持続可能な銀河への旅人ガイド

グレタ・トゥーンベリさんの大西洋横断航海は、大陸間の移動は化石燃料に頼る必要がないことを世界に示した。風に吹かれて自由に利用できるエネルギーを利用することで、この16歳のスウェーデン人は、ガソリンやディーゼル燃料を一切燃やさずに、英国からニューヨークまで約3,500マイルを航海することに成功した。しかし、彼女はエネルギーで得た分を、時間で支払った。ほとんどの航空旅客が7～8時間で移動する航海に、彼女と乗組員は2週間を要した。

トゥーンベリさんが型破りな移動手段を選んだのは、炭素排出量を最小限に抑えたいという願望からだ。だが、先週arxivというウェブサイトで発表された、まだ査読されていない研究によると、エネルギーを節約したい経済志向の宇宙人は、同様の犠牲を払うかもしれないという。想像を絶するほど広大な星々の隔たりを、ガスを大量に消費するロケットや反物質推進装置を使って横断しようとするのではなく、極めて高度な文明であれば、死にゆく星や貪欲なブラックホールなど、自然界で最も激しい爆発からエネルギーを得て、トゥーンベリさんが大西洋を横断する風に乗って航海したのと同じように、それらが発する光と粒子のバーストに乗って航海することができるかもしれない。

「基本的には長時間待つ覚悟が必要です」と、この研究の共著者であるフロリダ工科大学の宇宙生物学者マナスビ・リンガム氏は言う。「しかし、ボーナスとして非常に高速で移動できるようになるでしょう。」

NASA の 2 つの惑星間探査ミッション、ボイジャーとニューホライズンズは、それぞれ秒速約 10 マイルで約 10 年かけて太陽系のより遠いターゲットに到達しました。しかし、その速度で近くの恒星に到達するには、ほぼ 10 万年かかります。忍耐力のない夢想家は、重い燃料を使わず、強力なレーザーで駆動する小さな光帆を使うのがコツだと言います。理論上、このような小型探査機の船団は光の 5 分の 1 の速度で移動し、20 年で最も近い恒星に到達できますが、コストは 100 ギガワットで、これは地球上の 8 つの最大の発電所 (中国の三峡ダムと米国のグランドクーリーダムを含む) の合計出力に相当します。

その一方で、爆発する恒星から光や他の粒子を噴出するブラックホールまで、さまざまな宇宙の大変動が宇宙にエネルギーを放出している。無料で乗れるものを利用できるのに、なぜ自分でエネルギーを生成するのか、とリンガム氏とハーバード大学の物理学者で協力者のアヴィ・ローブ氏は疑問に思った。極めて高度な技術があれば、光帆（現在地球軌道上で試験中の移動手段）を備えた宇宙船は、光の粒子のわずかな押す力を利用して、超新星の異常に明るい光を「サーフィン」できると、ローブ氏はサイエンティフィック・アメリカン誌の最近のブログで示唆した。現在、新しい出版物で、リンガム氏とローブ氏は直感を試し、さまざまな種類の帆がさまざまな自然現象の波に乗りながらどれだけ速く移動できるかを計算した。

研究者たちは、宇宙船の最高速度は理論上のエネルギー源によって大きく異なることを発見した。たとえば、超新星は太陽の10億倍の明るさで輝くかもしれないが、光帆を光速の10分の1程度までしか加速できない（宇宙人が爆発から十分離れた場所から旅を始め、宇宙船が華氏80度より高温になることはないと仮定した場合）。

銀河の中心にある超大質量ブラックホールの近くにいる幸運な文明は、より速く移動できる。ガスや塵、そして気まぐれな星々がブラックホールに向かって急降下すると、そのエネルギーが強力なジェットの形で放出される。これは宇宙で最も明るい既知の天体の一部だ。このジェットに乗って、光帆は宇宙船を光速の90パーセント、あるいは99パーセントまで引き上げることができる。これは勇敢な船乗りがわずか100万年で近隣の銀河に到達できるほどの速さだ。長い時間のように思えるかもしれないが、ロケットで同じ旅をするのに宇宙の年齢とほぼ同じ時間がかかることに比べれば、それほど悪くはない、とリンガムは言う。

もちろん、このような計算は「言うは易く行うは難し」という言葉を新たな極限まで押し進めるものである。リンガム氏は、この研究は完全に概念的なものであり、超新星の衝撃に耐えられる船やブラックホールのジェットに揺さぶられても完全に方向を保てる船を建造するといった厄介な工学上の課題には対処していないことを強調する。彼らは、爆発と爆発の間の無風帯を航行する船を止める可能性のある星間粒子の抵抗を考慮し、最初の加速後に帆を折りたたむなどの単純な対策で、船の航続距離を数光年から数千光年に延ばせることを発見した。

この輸送方法のもう 1 つの欠点は、このような宇宙の大惨事は簡単には起こらないことです。今後数億年かけてベテルギウスまで歩いて行って本当に運が良ければ、次の超新星爆発がいつどこで起こるかは誰にもわかりません。ブラックホール ジェットに乗るなんて考えられません。私たちの身近にある超大質量ブラックホールはそのような形では作動せず、ロケットで別の銀河に行くには数十億年かかります。明るい爆発があれば恒星間旅行は手頃になるかもしれませんが、ほとんどの文明はそれを利用するには恒星間旅行を実現しなければなりません。これは究極のジレンマです。

リンガム氏は、もし自分が超宇宙文明を率いていたとしたら、いわゆる「電気帆」の艦隊を率いてパルサー（回転し、磁化され、崩壊した恒星）を探し出すかもしれないと語る。これらの天体は、荷電粒子の強力な「風」を押し出す。特殊な電気帆は、この荷電風を電場で押し出し、光速に近い速度で宇宙へと航行することができる。天文学者は何千ものパルサーを発見しており、パルサーは、エイリアンが恒星間旅行に出発する可能性のある地元の旅行拠点として、よりアクセスしやすい候補となっている。ちょうど、トゥーンベリ氏が大西洋を横断する前にスウェーデンから英国に渡ったのとよく似ている。それは「砂漠のオアシスのようなもので、さまざまな動物が一緒に集まっている」だろうとリンガム氏は言う。

この結論は、研究者らがアストロフィジカルジャーナルに提出した極めて推測的な研究の実際的な成果の1つだ。宇宙人の電波信号を探している天文学者は、太陽のような恒星に注目することが多いが、パルサーも検討し、より長い航海の準備をしている宇宙船からの無線のやり取りに耳を傾けるべきかもしれない。しかし、この研究は主に、人類がその限界に近づくかどうかに関係なく、可能性の限界を探る演習である。「物理法則で何が達成可能で、何が不可能かを見極めたかったのです」とリンガム氏は言う。