Es posible que los viajes interestelares pertenezcan al mundo de la ciencia ficción, pero se puede calcular que deberían ser posibles dada la capacidad para viajar a un porcentaje significativo de la velocidad de la luz. Este tipo de velocidades se podrían lograr con tecnologías que no tardarán en desarrollarse y gracias a la financiación pública.
Evidentemente existen importantes retos. Y hoy, Ulvi Yurtsever y Steven Wilkinson del contratista de defensa Raytheon, en Califo ia (EEUU), describen uno que hasta ahora había pasado desapercibido.
Estos científicos señalan que cualquier objeto que viaje a velocidades relativistas interactuará con los fotones en la radiación de fondo de microondas. Y explican que esta interacción debería crear una resistencia que impondrá límites específicos a la velocidad a la que podrán viajar las naves espaciales.
Pero además esa resistencia produce una huella única de los vuelos espaciales a velocidades relativistas que debería poder verse con la tecnología actual si hay algún vehículo de este tipo pasando por nuestro barrio galáctico.
La radiación de fondo de microondas es el eco del Big Bang. Es la luz que queda de los primeros momentos de la creación y que se ha estirado con la expansión del universo. Así que aunque empezó como una radiación de energía mucho mayor, ahora está en la región de las microondas.
Esta radiación llena el universo. Cada centímetro cúbico del cosmos contiene más de 400 fotones de microondas, por lo tanto una nave que atravesase el espacio interestelar colisionaría con cientos de miles de millones de ellos cada segundo.
A nivel microscópico, estas colisiones se pueden representar como cada fotón golpeando un núcleo a alta energía. Los físicos de partículas saben muy bien que la si la energía en estas colisiones es lo suficientemente elevada, se crean parejas de electrón-positrón.
Yurtsever y Wilkinson señalan que en el marco en reposo de la nave que viaje cerca de la velocidad de la luz, estos fotones aparecerán como rayos gamma con mucha energía. Si estos rayos gamma tienen una energía mayor que la masa en reposo de un electrón y un positrón, la colisión creará una pareja de electrón-positrón.
A continuación demuestran que este proceso disipará enormes cantidades de energía. La creación de cada pareja de electrón- positrón disipa 1.6 x 10^(-13) julios. "Teniendo en cuenta un área efectiva de unos 100 metros cuadrados, el efecto de disipación es de unos dos millones de julios por segundo", afirman Yurtsever y Wilkinson.
En el marco en reposo de la nave la disipación es aún mayor debido a la dilatación del tiempo. Los segundos duran más viajando a gran velocidad, así que la disipación de energía es significativamente mayor, alrededor de 10^14 Julios por segundo.
Es una resistencia importante para que la superen los motores de la nave sólo para mantenerla a una velocidad constante, afirman Yurtsever y Wilkinson. Y defienden que este es un buen motivo para mantener la velocidad de la nave debajo del umbral de la creación de pares de electrón-positrón y por lo tanto reducir la resistencia a un nivel insignificante de apenas unos julios por segundo. Este umbral se da cuando la nave alcanza una velocidad que es 1 - 3.3 x10^-(17) de la velocidad de la luz.
El movimiento de una nave relativista tendrá otro efecto. Debería dispersar la radiación de fondo de microondas de tal forma que produzca una huella única. "Cuando una nave bariónica viaje a velocidades relativistas, interactuará con la radiación de fondo mediante la dispersión para producir un cambio en la frecuencia que se podría detectar en la Tierra con la tecnología actual", afirman Yurtsever y Wilkinson.
Y siguen para calcular las propiedades de esta huella. Afirman que la dispersión debería generar radiación en las regiones de terahercios a infrarrojos del espectro y que esta señal debería moverse en relación con el fondo. "Las características específicas de la señal son una rápida caída de la temperatura acompañada por un rápido aumento de la intensidad, junto con el movimiento de la fuente respecto a un marco de referencia fijado con quásares distantes que debería ser observable", sostienen Yurtsever y Wilkinson.
En resumen, que si hay naves relativistas cruzando el espacio interestelar, este tipo de huella debería ser visible usando la generación actual de observatorios de astrofísica.
Es un trabajo interesante que lleva el análisis de los viajes espaciales relativistas a un nuevo nivel. Otros investigadores han explorado la posibilidad de observar naves relativistas usando las emisiones ópticas que deberían generar sus motores. Pero Yurtsever y Wilkinson van más allá.
Está claro que parten de toda una serie de suposiciones, entre ellas la de que los viajes espaciales relativistas sean posibles siquiera. En el caso de que una civilización avanzada fuera capaz de pegar estos saltos en el cosmos, la interacción con los fotones cósmicos probablemente fuera el menor de sus problemas, dado que una colisión con la matería sería mucho más perjudicial.
Yurtsever y Wilkinson nos dan algunas cifras para poner esto en contexto. Para una nave que viaje a una velocidad cercana a la de la luz, el impacto con una única mota de polvo cósmica con una masa de 10^-(14), produciría una energía de impacto de cerca de 10.000 megajulios.
El espacio intergaláctico está relativamente despejado de residuos, pero aún así cualquier nave relativista necesitaría alguna forma para despejar el camino.
Todo ello da que pensar a los potenciales cosmonautas.
Ref: arxiv.org/abs/1503.05845: Límites y Huellas de los Viajes Espaciales Relativistas