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奈米探測器飛向黑洞？科學家提構想挑戰極端重力謎題
在一篇發表於《iScience》的新論文中，復旦大學天體物理學家白明（Cosimo Bambi）提出一個大膽的構想：發射奈米探測器前往距離地球約 20 至 25 光年的黑洞，進行跨世紀的實驗，以檢驗強重力場下的物理定律與廣義相對論的極限。
黑洞擁有宇宙中最強大的引力場，是測試愛因斯坦理論的理想實驗室。雖然目前人類的技術遠不足以執行這類任務，但白明指出，在未來 20 至 30 年內，相關科技的進展可能使這項「看似瘋狂」的計畫逐漸成為現實。
目前已知距離地球最近的黑洞是 2022 年發現的「Gaia BH1」，距離約 1560 光年。不過理論推算顯示，可能在僅 20 至 25 光年的範圍內就存在隱藏的黑洞。由於黑洞本身不發光，也不反射光，傳統望遠鏡難以直接探測，科學家只能透過觀測其對鄰近恆星的影響或光線的扭曲來推斷。不過，隨著新方法不斷發展，未來十年內找到更近黑洞的可能性並非遙不可及。
利用雷射推壓 可達1/3光速
(A) 左圖：一顆孤立黑洞存在於地球附近，但它本身不發光，難以直接觀測。
(B) 中圖：當有瞬時的電磁事件（Transient EM Event）發生，電磁波（EM waves，藍色箭頭）掠過並照亮黑洞，會造成時空的扭曲。
(C) 右圖：黑洞周圍的時空在回到平衡狀態時，會釋放出重力波（GWs，綠色箭頭），這些重力波可被地面上的雷射干涉儀探測器（GW Detector）捕捉到。圖／《iScience》
找到目標後，另一個難題是如何抵達。傳統火箭無法勝任，白明提出「奈米探測器」方案：僅克重的晶片與光帆組成的小型探測器，利用地面雷射的光壓推進，可達光速的三分之一。這樣的速度可望在 70 年內抵達 20 光年外的黑洞，再加上 20 年的數據傳回時間，整個任務約需 80 至 100 年。
若能成功，這將是人類首次在黑洞附近進行實驗，可能回答一些最深刻的物理問題：黑洞是否真的擁有事件視界？物理定律在極端重力下是否改變？廣義相對論是否依然成立？
白明承認，目前僅雷射系統的造價就約一兆歐元，而奈米探測器的製造技術也尚不存在。但他指出，科技發展可能在數十年內大幅降低成本。「一個世紀前，沒人相信能探測到微弱的重力波，如今我們做到了；五十年前，黑洞的影像仍屬科幻，現在我們已有照片。」
這項提案或許遙遠，但它象徵人類探索宇宙極限的雄心，以及科學從不斷突破到實現的可能性。
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首圖來源：Cosimo Bambi(CC BY 4.0)
圖片來源：iScience (CC BY 4.0)
參考論文：
1、An interstellar mission to test astrophysical black holesiScience
延伸閱讀：
1、發現宇宙最巨黑洞 質量達360億太陽質量、刷新天文紀錄
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