Civilizațiile avansate pot folosi bile Dyson pentru a colecta energie de neimaginat din găurile negre
O soluție posibilă este o mingea dyson – un fel de proiect masiv de inginerie stelară care încapsulează o întreagă stea (sau, în acest caz, o Gaură neagră) într-un plic artificial care captează toată energia emisă de corp în centrul său. Dar chiar dacă ar fi capabilă să capteze toată energia emisă de gaura neagră, mingea însăși ar suferi în continuare pierderi de căldură. Și că această pierdere de căldură o va face vizibilă pentru noi, potrivit noilor cercetări publicate de o echipă internațională condusă de cercetători de la Universitatea Națională Tsing Hua din Taiwan.
Evident, o astfel de structură nu a fost încă descoperită. Cu toate acestea, lucrarea dovedește că este posibil să se facă acest lucru, în ciuda lipsei de lumină vizibilă dincolo de suprafața sferei și a reputației găurii negre de a fi mai degrabă chiuvete de lumină decât surse de lumină. Pentru a înțelege cum să detectăm un astfel de sistem, mai întâi, ar fi util să înțelegem ce ar fi conceput să facă un astfel de sistem.
Autorii studiază șase surse diferite de energie pe care o minge potențială Dyson le-ar putea colecta în jurul unei găuri negre. Acestea sunt omniprezentele radiații cosmice de fond cu microunde (care ar spăla mingea indiferent de locul în care se află), radiația Hawking a găurii negre, discul său de acumulare, acreția Bondi, coroana și jeturile sale relativiste.
Imagine compusă a Centaurului A, care prezintă jeturi care ies din gaura neagră centrală a galaxiei, împreună cu radiația gamma însoțitoare. Credit: © ESO / WFI (vizual); MPIfR / ESO / APEX / A. Weiss și colab. (mai puțin de un milimetru); NASA / CXC / CfA / R.Kraft și colab. (Raze X), colaborare HESS (Gamma)
Unele dintre aceste surse de energie sunt mai puternice decât altele, cu energie de pe discul de acumulare al găurii negre care conduce fasciculul în ceea ce privește captarea energiei potențiale. Alte tipuri de energie necesită provocări inginerești complet diferite, cum ar fi captarea energiei cinetice a jeturilor relativiste care aruncă din polii găurii negre. Se pare că dimensiunea joacă un rol important în cantitatea de energie emisă de aceste găuri negre. Autorii se concentrează în principal pe găurile negre cu masă stelară ca un bun punct de comparație cu alte surse de energie potențiale. La această dimensiune, discul de acumulare singur ar oferi de sute de ori puterea de energie a unei stele de secvență principală.
Ar fi imposibil să construim o sferă Dyson în jurul oricărui obiect de această dimensiune folosind materiale cunoscute actuale. Dar tipul de civilizație care ar fi interesat să ia o astfel de provocare inginerească ar conține probabil materiale mult mai puternice decât avem astăzi. În mod alternativ, pot lucra cu materiale cunoscute pentru a crea Dyson Swarm sau Dyson Bubble, care nu necesită multă forță fizică, dar pierd o parte din energia pe care o bilă plină ar putea să o capteze, adăugând mai multe straturi de complexitate atunci când coordonează traseele orbitale și alti factori. Orice astfel de structură trebuie să fie în afara discului de acumulare pentru a profita din plin de energia pe care o emite gaura neagră.
Chiar și o singură minge în jurul unei singure găuri negre cu masă stelară ar fi suficientă pentru a împinge orice civilizație care a creat-o în regiunea de tip II, oferindu-i un nivel de producție de energie de neimaginat cu tehnologia actuală. Dar chiar și o civilizație atât de puternică nu ar putea cel mai probabil să îndoiască legile fizicii. Indiferent de nivelul de energie, unele se vor pierde din cauza căldurii.
Pentru astronomi, căldura este pur și simplu o altă formă de lumină – radiația infraroșie, mai exact. Potrivit cercetătorilor, căldura emisă de sfera Dyson în jurul găurii negre ar trebui să fie detectabilă de setul nostru actual de telescoape, cum ar fi Wide-field Infrared Survey Explorer și Sloan Digital Sky Survey, la o distanță de cel puțin aproximativ 10 kilobiți pe secundă. . Aceasta este de aproximativ 1/3 din distanța de-a lungul întregului calea Lactee. Indiferent cât de apropiate sunt, ele nu vor apărea ca stelele convenționale, dar pot fi detectate folosind metoda vitezei radiale utilizate în mod obișnuit pentru a găsi exoplanete.
Sloan Digital Sky Survey, unul dintre telescoapele care pot găsi o potențială sferă Dyson în jurul unei găuri negre. Credit: Echipa SDSS, Fermilab Visual Media Services
Deși această lucrare teoretică este utilă, cu siguranță nu au existat încă dovezi ale unei astfel de structuri – paradoxul Fermi rămâne. Dar având în vedere toate datele pe care le colectăm deja cu aceste telescoape, ar putea fi interesant să le scanăm din nou pentru a verifica dacă există căldură de unde nu s-ar aștepta. Ar fi util să cercetăm cel puțin ceea ce ar putea fi o descoperire atât de revoluționară în primul rând.
Postat inițial în universul de astăzi.
Referință: „Dyson’s Ball Around a Black Hole” de Tiger Yu, Yang Hsiao, Tomotsugu Goto, Tetsuya Hashimoto, Daryl Jo D. .- W. Wu, Simon C .; Ho și Ting-Yi Lu, 29 iunie 2021, disponibil aici. Astrofizică> Fenomene astrofizice de mare energie.
arXiv: 2106.15181