ब्लॅक होलपर्यंत पोहोचण्याची 100 वर्षांची योजना? इटालियन वैज्ञानिकांनी लहान अंतराळ यानाची चर्चा केली जी हा पराक्रम साध्य करू शकेल | मुलाखत

चीन-आधारित इटालियन कॉस्मोलॉजिस्ट कोसिमो बांबी यांनी अलीकडेच ब्लॅक होलवर एक लहान अंतराळ यान पाठविण्याच्या आपल्या धाडसी प्रस्तावासह मथळे बनविले-एक मिशन ज्याचा असा विश्वास आहे की त्याला वास्तविकता होण्यासाठी शतक लागू शकेल. ते सध्या चीनच्या शांघाय येथील फुदान विद्यापीठात भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक आहेत.

स्वत: मॅरेथॉन धावपटू, बांबीने इंटरस्टेलरच्या प्रवासाच्या शोधाची तुलना लांब पल्ल्याच्या शर्यतीशी केली आणि असे म्हटले आहे की त्याचा प्रस्ताव त्याच्या संभाव्यतेवर नव्याने वादविवादासाठी आहे.

इटलीमध्ये पीएचडी पूर्ण केल्यानंतर, बांबीने शांघायमधील फुदान विद्यापीठात जाण्यापूर्वी अमेरिका, जपान आणि जर्मनीमध्ये काम केले. जेव्हा तो प्रथम चीनमध्ये गेला, तेव्हा तो आठवते, ब्लॅक होलवर लक्ष केंद्रित करणार्‍या वैज्ञानिकांचा समुदाय अजूनही लहान होता.

“परंतु अलिकडच्या दशकात चीनने संशोधनात मोठ्या प्रमाणात गुंतवणूक केली आहे… संशोधनाची एकूण गुणवत्ता प्रचंड वाढली आहे,” त्यांनी नमूद केले.

त्याच्या प्रस्तावाबद्दल आणि ही महत्वाकांक्षी योजना भौतिकशास्त्राविषयीच्या आपल्या समजुतीस कसे बदलू शकते याविषयी विशेष संभाषणासाठी आठवड्यात बांबीबरोबर बसले. संपादित केलेले उतारे:

प्रश्न) आपण ब्लॅक होलला एक लहान अंतराळ यान पाठविण्याचा एक वैज्ञानिक प्रस्ताव केला आहे: सुमारे 100 वर्षे लागू शकणारी मिशन. आपण हे आम्हाला सोप्या शब्दांत समजावून सांगू शकाल का? ब्लॅक होलच्या दिशेने अशा नॅनो-स्तरीय अंतराळ यान पाठविण्यामागील ध्येय काय आहे आणि काय विचार आहे?

प्रथम, मी असे म्हणू शकतो की लोक कमीतकमी 1960 च्या दशकापासून इंटरस्टेलर अंतराळ यानाच्या संकल्पनांचा अभ्यास करीत आहेत. अगदी चौकशीला गती देण्यासाठी लेसर वापरण्याची कल्पना अगदी त्या मागे जाते. गेल्या 10-15 वर्षात या कल्पनांनी व्यापक वैज्ञानिक समुदायाकडून नूतनीकरण केले आहे.

लहान प्रोब पाठविण्याची संकल्पना नवीन नाही. उदाहरणार्थ, एक्झोप्लानेट समुदायात, शास्त्रज्ञांनी आपल्या सौर यंत्रणेच्या पलीकडे ग्रहांचा अभ्यास करण्यासाठी जवळच्या स्टार सिस्टमला लहान अंतराळ यान पाठविण्याच्या शक्यतेबद्दल चर्चा केली आहे.

माझा लेख सहजपणे विचारतो: जर आम्ही यापूर्वीच एक्झोप्लेनेट्ससाठी यावर चर्चा करीत असाल तर ब्लॅक होलचा विचार का करू नये?

असे नाही की मी कॉंक्रिट मिशन योजना सादर करीत आहे. त्याऐवजी, माझे कार्य संभाव्यतेबद्दल चर्चा उघडण्यासाठी आहे. माझी पार्श्वभूमी अभियांत्रिकी नव्हे तर सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रात आहे. यासारख्या मोहिमेसाठी बर्‍याच वेगवेगळ्या क्षेत्रातील तज्ञांची आवश्यकता असेल: प्रोब डिझाइन करण्यासाठी मटेरियल सायन्स, प्रोपल्शनसाठी लेसर तंत्रज्ञान आणि पृथ्वीवर डेटा परत प्रसारित करण्यासाठी प्रगत संप्रेषण प्रणाली.

आणखी एक आव्हान आहे: जवळचे ब्लॅक होल कोठे आहेत हे आम्हाला अद्याप माहित नाही. आम्ही त्यांची अस्तित्वाची अपेक्षा करतो, कारण आम्हाला माहित आहे की बर्‍याच मोठ्या तारे ब्लॅक होलमध्ये कोसळतात.

अंदाजानुसार आमच्या आकाशगंगेमध्ये 100 दशलक्ष ते एक अब्ज ब्लॅक होल असू शकतात. तरीही, आतापर्यंत आम्ही शंभराहून अधिक ओळखले आहे निश्चिततेसह? तर आत्ताच, मिशनबद्दल विचार करण्यापूर्वीच, आम्हाला प्रथम चौकशी कोठे पाठवायची हे माहित असणे आवश्यक आहे.

प्रश्न) ब्लॅक होलचा अभ्यास करण्याचे महत्त्व काय आहे? या घटनेचे अन्वेषण करणे किती महत्त्वाचे आहे, विशेषत: जेव्हा आपण एखाद्या भविष्याची कल्पना करतो जिथे मानवता पृथ्वी किंवा आपल्या आकाशगंगेच्या पलीकडेही जीवन किंवा घरे शोधू शकेल?

मी म्हणेन की ब्लॅक होलच्या मिशनचे मुख्य वैज्ञानिक ध्येय मानवतेसाठी नवीन घर शोधणे नव्हे तर भौतिकशास्त्राच्या मर्यादांची चाचणी करणे – विशेषत: सामान्य सापेक्षतेच्या पलीकडे भौतिकशास्त्र शोधणे.

आधुनिक भौतिकशास्त्र काही मूलभूत खांबावर अवलंबून असते आणि त्यातील एक सामान्य सापेक्षता आहे.

आइन्स्टाईन यांनी 100 वर्षांहून अधिक वर्षांपूर्वी प्रस्तावित केले आणि उल्लेखनीय म्हणजे, सिद्धांत तेव्हापासून मूलत: अपरिवर्तित राहिला आहे. हे कण भौतिकशास्त्रापेक्षा खूप वेगळे आहे, उदाहरणार्थ, जेथे प्रयोगांनी अनेक दशकांमध्ये सतत मॉडेल परिष्कृत केले आहेत-मानक मॉडेलमध्ये बदल घडवून आणला गेला, जो १ 60 s० च्या दशकात विकसित झाला होता आणि २०१२ मध्ये एचआयजीजीएस बोसन सापडल्याशिवाय चरण-दर-चरण पुष्टी केली.

गुरुत्वाकर्षणाच्या बाबतीत, समस्या अशी आहे की ती खूप कमकुवत आहे, ज्यामुळे त्याची चाचणी करणे कठीण होते. म्हणूनच भौतिकशास्त्रज्ञांना ब्लॅक होलमध्ये इतका रस आहे: त्यांच्या जवळ, गुरुत्वाकर्षण अत्यंत मजबूत आहे आणि शेवटी आम्हाला आइन्स्टाईनच्या भविष्यवाणीतून विचलन दिसू शकेल.

सामान्य सापेक्षतेनुसार वर्णन केल्यानुसार ब्लॅक होलची रचना – एकलतेच्या कल्पनेप्रमाणे, असीम घनतेचा बिंदू – हे संपूर्ण चित्र असू शकत नाही, असे एक सामान्य एकमत आहे. तथापि, थेट प्रयोगांशिवाय, कोणते पर्यायी मॉडेल, काही असल्यास योग्य आहेत हे जाणून घेणे कठीण आहे.

आता, दुर्बिणी आणि गुरुत्वाकर्षण वेव्ह डिटेक्टर आम्हाला आश्चर्यकारकपणे उच्च-गुणवत्तेचा डेटा देत आहेत, परंतु आव्हान आहे व्याख्या?

हे सिग्नल अत्यंत गोंधळलेल्या खगोलशास्त्रविषयक वातावरणाद्वारे आले आहेत – गॅस, धूळ आणि तारे यांनी वेढलेले छिद्र छिद्र – मूलभूत भौतिकशास्त्राबद्दल स्पष्ट उत्तरे काढणे कठीण आहे. भविष्यात अधिक शक्तिशाली दुर्बिणींसहसुद्धा, आम्ही जे वजा करू शकतो त्यास अद्याप मर्यादा असतील.

म्हणूनच चौकशी पाठविण्याची कल्पना खूप रोमांचक आहे.

आमच्या सौर यंत्रणेत, अंतराळ यानाने आम्हाला तुलनेने “स्वच्छ” वातावरणात सामान्य सापेक्षतेच्या अचूक चाचण्या करण्यास परवानगी दिली आहे, जरी इथले गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र कमकुवत आहे. ब्लॅक होलजवळील चौकशी, तत्वतः, गुरुत्वाकर्षण अत्यंत मजबूत असलेल्या एखाद्या राजवटीत असे काहीतरी करू शकते.

दांव स्वतः ब्लॅक होलच्या पलीकडे जातात.

हे प्रश्न भौतिकशास्त्रातील काही सखोल रहस्यांशी बांधले गेले आहेत: काळाची खरी रचना, विश्वाची उत्पत्ती आणि सध्याच्या सिद्धांतांचा सामना करावा लागणार्‍या “सुरुवातीस” काय घडले.

न्यूटनियन भौतिकशास्त्रात, वेळ परिपूर्ण होता, प्रत्येकासाठी समान होता. सापेक्षतेमध्ये, वेळ आधीपासूनच सापेक्ष आहे – भिन्न निरीक्षक वेगवेगळ्या वेळा मोजू शकतात – परंतु अद्याप त्यापूर्वी आणि नंतर आहे.

सर्वात मूलभूत स्तरावर, ते कदाचित खरे नसते. किती वेळ आणि विश्वाची खरोखर कल्पना आहे की आपल्याला सामान्य सापेक्षतेच्या पलीकडे जाण्याची आवश्यकता आहे. ब्लॅक होलचा अभ्यास करणे हा एक उत्तम मार्ग असू शकतो.

प्रश्न) आपल्या प्रस्तावात पृथ्वी-आधारित लेसरद्वारे चालविलेले नॅनो-स्पेसक्राफ्ट पाठविण्याचा उल्लेख आहे. ही प्रोपल्शन सिस्टम कशी कार्य करेल हे आपण समजावून सांगू शकाल का? आणि येत्या दशकात आपण कोणत्या प्रकारच्या तंत्रज्ञानाची प्रगती पाहू इच्छिता – फक्त आपल्या बाजूनेच नाही तर जगभरातील अभियंता आणि शास्त्रज्ञांकडून – म्हणून असे मिशन वास्तविकता बनू शकते?

आमच्याकडून 20 ते 25 प्रकाश-वर्षांच्या आत जवळपासचे ब्लॅक होल ओळखणे ही सर्वात पहिली पायरी आहे. जर आम्हाला एखादा सापडला तर वैज्ञानिक समुदायाला अशा मोहिमेसाठी आवश्यक तंत्रज्ञान विकसित करण्याची वास्तविक प्रेरणा मिळेल.

त्या प्रेरणाशिवाय तंत्रज्ञान पुढे ढकलणे कठीण आहे. एक सामान्य गैरसमज म्हणजे तंत्रज्ञान वेळेसह स्वयंचलितपणे सुधारते. प्रत्यक्षात, जेव्हा लक्ष केंद्रित करण्याचा प्रयत्न केला जातो आणि त्याचा पाठपुरावा करण्याचे स्पष्ट कारण असते तेव्हाच ते पुढे जाते.

आता, प्रोपल्शन सिस्टमची मूलभूत कल्पना अशी आहे: आपल्याकडे खूपच लहान अंतराळ यान आहे आणि आपण पृथ्वीवरील शक्तिशाली लेसरला त्याच्याशी जोडलेल्या प्रतिबिंबित सेलवर गोळीबार करता.

लेसरमधील फोटॉन दबाव आणतात, ज्यामुळे चौकशीला वेगवान वेगाने वेगवान होते. तत्वतः, आज आपल्याकडे हे करण्याचे तंत्रज्ञान आधीपासूनच आहे – परंतु सध्याच्या प्रणालींसह, हे निषिद्धपणे महाग असेल.

उत्साहवर्धक भाग म्हणजे, गेल्या 20 वर्षांमध्ये लेसर तंत्रज्ञान वेगाने प्रगत झाले आहे तर खर्च लक्षणीय प्रमाणात घसरला आहे. जर आपण या ट्रेंडकडे पाहिले आणि पुढे ते पुढे केले तर 20 किंवा 30 वर्षांत अशा मोहिमेसाठी शक्तिशाली आणि परवडणारे लेसर उपलब्ध होऊ शकतात यावर विश्वास ठेवण्याचे चांगले कारण आहे.

तर, बरीच तांत्रिक आव्हाने असताना, लेसर सिस्टम याक्षणी महत्त्वाची अडचण आहे. आम्हाला ही संकल्पना व्यवहार्य करण्यासाठी लेसर संशोधन आणि अभियांत्रिकीमध्ये सतत जागतिक प्रयत्नांची आवश्यकता आहे.

प्रश्न) पुढील 100 वर्षात असे मिशन शक्य आहे असा आपला अंदाज कसा आहे?

टाइमलाइन दोन भागांमधून येते. प्रथम, आवश्यक लेसर तंत्रज्ञान विकसित करण्यास सध्याच्या प्रगती आणि खर्चाच्या ट्रेंडच्या आधारे 20 ते 30 वर्षे लागू शकतात. त्यानंतर, वेळ दोन घटकांवर अवलंबून आहे: लक्ष्य ब्लॅक होलचे अंतर आणि तपासणीची गती.

माझ्या पेपरमध्ये, मी असे गृहित धरले की चौकशी प्रकाशाच्या एका तृतीयांश वेगापर्यंत पोहोचू शकते. ही एक वाजवी धारणा आहे: तांत्रिकदृष्ट्या, प्रकाशाच्या गतीच्या जवळ जाणे शक्य आहे, परंतु खर्च वेगानुसार रेषात्मकपणे मोजत नाही. जास्त वेगाने चौकशीला गती देण्यामुळे किंमत नाटकीयरित्या वाढेल किंवा अधिक प्रगत तंत्रज्ञानाची आवश्यकता असेल.

तर, सध्याच्या अंदाजानुसार, शतकानुशतके टाइमलाइन एक वास्तववादी अंदाज आहे.

प्रश्न) आपला प्रस्ताव इतर मागील उपक्रमांशी कसा तुलना करतो, जसे ब्रेकथ्रू स्टारशॉट?

बरं, संकल्पना पूर्णपणे नवीन नाही. एक्झोप्लानेट समाजात, वैज्ञानिकांनी नॅनो-क्राफ्ट वापरुन इंटरस्टेलर मिशनवर यापूर्वीच चर्चा केली आहे.

मुख्य फरक लक्ष्य आहे. ब्रेकथ्रू स्टारशॉटउदाहरणार्थ, प्रतिमा घेण्यास आणि त्यांच्या वातावरणाचा अभ्यास करण्यासाठी जवळपासच्या एक्सोप्लानेट्सपर्यंत पोहोचण्याचे उद्दीष्ट आहे.

माझ्या प्रस्तावात, गंतव्यस्थान एक ब्लॅक होल आहे आणि ध्येय खूप वेगळे आहे: त्याच्या गुरुत्वाकर्षण क्षेत्राचा अभ्यास करणे. याचा अर्थ असा की इमेजिंगवर लक्ष केंद्रित करण्याऐवजी, आम्ही ब्लॅक होलच्या भोवती कण कसे फिरतात हे पाहत आहोत.

ब्लॅक होल जवळ येताच “मदरशिप” आणि लहान उप-प्रक्रियेत विभक्त होण्यासाठी चौकशीसाठी एक संभाव्य दृष्टीकोन असेल. हे उप-प्रोबे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक सिग्नल एकमेकांशी आणि मदरशिपसह देवाणघेवाण करतात. ते सिग्नल कसे प्रसारित करतात याचा अभ्यास करून आणि प्रोबच्या ट्रॅजेक्टोरिजची पुनर्रचना करून, आम्ही ब्लॅक होलच्या गुरुत्वाकर्षणाचे परिणाम थेट मोजू शकतो.

हे सेटअप सौर यंत्रणेच्या प्रयोगांमध्ये यापूर्वीच केले गेले आहे, जिथे एक अंतराळ यान गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावांचा अभ्यास करण्यासाठी पृथ्वी-आधारित स्थानकांशी संप्रेषण करते. तत्त्व समान आहे, परंतु येथे ते ब्लॅक होलच्या सभोवतालच्या अत्यंत वातावरणात लागू केले जाईल.

प्रश्न) इतर अनेक गंभीर तंत्रज्ञानाप्रमाणेच चीन अ‍ॅस्ट्रोफिजिक्स आणि कॉस्मोलॉजीसारख्या महत्वाकांक्षी क्षेत्रात नेता म्हणून उदयास येईल असा आपला विश्वास आहे काय?

मी म्हणेन की आज कोणत्याही देशासाठी हे कठीण आहे परिपूर्ण विज्ञानात नेता. आधुनिक संशोधनात तज्ञांच्या बर्‍याच वेगवेगळ्या क्षेत्रे आवश्यक आहेत आणि कोणताही एकच देश त्या सर्वांवर वास्तविकपणे वर्चस्व गाजवू शकत नाही. चीन काय करू शकतो – आणि आधीच करत आहे – एक महत्त्वपूर्ण योगदानकर्ता बनण्यासाठी आहे.

माझ्या दृष्टीने वास्तविक ट्रेंड अधिक आंतरराष्ट्रीय सहकार्याकडे आहे.

अ‍ॅस्ट्रोफिजिक्स आणि कॉस्मोलॉजी सारखी फील्ड इतकी विस्तृत आणि गुंतागुंतीची आहेत की कोणीही सर्व काही कव्हर करू शकत नाही. म्हणून परिपूर्ण नेतृत्वाच्या बाबतीत विचार करण्याऐवजी जागतिक सहयोगात मजबूत योगदान देण्याच्या दृष्टीने विचार करणे अधिक अर्थपूर्ण आहे.

आपल्या क्षेत्रातील भारतीय संशोधन समुदायाचे योगदान आपण कसे पाहता? तिथून काही मनोरंजक घडामोडी येत आहेत?

प्रामाणिकपणे, माझे भारताशी खूप चांगले संबंध आहेत. थोडक्यात, माझे पीएचडीचे निम्मे विद्यार्थी चीनचे आहेत आणि उर्वरित भाग जवळपासच्या देशांचे आहेत – बहुतेकदा भारत किंवा कझाकस्तानचे. भारताची व्यवस्था अर्थातच वेगळ्या आणि वेगळ्या कालावधीत विकसित होत आहे. परंतु मी आशावादी आहे: उदाहरणार्थ, भारताचा अंतराळ कार्यक्रम महत्त्वपूर्ण आणि वेगवान प्रगती करीत आहे.

ऐतिहासिकदृष्ट्या, अ‍ॅस्ट्रोफिजिक्समध्ये भारताची मजबूत परंपरा आहे. दहा वर्षांपूर्वीही भारतीय समुदाय चीनच्या तुलनेत मोठा होता. आता, कदाचित हे थोडे अधिक हळू वाढत आहे, परंतु तरीही मी असे म्हणू शकतो की तेथे वास्तविक वचन आहे.

जरी चीन आणि भारत यांच्यातील संबंध कधीकधी गुंतागुंतीचे असू शकतात, परंतु वैज्ञानिकांना त्या राजकीय मुद्द्यांची पर्वा नाही – आम्ही चांगले सहयोग करू शकतो.

खरं तर, दरवर्षी मी उच्च-उर्जा rop स्ट्रोफिजिक्सवर चीन-भारतीय कार्यशाळा आयोजित करतो आणि गेल्या दहा वर्षांत हे कनेक्शन केवळ मजबूत झाले आहेत.