Siden solen står opp sent på høstsesongen, startet min joggetur tidlig om morgenen i fullstendig mørke med stjerner drysset over hodet. Stjernene dukket opp som fjerntliggende bylys. Når jeg så opp, ønsket jeg at tyngdekraften ikke holdt føttene mine jordet til jorden, slik at jeg kunne fortsette å jogge helt til stjernene. Dette ville vært mulig hvis tyngdekraften var frastøtende.
I følge Albert Einsteins ligninger for generell relativitet, er tyngdekraften ikke bare hentet fra masse eller tilsvarende energi, men også av trykk. I et jevnt medium er tyngdekraften diktert av energitettheten pluss tre ganger trykket. For stråling er trykket en tredjedel av energitettheten, så tyngdekraften dobles sammenlignet med kaldt stoff med samme energitetthet.
Men vakuumet er kvalitativt forskjellig fra materie eller stråling. Den har en negativ trykk med en størrelse som er lik energitettheten. Som et resultat induserer dens energitetthet pluss tre ganger trykket frastøtende tyngdekraft. Hvis Isaac Newton satt under et epletre i en gravitasjonsbakgrunn dominert av vakuumet, ville eplet stige opp i stedet for å falle ned. Dessuten ville eplets hastighet fortsette å øke ettersom det beveger seg opp hele veien til lysets hastighet.
Dette er ikke fantasi. Det faktiske massebudsjettet til universet domineres for tiden av vakuumet, og dets frastøtende tyngdekraft får galakser til å trekke seg vekk fra hverandre i en stadig økende hastighet. Som med Newtons eple, vil kosmisk akselerasjon skille galakser opp til lysets hastighet innen ti milliarder år. Vi vil ikke se lys som kommer fra disse fjerne galaksene etter at de har nådd lysets hastighet. På den tiden vil de gå ut av begivenhetshorisonten vår akkurat som en lyspære som faller ned i et svart hull. Jeg oppsummerte denne dystre kosmiske prognosen i et papirkort tid etter den kosmiske akselerasjonen var oppdaget et kvart århundre siden.
Kan vi drive oss til stjernene ved å manipulere den kosmiske mørke energien som lager vakuumet? Det er åpenbart ingen måte for oss å grave ut eller konstruere et stoff som vi ikke forstår. Så langt har kosmologer ingen anelse om naturen til kosmisk mørk energi. Men kanskje har ekso-kosmologer på beboelige planeter rundt andre stjerner funnet ut av det. I så fall burde de få mer betalt enn våre kosmologer. I prinsippet kunne vi sjekke himmelen for utenomjordiske kjøretøyer som beveger seg rundt uten at det kommer noe ut av eksosen. Hvis vi noen gang identifiserer slike objekter gjennom deres interaksjon med lys, vil de også samhandle med luft eller vann på måter som vi kan oppdage fordi alle disse interaksjonene er mediert av elektromagnetisme. Uavhengig av fremdriftsmetoden, må ethvert objekt observert gjennom optiske, infrarøde eller radiodetektorer også produsere ildkuler hvis den beveger seg gjennom atmosfæren eller gjennom vann i ekstreme hastigheter.
Men selv om den negative tyngdekraften til vakuumet ikke kan brukes til fremdrift, kan normal attraktiv tyngdekraft utnyttes gjennom gravitasjonsassistenter.
I umiddelbar nærhet av stjerner kan tyngdekraften skyte opp et romfartøy opp til én promille av lysets hastighet. Kompakte rester av døde stjerner kan gi en større hastighetsøkning. For eksempel mange stjerner som dannet seg på toppen av kosmisk stjernedannelseshistorie for ti milliarder år siden forbrukte deres kjernebrensel nå, og kjernene deres ble til kalde metalliske rester. Disse såkalte hvite dvergene er på størrelse med jorden og massen til solen. En sivilisasjon rundt en hvit dverg kan forfølge en gravitasjonsassistanse på opptil en prosent av lysets hastighet.
En tidel av lysets hastighet er tilgjengelig med en gravitasjonsslynge bestående av to nøytronstjerner i en tett bane. Svarte hull-par kan gjøre det enda bedre. LIGO-eksperimentene oppdaget kraftige gravitasjonsbølger fra begge typer systemer. Bortsett fra standard gravitasjonsspark, kan man forestille seg et kjøretøy som kjører på toppen av en gravitasjonsbølge og henter energi fra det som en surfer på en havbølge. Surferen ville oppleve akselerasjon til den til slutt sklir ut av synkronisering med bølgetoppen på grunn av forskjellen i hastighet. I min Ph.D. avhandling, I viste at en ladet partikkel i en spiralformet bevegelse rundt et magnetfelt kunne låse seg inn i en permanent resonans med fasen til en plan elektromagnetisk bølge og akselereres i det uendelige til ekstremt høye energier. Denne auto-resonansen også gjelder til en plan gravitasjonsbølge.
Den beste løfteraketten er en sprettert laget av et tett par supermassive sorte hull. Som jeg viste inn et papir med min tidligere postdoktor, James Guillochon, kan denne gravitasjonsflippermaskinen lansere et tett objekt opp til lysets hastighet.
En annen vei for en gravitasjonsassistert oppskyting er assosiert med et par stjerner som passerer nær det supermassive sorte hullet, SgrA*, i sentrum av Melkeveien vår. Som jeg viste inn et papir med min tidligere student, Idan Ginsburg, kunne denne prosessen gi et hyperhastighetssystem laget av en beboelig planet rundt en stjerne, sparket opp til en prosent av lysets hastighet. Interstellare turistbyråer bør selge billetter til slike beboelige turer til de høyeste Galactic-prisene.
Innovasjon ligger hos unge sinn. Dette gir meg håp om at fremtiden vil være bedre enn fortiden. Nye stjerner kan føde enda mer avanserte teknologiske sivilisasjoner i vårt kosmiske nabolag.
Webb-teleskopet ga nettopp ut et vakkert bilde av unge stjerner, født i en barnehage i nærheten. Når jeg ser på dette bildet, ble mine ønsker til de fremtidige sivilisasjonene der ute illustrert av ord av Bob Dylan: “Måtte du bygge en stige til stjernene/og klatre på hvert trinn/Måtte du forbli evig ung.”
Avi Loeb er leder av Galileo-prosjektet, grunnlegger av Harvard University’s – Black Hole Initiative, direktør for Institute for Theory and Computation ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, og den tidligere styrelederen for astronomiavdelingen ved Harvard University (2011) -2020). Han leder det rådgivende styret for Breakthrough Starshot-prosjektet, og er tidligere medlem av President’s Council of Advisors on Science and Technology og tidligere leder av Board on Physics and Astronomy ved National Academies. Han er den bestselgende forfatteren av “Utenomjordisk: Det første tegnet på intelligent liv hinsides jorden” og en medforfatter av læreboken “Livet i kosmos”, begge utgitt i 2021.