¿Es posible usar una singularidad como una honda gravitacional?

Creo que la pregunta refleja un malentendido de la naturaleza de una maniobra de asistencia por gravedad (también conocida como tirachinas).

No se puede utilizar una masa individual para una asistencia por gravedad. Claro, cuando una nave espacial se acerca a esa masa, gana velocidad. Pero luego pierde velocidad cuando deja la vecindad de esa masa. Al final, no hay ganancia de velocidad neta, aunque la dirección de la nave espacial puede cambiar hasta 180 grados.

Pero las cosas son completamente diferentes en un sistema que involucra más de una fuente de gravedad. Todavía es cierto que la nave espacial no gana ninguna velocidad en relación con la masa sobre la que está tirando la honda. Sin embargo, puede ganar velocidad en relación con el otro cuerpo.

Aquí hay un ejemplo. Imagine una nave espacial que orbita el Sol a la misma velocidad que la Tierra (30 km / s) pero en la dirección opuesta. Entonces su velocidad relativa a la Tierra es de 60 km / s. Supongamos que se acerca a la Tierra y lanza hondas a su alrededor, dejando la vecindad de la Tierra en la misma dirección de donde vino. Sigue viajando a 60 km / s en relación con la Tierra. Pero en relación con el Sol, ahora la propia velocidad de la Tierra se agrega a la velocidad de la nave espacial, por lo que ahora viaja a 90 km / s, más que suficiente para abandonar el Sistema Solar por completo.

La energía extra para esta aceleración proviene de la Tierra misma, ya que se ralentiza muy ligeramente en su órbita alrededor del Sol. Pero dada la tremenda diferencia entre la masa de una nave espacial (unos pocos miles de kilogramos, tal vez) frente a la Tierra (6 septillones de kilogramos; eso sería 24 ceros), la desaceleración es imperceptible (y, de hecho, la velocidad de la Tierra está sujeta a una velocidad mucho mayor) cambia todos los días, debido a pequeños asteroides que impactan la atmósfera o arrojan hondas alrededor de la Tierra).

Ahora con respecto a los agujeros negros, cuando se trata de la gravedad, no son diferentes de cualquier otra fuente de gravedad. La gravedad solo se preocupa por la masa, no de qué está hecha. Es cierto, debido a que los agujeros negros son tan compactos, puede acercarse tanto a ellos que las fuerzas de marea lo destrozarían … pero para una maniobra de tirachinas, eso no es necesario. Lo que es necesario es que haya al menos dos cuerpos (por ejemplo, un agujero negro y otra estrella en órbita uno alrededor del otro) antes de poder hablar sobre una maniobra de tirachinas.

Ciertamente, debido a que las fuerzas gravitacionales solo se ven afectadas por la masa y la distancia, no por la característica del material.

Si reemplaza Júpiter con un agujero negro de igual masa. Ignorando la radiación de halcones, todas las trayectorias de tirachinas anteriores de Júpiter que utilizó la NASA funcionarán igual de bien, porque a los efectos de las fuerzas gravitacionales, Júpiter el agujero negro y Júpiter el gigante gaseoso son idénticos.

Aparte: el radio de Schwarzschild de Júpiter sería de alrededor de 2 metros, lo que significa que solo te destrozará si te acercas a 2 metros del núcleo de Júpiter. Júpiter tiene un radio de 43.441 millas, o 35 millones de veces esa distancia. Su nave espacial no estaría tan cerca.

Una mejor pregunta sería si uno podría usar un horizonte de eventos para una honda gravitacional. Como una vez que cruzas, no volverás a salir. Aunque todavía necesitarías una singularidad para alcanzar un horizonte de eventos.

Aún así, la respuesta es un sí muy difícil. Recuerda, podrías acelerar bastante rápido entrando en el horizonte de eventos, pero disminuirías la misma cantidad al volver a salir. Entonces es un juego de suma cero. Como han dicho otros comentaristas, aprovechamos los tirachinas de gravedad para aprovechar el impulso existente de un planeta. Eso no cambia para los agujeros negros.

Eso no significa que podamos construir algunos anillos sucesivos de ciclotrones alrededor de un agujero negro, lo que nos da una buena centrífuga sin esos desagradables Gs. Pero eso es bastante teórico.

Sí, es posible. Una singularidad se convierte en singularidad porque tiene demasiada masa dentro de un espacio pequeño. Si el Sol se comprimiera para ser una singularidad, su tamaño no sería más grande que una pelota de ping-pong (¿o incluso más pequeña?). Pero aún puede usarlo como una honda gravitacional porque la masa no cambió.

Los efectos de las mareas se vuelven muy importantes cerca de pequeños objetos masivos. Entonces sí, lo destrozará. En realidad, hay un efecto que llamamos “spaghettification” para estas situaciones.