Сферы Дайсона вокруг черных дыр могут выявить инопланетные цивилизации, считают ученые

Один из самых больших вопросов, которые мы задаем себе о Вселенной: Одиноки ли мы как технологически развитый вид? В связи с этим возникают и другие вопросы: Если инопланетяне существуют, то как выглядят их технологии? И, что немаловажно, как мы можем их обнаружить?

В новом исследовании даны некоторые ответы на эти вопросы - по крайней мере, если речь идет о технологии типа сверхмощного сборщика энергии под названием сфера Дайсона, забирающего энергию из черной дыры.

"В этом исследовании мы рассматриваем источник энергии хорошо развитой цивилизации типа II или III. Им нужен более мощный источник энергии, чем их собственное Солнце", - пишут исследователи в своей работе.

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

Концепция сферы Дайсона была популяризирована физиком-теоретиком Фрименом Дайсоном в 1960-х годах как решение проблемы энергопотребления, превышающего возможности планеты цивилизации. Сама сфера строится вокруг звезды планетарной системы - мегаструктуры, которая собирает энергию звезды у источника.

В своей работе Дайсон предположил, что при захвате и преобразовании звездной энергии структурами Дайсона может выделяться инфракрасное излучение тепловой энергии, которое гипотетически может выдать присутствие этих гипотетических структур. Эта инфракрасная сигнатура, если бы мы смогли ее обнаружить, позволила бы нам обнаружить инопланетные цивилизации.

Во главе с астрономом Тайгером Ю-Ян Сяо из Национального университета Цин Хуа на Тайване группа исследователей продвинулась на шаг вперед. Что если бы сфера Дайсона (или кольцо Дайсона, или рой Дайсона) была расположена вокруг черной дыры? Будет ли это работать, и что мы сможем обнаружить отсюда, с Земли?

Единственное, чем известны черные дыры, - это их мощное гравитационное поле, которое поглощает все, что приближается к ним, и не выпускает обратно (что мы можем обнаружить).

Поэтому вы, наверное, задаетесь вопросом, как из такого чудовища можно что-то извлечь. Оказывается, в экстремальной среде вокруг черной дыры существует ряд процессов, из которых можно извлечь энергию.

В своей статье команда рассматривает ряд таких процессов: аккреционный диск материала, вращающегося вокруг черной дыры, который нагревается за счет трения до миллионов градусов; излучение Хокинга, теоретическое излучение черного тела, испускаемое черными дырами, предложенное Стивеном Хокингом.

Другие потенциально значимые явления, которые могут внести свой вклад, включают сферическую аккрецию, корону намагниченной плазмы между внутренним краем аккреционного диска и горизонтом событий, а также струи, запускаемые на релятивистских скоростях с полюсов активных черных дыр.

На основе моделей черных дыр, масса которых в 5, 20 и 4 миллиона раз превышает массу Солнца (такова масса Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути), Сяо и его коллеги смогли определить, что сфера спутников сможет эффективно собирать энергию от некоторых из этих процессов.

"Наибольшая светимость может быть собрана с аккреционного диска, достигая в 100 000 раз светимости Солнца, что достаточно для поддержания цивилизации типа II", - пишут исследователи.

"Более того, если сфера Дайсона будет собирать не только электромагнитное излучение, но и другие виды энергии (например, кинетическую энергию) от струй, то общая собранная энергия будет примерно в пять раз больше".

Такие структуры можно было бы обнаружить в нескольких диапазонах длин волн, обнаружили исследователи, причем более горячие сферы Дайсона были бы более заметны в ультрафиолетовом диапазоне, а более холодные - в инфракрасном, как и предсказывал сам Дайсон.

Однако, учитывая, что активные черные дыры уже испускают много излучения в обоих этих диапазонах длин волн, обнаружить избыток Дайсона может быть легче сказать, чем сделать.

Команда предполагает, что проведение других измерений, таких как изменения в свете, когда черная дыра подвергается незначительному воздействию гравитации сферы, может помочь выявить, где могут скрываться эти структуры.

Исследование было опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.