Сферы Дайсона вокруг черных дыр могут помочь выявить инопланетные цивилизации

Один из самых больших вопросов современной науки: одиноки ли мы во Вселенной? Это вызывает другие вопросы: если бы инопланетяне были где-то поблизости, как бы выглядела их технология? И, соответственно, как бы мы могли ее обнаружить?

Новое исследование дало некоторые ответы на эти вопросы — по крайней мере, если рассматриваемая технология представляет собой тип сборщика энергии, называемого сферой Дайсона, который собирает энергию у черной дыры.

«В нашем исследовании мы рассматриваем источник энергии хорошо развитой цивилизации Типа II или Типа III. Им нужен более мощный источник энергии, чем их собственное Солнце», — пишут исследователи в своей статье.

«Аккреционный диск, корона и релятивистские джеты могут быть потенциальными электростанциями для цивилизации II типа. Наши результаты показывают, что для черной дыры звездной массы даже при низком коэффициенте Эддингтона аккреционный диск может дать в сотни раз больше энергии, чем звезда главной последовательности».

Концепция сферы Дайсона была популяризирована физиком-теоретиком Фрименом Дайсоном в 1960-х годах как решение проблемы энергопотребления, превышающего возможности родной планеты цивилизации. Сама сфера построена вокруг звезды-хозяина планетной системы — это мегаструктура, которая собирает энергию звезды.

В статье Дайсона предполагалось, что инфракрасные излучения тепловой энергии могут ускользать, поскольку структура Дайсона захватывает и преобразует звездную энергию, что в принципе может выдавать наличие этих гипотетических структур. Такая инфракрасная сигнатура, если бы мы могли ее обнаружить, позволила бы нам сосредоточиться на инопланетных цивилизациях.

Под руководством астронома Тайгера Ю-Янга Сяо из Национального университета Тайваня группа ученых продвинула эту концепцию на шаг вперед. Что, если бы сфера Дайсона располагалась вокруг черной дыры? Будет ли это работать и что мы сможем обнаружить отсюда, на Земле?

Прежде всего черные дыры известны своим мощным гравитационным полем, которое поглощает все, что подходит достаточно близко, и не выпускает его снова (что мы можем обнаружить).

Логично задаться вопросом, как можно получить что-нибудь от такого объекта. Как выясняется, в экстремальной среде вокруг черной дыры происходит ряд процессов, из которых, возможно, может быть получена энергия.

В своей статье группа рассматривает ряд таких процессов: аккреционный диск из материала, вращающийся вокруг черной дыры, перегретый трением до миллионов градусов; Излучение Хокинга — теоретическое излучение черного тела, испускаемое черными дырами, предложенное Стивеном Хокингом.

Другие потенциально важные явления, которые могут внести свой вклад, включают сферическую аккрецию, корону намагниченной плазмы между внутренним краем аккреционного диска и горизонтом событий и джеты, запускаемые с релятивистскими скоростями с полюсов активных черных дыр.

Основываясь на моделях черных дыр, которые в 5, 20 и 4 миллиона раз превышают массу Солнца (масса Стрельца A *, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути), ученые смогли определить, что сфера спутников сможет эффективно использовать энергию некоторых из этих процессов.

«Самая большая светимость может быть получена от аккреционного диска, который в 100000 раз превышает светимость Солнца, что достаточно для поддержания цивилизации типа II», — пишут исследователи.

«Более того, если сфера Дайсона собирает не только электромагнитное излучение, но и другие типы энергии (например, кинетическую энергию) от джетов, общая собранная энергия будет примерно в пять раз больше».

Исследователи выяснили, что такие структуры будут обнаруживаться на разных длинах волн, причем более горячие сферы Дайсона более заметны в ультрафиолетовом диапазоне, а более холодные сферы Дайсона будут видны в инфракрасном диапазоне, как и предсказывал сам Фримен Дайсон.

Однако, учитывая, что активные черные дыры уже испускают много излучения в обоих этих диапазонах длин волн, легче сказать, чем сделать обнаружение избытка Дайсона.

Ученые предполагают, что выполнение других измерений, таких как изменение света, поскольку на черную дыру незначительно влияет гравитация сферы, может помочь выявить, где подобные структуры могут скрываться.