Черные дыры, окруженные массивными строениями, собирающими энергию, могут питать инопланетные цивилизации

Сфера Дайсона

Сфера Дайсона, вокруг звезды. Видение художника.

В популярном сериале “Доктор Кто” внеземные цивилизации, известные как повелители времени, черпали свою силу из пойманного в ловушку сердца черной дыры, которая питала их планету и технологию путешествий во времени. Согласно новым исследованиям, в этой идее есть свои достоинства. Исследователи показали, что высокоразвитые цивилизации теоретически могли бы построить мегаструктуры, называемые сферами Дайсона, вокруг черных дыр, чтобы использовать их энергию, которая может в 100000 раз превышать энергию нашего Солнца. Эта работа может даже дать нам способ обнаружить существование этих внеземных “соседей”.

“Мне нравятся эти рассуждения о том, что могут сделать развитые цивилизации”, – говорит Томаш Опатрный, физик из Университета Палацки в Оломоуце, который не принимал участия, но согласен с тем, что сфера Дайсона вокруг черной дыры обеспечит создателей большим количеством энергии.

Если потребности человечества в энергии будут продолжать расти, наступит время, когда наше потребление энергии приблизится или даже превысит общий объем энергии, доступной нашей планете. Об этом заявил физик Фримен Дайсон еще в 1960 году. Позаимствовав слова британского писателя-фантаста Олафа Стэплдона, Дайсон предположил, что любая достаточно развитая цивилизация, которая хочет выжить, должна будет построить массивные структуры вокруг звезд, которые могли бы использовать их энергию.

Большинство из этих сфер Дайсона включают в себя множество спутников, вращающихся или неподвижно сидящих вокруг звезды. Твердая оболочка, покрывающая все солнечное тело, как это предусмотрено в “Звездном пути: Следующее поколение”, считается механически невозможной из-за гравитации и давления звезды. Такие мегаструктуры должны были бы преобразовывать эту солнечную энергию в полезную энергию, процесс, который создает отработанное тепло. Это тепло проявляется в среднем инфракрасном спектре, и звезды с избыточным инфракрасным сигналом стали ключевой мишенью в поисках внеземной жизни.

Но астроном Тигр Сяо из Национального университета Цин Хуа говорит, что мы, возможно, ищем не то, что нужно. В новом исследовании он и его коллеги решили рассчитать, можно ли также использовать сферу Дайсона вокруг черной дыры. Они проанализировали черные дыры трех разных размеров: в пять, 20 и 4 миллиона раз больше массы нашего Солнца. Они, соответственно, отражают нижнюю и верхнюю границы черных дыр, которые, как известно, образовались в результате коллапса массивных звезд, и еще большую массу Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры, которая, как полагают, скрывается в центре Млечного Пути.

Черные дыры обычно рассматриваются как потребители, а не как производители энергии. Однако их огромные гравитационные поля могут генерировать энергию с помощью нескольких теоретических процессов. К ним относятся излучение, испускаемое скоплением газа вокруг дыры, вращающийся “аккреционный” диск материи, медленно падающий к горизонту событий, релятивистские струи материи и энергии, которые летят вдоль оси вращения дыры, и излучение Хокинга. теоретический способ, которым черные дыры могут терять массу, высвобождая энергию.

Из своих расчетов Сяо и его коллеги пришли к выводу, что аккреционный диск, окружающий газ и струи черных дыр, может служить жизнеспособными источниками энергии. Фактически, энергия только от аккреционного диска черной дыры с массой 20 солнечных масс может обеспечить такое же количество энергии, как сферы Дайсона, состоящие примерно из 100000 звезд, команда сообщит в следующем месяце в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества. Если использовать сверхмассивную черную дыру, энергия, которую она могла бы обеспечить, могла бы быть еще в 1 миллион раз больше.

Если такая технология работает, может быть, есть способ ее обнаружить. По словам исследователей, сигнал о выделении тепла от так называемой “горячей” сферы Дайсона, которая каким-то образом способна выдерживать температуры, превышающие 3000 Кельвинов, что выше температуры плавления известных металлов, вокруг черной дыры звездной массы в Млечном Пути. будет обнаруживаться на ультрафиолетовых длинах волн. Такие сигналы могут быть обнаружены в данных с различных телескопов, включая космический телескоп Хаббла НАСА.

Между тем, “твердая” сфера Дайсона, работающая ниже 3000 Кельвинов, может быть захвачена в инфракрасном диапазоне, например, с помощью цифровой съемки неба Слоана или широкополосного инфракрасного обзорного телескопа. Последнему не чужд поиск инфракрасных сигналов от традиционных звездных сфер Дайсона. Но, как и все другие подобные поиски, он пока не нашел ничего убедительного.

Опатрни говорит, что использование излучения аккреционных дисков было бы особенно разумным, потому что диски преобразуют энергию более эффективно, чем термоядерная реакция в обычных звездах. Он предполагает, что цивилизациям, которые беспокоятся об устойчивости источников энергии, лучше заключать в капсулу маленькие звезды, которые медленно сжигают свое топливо. Однако он продолжил: “Активные цивилизации, которые питаются аккреционными дисками черных дыр, будет легче обнаружить по огромному количеству тепла, которое они генерируют”.

Иноуэ Макото, астрофизик из Института астрономии и астрофизики Академии Синика, говорит, что обычные черные дыры могут поддерживать цивилизации так называемого типа II, чьи общие потребности в энергии соответствуют потребностям всей звездной системы. Он добавляет, что сверхмассивные черные дыры могли бы подпитывать цивилизации III типа, энергопотребление которых было бы равно энергопотреблению всей галактики.

Ян Рэндалл – журналист Science

Читайте также: