatura, Clough e il suo team propongono un metodo per identificare potenzialmente tali eventi, qualora dovessero esistere.

Analizzando il modo in cui l'energia e le onde gravitazionali si irradierebbero da un simile evento, i ricercatori hanno ipotizzato quali tracce un giorno i rilevatori avanzati potrebbero catturare. La forza e la frequenza del segnale dipendono dalla dimensione della bolla di curvatura. Nel documento, forniscono un esempio di una bolla di curvatura larga 0,6 miglia (1 chilometro) che viaggia al 10% della velocità della luce. Secondo i loro calcoli, questo dovrebbe generare un segnale di 300 kHz che potrebbe essere rilevato fino a 3,26 milioni di anni luce di distanza, se il segnale è abbastanza forte. Secondo gli scienziati, un rilevatore simile a LIGO ma progettato per frequenze più elevate potrebbe rilevare questo segnale. "Le proposte per tali rilevatori esistono e sono fattibili, ma al momento nessuna è finanziata", ha detto Clough.

Divertente speculare

L’idea di utilizzare le onde gravitazionali per individuare tecnologie aliene è senza dubbio folle. Siamo ancora lontani dal poter utilizzare rilevatori come LIGO per rilevare questo tipo di tecnofirma aliena. Inoltre, in realtà non sappiamo se gli alieni rispettano i nostri concetti ispirati alla fantascienza, quindi questo aggiunge un altro livello di congetture. Sebbene quest'area di ricerca sembri promettente, è ancora profondamente radicata nella teoria.

Detto questo, le implicazioni di questa ricerca vanno oltre la ricerca della vita extraterrestre. Comprendere le tracce dei collassi della propulsione a curvatura potrebbe anche migliorare la nostra comprensione delle dinamiche dello spaziotempo in scenari che violano le condizioni energetiche conosciute. Tali studi ampliano i confini della nostra comprensione della fisica, mettendo alla prova i limiti della relatività generale e portando potenzialmente a nuove intuizioni teoriche.

“Andare oltre l’astrofisica standard come abbiamo fatto in questo studio ci ha davvero sfidato ad adattare e spingere i metodi ai loro limiti, e questa conoscenza ed esperienza ci aiuteranno sicuramente mentre studieremo regimi più impegnativi nelle applicazioni astrofisiche in futuro”, ha detto Clough.

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