นักวิทยาศาสตร์เสนอวิธีใหม่ในการค้นหาเอเลี่ยน: ตรวจจับวาร์ปไดรฟ์ที่ล้มเหลว

งานวิจัยใหม่เชิงเก็งกำไรสรุปวิธีการตรวจจับอารยธรรมต่างดาว โดยการจับคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากการพังทลายหรือความล้มเหลวของการเคลื่อนตัวของวาร์ป ฟังดูบ้าระห่ำ แต่แนวคิดนี้มีพื้นฐานมาจากหลักการสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์

ไดรฟ์วาร์ปได้รับแรงบันดาลใจจากความเข้าใจฟิสิกส์จักรวาลวิทยาของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ถูกสร้างขึ้นครั้งแรกในเชิงคณิตศาสตร์โดยนักฟิสิกส์ มิเกล อัลคูบิแอร์ในปี 1994 จากข้อมูลของอัลคิวบิแยร์ ยานอวกาศสามารถเดินทางได้เร็วกว่าแสง (สัมพันธ์กับผู้สังเกตการณ์ภายนอก) ผ่านกลไกที่เรียกว่า “วาร์ปฟอง” ซึ่งหดพื้นที่ด้านหน้าและขยายพื้นที่ด้านหลัง การขับเคลื่อนวาร์ปไม่ได้เร่งยานอวกาศในพื้นที่ให้เร็วกว่าแสง แต่จะควบคุมกาลอวกาศรอบๆ เรือแทน ยานอวกาศดังกล่าวสามารถเดินทางในระยะทางอันกว้างใหญ่ในช่วงเวลาสั้นๆ โดยการ "บิดเบี้ยว" กาลอวกาศ โดยข้ามขีดจำกัดความเร็วแสงในลักษณะที่สอดคล้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

ปัญหาคือ แบบจำลองนี้ต้องใช้พลังงานเชิงลบ ซึ่งเป็นพลังงานรูปแบบเก็งกำไรซึ่งมีพลังงานน้อยกว่าพื้นที่ว่าง ซึ่งปัจจุบันยังไม่เป็นที่เข้าใจหรือสามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบัน ช่องว่างในความเข้าใจของเรานี้ทำให้การสร้างวาร์ปไดรฟ์ตามที่แสดงในStar WarsและStar Trekเป็นไปอย่างมั่นคงภายในขอบเขตของนิยายวิทยาศาสตร์

ใน  การศึกษาที่อัปโหลดไปยังเซิร์ฟเวอร์ก่อนการพิมพ์ของ arXiv นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ Katy Clough จาก Queen Mary University of London พร้อมด้วยเพื่อนร่วมงาน Tim Dietrich จาก Max Planck Institute for Gravitational Physics และ Sebastian Khan จาก Cardiff University สำรวจความเป็นไปได้ที่การล่มสลายของสมมุติฐานของ ไดรฟ์วาร์ปสามารถปล่อยคลื่นความโน้มถ่วงที่ตรวจพบได้

เมื่อวาร์ปไดรฟ์ไป kablooie

นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้แสร้งทำเป็นรู้วิธีสร้างวาร์ปไดรฟ์ แต่ใช้การจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อสำรวจพฤติกรรมทางทฤษฎีที่เป็นไปได้แทน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทีมงานมุ่งเน้นไปที่สิ่งที่อาจเกิดขึ้นหากวาร์ปไดรฟ์ต้องประสบกับ “ความล้มเหลวในการกักกัน” ความล้มเหลวดังกล่าวอาจส่งผลให้เกิดการพังทลายซึ่งปล่อยคลื่นความโน้มถ่วงที่ตรวจพบได้

“แม้ว่าจะมีอุปสรรคในทางปฏิบัติหลายประการในการนำไปใช้ในชีวิตจริง รวมถึงข้อกำหนดสำหรับพลังงานเชิงลบในการคำนวณ เราสามารถจำลองวิวัฒนาการของพวกเขาได้ทันเวลาโดยพิจารณาจากสมการสถานะที่อธิบายเรื่องนี้” นักวิทยาศาสตร์เขียนไว้ในรายงานของพวกเขา ซึ่งปัจจุบันคือ ภายใต้การตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิโดยOpen Journal of Astrophysics

ต้องขอบคุณ LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ซึ่งสังเกตระลอกคลื่นในกาลอวกาศที่เกิดจากเหตุการณ์ในจักรวาล เรารู้ว่าเป็นไปได้ที่จะตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง LIGO ได้พิสูจน์แล้วว่าสามารถ สังเกตปรากฏการณ์ดังกล่าวจากแหล่งต่างๆ เช่น การรวมตัวกันของหลุมดำและดาวนิวตรอนได้

ในตอนแรก ทีมงานพยายามศึกษาสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงจากเรือเร่งความเร็วสมมุติ แต่พวกเขาตระหนักว่าการพังทลายของฟองวาร์ปเป็นขั้นตอนแรกที่ง่ายกว่า และเหตุการณ์ดังกล่าวน่าจะสร้างสัญญาณที่แรงกว่า ดังที่ Clough อธิบายไว้ใน อีเมลถึง Gizmodo เธอเสริมว่าไม่มีกลไกทางกายภาพที่ทราบแน่ชัดในการรักษาฟองวาร์ปให้คงที่ ซึ่งจำเป็นต่อการใช้วาร์ปไดรฟ์เพื่อเดินทางในอวกาศ ซึ่งนำไปสู่โอกาสที่จะเกิดการกักกันล้มเหลว

“เราจะต้องควบคุมวิธีที่ความดันตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของของเหลววาร์ป หรือกำหนดกลไกการกักเก็บเพิ่มเติม” Clough เขียน “นี่อาจคล้ายคลึงกับการใช้เลเซอร์ในการจำกัดพลาสมาในการทดลองนิวเคลียร์ฟิวชัน ดังนั้นจุดเริ่มต้นของเราจึงสันนิษฐานว่าสิ่งใดก็ตามที่กักเก็บของเหลวไว้นั้นแตกหักและสิ่งนี้ทำให้ของเหลวกระจายตัว” โดยของเหลว Clough หมายถึงสื่อทางทฤษฎีหรือสสารภายในฟองวาร์ปที่จำเป็นต้องควบคุมและกักเก็บ

ระลอกคลื่นผ่านกาลอวกาศ

การพังทลายของไดรฟ์วาร์ปจะกระตุ้นให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงอันทรงพลัง เพราะมันเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงกาลอวกาศอย่างกะทันหันและน่าทึ่ง การกระจายพลังงานและสสารอย่างรวดเร็วซึ่งใช้ในการบิดเบือนกาลอวกาศในการขับเคลื่อนวาร์ปจะทำให้เกิดการรบกวนอย่างมาก คล้ายกับการเคลื่อนที่อย่างกะทันหันทำให้เกิดคลื่นในน้ำ เหตุการณ์ที่รุนแรงนี้จะปล่อยพลังงานมากพอที่จะทำให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วง คล้ายกับที่เกิดจากการควบรวมของหลุมดำหรือการชนกันของดาวนิวตรอน

สัญญาณที่ได้จะ “แข็งแกร่งมาก” Clough กล่าว นี่เป็นเพราะกาลอวกาศบิดเบี้ยวอย่างมากซึ่งจำเป็นต่อการขับเคลื่อนเรือไปข้างหน้าด้วยความเร็วแสงเพียงเล็กน้อย (10% ถึง 30% ของความเร็วแสง ดังที่ระบุไว้ในรายงาน) การล่มสลายปล่อยพลังงานส่วนสำคัญที่มีอยู่ในความโค้งของกาลอวกาศ ส่งผลให้สามารถตรวจจับสัญญาณได้

การศึกษาอาศัยทฤษฎีสัมพัทธภาพเชิงตัวเลขซึ่งเป็นเครื่องมือที่ช่วยให้นักฟิสิกส์จำลองกาลอวกาศภายใต้สภาวะที่รุนแรง แนวทางนี้ทำให้สามารถศึกษาและทำความเข้าใจปรากฏการณ์ที่แรงโน้มถ่วงที่รุนแรงเป็นพิเศษมีบทบาท เช่น หลุมดำ และในทางทฤษฎีคือการยุบฟองอากาศบิดเบี้ยว ด้วยการจำลองสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่อาจปล่อยออกมาระหว่างการพังทลายของวาร์ปไดรฟ์ Clough และทีมงานของเธอเสนอวิธีการในการระบุเหตุการณ์ดังกล่าว - หากมีอยู่จริง

ด้วยการวิเคราะห์ว่าพลังงานและคลื่นความโน้มถ่วงจะแผ่ออกมาจากเหตุการณ์ดังกล่าวได้อย่างไร นักวิจัยได้คาดการณ์ถึงลายเซ็นที่เครื่องตรวจจับขั้นสูงอาจจับได้สักวันหนึ่ง ความแรงและความถี่ของสัญญาณขึ้นอยู่กับขนาดของฟองวาร์ป ในบทความนี้ พวกเขายกตัวอย่างฟองวาร์ปกว้าง 1 กิโลเมตรที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10% ของแสง ตามการคำนวณ สิ่งนี้ควรสร้างสัญญาณ 300 kHz ที่สามารถตรวจจับได้ไกลถึง 3.26 ล้านปีแสง หากสัญญาณแรงเพียงพอ นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าเครื่องตรวจจับที่คล้ายกับ LIGO แต่ออกแบบมาสำหรับความถี่ที่สูงกว่าสามารถตรวจจับสัญญาณนี้ได้ “ข้อเสนอสำหรับเครื่องตรวจจับดังกล่าวมีอยู่และเป็นไปได้ แต่ในปัจจุบันยังไม่มีเงินทุนสนับสนุน” Clough กล่าว

สนุกที่จะคาดเดา

ความคิดในการใช้คลื่นความโน้มถ่วงเพื่อตรวจจับเทคโนโลยีของมนุษย์ต่างดาวนั้นเป็นเรื่องที่แปลกประหลาดอย่างไม่ต้องสงสัย เรายังอีกยาวไกลในการใช้เครื่องตรวจจับ เช่น LIGO เพื่อตรวจจับลายเซ็นเทคโนโลยีของมนุษย์ต่างดาวประเภทนี้ ยิ่งไปกว่านั้น เราไม่รู้จริงๆ ว่ามนุษย์ต่างดาวปฏิบัติตามแนวคิดที่ได้รับแรงบันดาลใจจากไซไฟของเราหรือไม่ ดังนั้น นี่จึงเพิ่มการคาดเดาอีกชั้นหนึ่ง แม้ว่าการวิจัยในสาขานี้ฟังดูมีแนวโน้มดี แต่ก็ยังมีรากฐานมาจากทฤษฎีอย่างลึกซึ้ง

กล่าวคือ ความหมายของการวิจัยนี้ขยายไปไกลกว่าการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก การทำความเข้าใจลายเซ็นของการพังทลายของไดรฟ์วาร์ปยังช่วยเพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับพลวัตของกาลอวกาศในสถานการณ์ที่ละเมิดสภาวะพลังงานที่ทราบ การศึกษาดังกล่าวผลักดันขอบเขตความเข้าใจของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์ ทดสอบขีดจำกัดของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และอาจนำไปสู่ความเข้าใจเชิงทฤษฎีใหม่ๆ

“การก้าวไปไกลกว่าฟิสิกส์ดาราศาสตร์มาตรฐานอย่างที่เราทำในการศึกษานี้ ท้าทายให้เราปรับตัวและผลักดันวิธีการต่างๆ ให้ถึงขีดจำกัด และความรู้และประสบการณ์นี้จะช่วยเราได้อย่างแน่นอนในขณะที่เราศึกษาระบอบการปกครองที่ท้าทายมากขึ้นในการใช้งานทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ในอนาคต” Clough กล่าว

หากต้องการเดินทางในอวกาศมากขึ้นในชีวิตของคุณ ติดตามเราที่Xและบุ๊กมาร์กหน้า Spaceflight เฉพาะของ Gizmodo