นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าทรงกลม Dyson รอบหลุมดำอาจเปิดเผยอารยธรรมมนุษย์ต่างดาว

นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าทรงกลม Dyson รอบหลุมดำอาจเปิดเผยอารยธรรมมนุษย์ต่างดาว
นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าทรงกลม Dyson รอบหลุมดำอาจเปิดเผยอารยธรรมมนุษย์ต่างดาว
Anonim

คำถามที่ใหญ่ที่สุดข้อหนึ่งที่เราถามตัวเองเกี่ยวกับจักรวาลคือ เราเป็นสัตว์ที่มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเพียงลำพังหรือไม่? สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามอื่นๆ: หากมีมนุษย์ต่างดาว เทคโนโลยีของพวกมันมีหน้าตาเป็นอย่างไร? และที่สำคัญ เราจะตรวจจับได้อย่างไร?

การศึกษาใหม่ให้คำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ อย่างน้อยก็ในเรื่องเกี่ยวกับเทคโนโลยี เช่น ตัวสะสมพลังงานที่มีพลังมหาศาลที่เรียกว่าทรงกลม Dyson ซึ่งรวบรวมพลังงานจากหลุมดำ

"ในการศึกษานี้ เรากำลังดูแหล่งพลังงานของอารยธรรม Type II หรือ III ที่ได้รับการพัฒนามาอย่างดี พวกเขาต้องการแหล่งพลังงานที่ทรงพลังมากกว่าดวงอาทิตย์ของตัวเอง" นักวิจัยเขียนไว้ในบทความ

จานเพิ่มมวล โคโรนา และไอพ่นสัมพัทธภาพอาจเป็นแหล่งพลังงานที่มีศักยภาพสำหรับอารยธรรม Type II ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่าสำหรับหลุมดำมวลดาวฤกษ์ แม้จะมีค่าสัมประสิทธิ์เอดดิงตันต่ำ จานเสริมสามารถให้ความสว่างมากกว่ามวลของดาวฤกษ์หลายร้อยเท่า ดาราซีเควนซ์หลัก”

แนวความคิดของทรงกลม Dyson ได้รับความนิยมโดยนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Freeman Dyson ในปี 1960 เพื่อแก้ปัญหาการใช้พลังงานเกินความสามารถของดาวเคราะห์แห่งอารยธรรม ตัวทรงกลมเองถูกสร้างขึ้นรอบๆ ดาวฤกษ์ของระบบดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ที่รวบรวมพลังงานของดาวฤกษ์จากแหล่งกำเนิด

ในงานของเขา ไดสันแนะนำว่าการแผ่รังสีอินฟราเรดของพลังงานความร้อนสามารถปล่อยออกมาได้ในระหว่างการจับและการเปลี่ยนแปลงของพลังงานดาวโดยโครงสร้างไดสัน ซึ่งในทางสมมุติฐานอาจหักหลังการมีอยู่ของโครงสร้างสมมุติฐานเหล่านี้ ลายเซ็นอินฟราเรดนี้ หากเราสามารถตรวจจับได้ จะทำให้เราสามารถตรวจจับอารยธรรมต่างดาวได้

นำโดยนักดาราศาสตร์ Tiger Yu-Yang Xiao จากมหาวิทยาลัยแห่งชาติ Qing Hua ในไต้หวัน ทีมนักวิจัยได้ก้าวไปอีกขั้น จะเกิดอะไรขึ้นถ้าทรงกลม Dyson (หรือวงแหวน Dyson หรือฝูง Dyson) อยู่รอบหลุมดำ สิ่งนี้จะได้ผลหรือไม่ และเราจะพบอะไรจากที่นี่บนโลกใบนี้

สิ่งเดียวที่รู้คือหลุมดำคือสนามโน้มถ่วงอันทรงพลังซึ่งดูดซับทุกสิ่งที่เข้ามาใกล้และไม่ปล่อยกลับ (ซึ่งเราสามารถตรวจจับได้)

ดังนั้น คุณอาจสงสัยว่าจะเรียนรู้บางสิ่งจากสัตว์ประหลาดตัวนี้ได้อย่างไร ปรากฎว่าในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงรอบหลุมดำ มีกระบวนการหลายอย่างที่สามารถดึงพลังงานออกมาได้

ในรายงานของพวกเขา ทีมงานพิจารณากระบวนการดังกล่าวจำนวนหนึ่ง: ดิสก์สะสมของวัสดุที่โคจรรอบหลุมดำซึ่งถูกทำให้ร้อนโดยแรงเสียดทานถึงหลายล้านองศา รังสีฮอว์คิง รังสีวัตถุดำตามทฤษฎีที่ปล่อยออกมาจากหลุมดำ เสนอโดยสตีเฟน ฮอว์คิง

ปรากฏการณ์สำคัญอื่นๆ ที่อาจมีส่วนทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นเป็นทรงกลม โคโรนาของพลาสมาที่มีสนามแม่เหล็กระหว่างขอบด้านในของจานเพิ่มกำลังและขอบฟ้าเหตุการณ์ และไอพ่นถูกปล่อยออกด้วยความเร็วเชิงสัมพัทธภาพจากขั้วของหลุมดำที่ทำงานอยู่

จากแบบจำลองของหลุมดำซึ่งมีมวล 5, 20 และ 4 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ (นี่คือมวลของราศีธนู A * หลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางทางช้างเผือก) เซียวและเพื่อนร่วมงานสามารถ เพื่อตรวจสอบว่าทรงกลมของดาวเทียมสามารถรวบรวมพลังงานจากกระบวนการเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

นักวิจัยเขียนว่า "ความส่องสว่างสูงสุดสามารถรวบรวมได้จากจานเพิ่มมวล ซึ่งสูงถึง 100,000 เท่าของความสว่างของดวงอาทิตย์ ซึ่งเพียงพอต่อการดำรงไว้ซึ่งอารยธรรม Type II"

“ยิ่งไปกว่านั้น หากทรงกลม Dyson รวบรวมไม่เพียงแต่การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ยังรวมถึงพลังงานประเภทอื่นๆ (เช่น พลังงานจลน์) จากเครื่องบินเจ็ต พลังงานที่รวบรวมได้ทั้งหมดจะมากกว่าห้าเท่า”

นักวิจัยพบว่าโครงสร้างดังกล่าวสามารถพบได้ในหลายความยาวคลื่น โดยทรงกลม Dyson ที่ร้อนกว่าจะมองเห็นได้ชัดเจนขึ้นในรังสีอัลตราไวโอเลตและที่เย็นกว่าในอินฟราเรด ตามที่ไดสันทำนายไว้

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากหลุมดำที่แอคทีฟนั้นปล่อยรังสีออกมาเป็นจำนวนมากในช่วงความยาวคลื่นทั้งสองนี้ การตรวจจับ Dyson ส่วนเกินอาจพูดได้ง่ายกว่าที่ทำ

ทีมงานคาดการณ์ว่าการวัดอื่นๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงของแสงเมื่อหลุมดำได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงของทรงกลมเล็กน้อย สามารถช่วยเปิดเผยว่าโครงสร้างเหล่านี้อาจซ่อนตัวอยู่ที่ใด

การศึกษานี้ตีพิมพ์ในประกาศรายเดือนของ Royal Astronomical Society