Одне з найбільших питань сучасної науки: чи ми самотні у Всесвіті? Це викликає інші питання: якби інопланетяни були десь поблизу, як би виглядала їхня технологія? І, відповідно, як би ми могли її виявити?
Нове дослідження дало деякі відповіді на ці питання - принаймні, якщо розглянута технологія являє собою тип збирача енергії, званого сферою Дайсона, який збирає енергію біля чорної діри.
«У нашому дослідженні ми розглядаємо джерело енергії добре розвиненої цивілізації Типу II або Типу III. Їм потрібне більш потужне джерело енергії, ніж їх власне Сонце», - пишуть дослідники у своїй статті.
"Аккреційний диск, корона і релятивістські джети можуть бути потенційними електростанціями для цивілізації II типу. Наші результати показують, що для чорної діри зоряної маси навіть при низькому коефіцієнті Еддінгтона акреційний диск може дати в сотні разів більше енергії, ніж зірка головної послідовності ".
Концепція сфери Дайсона була популяризована фізиком-теоретиком Фріменом Дайсоном у 1960-х роках як вирішення проблеми енергоспоживання, що перевищує можливості рідної планети цивілізації. Сама сфера побудована навколо зірки-господаря планетної системи - це мегаструктура, яка збирає енергію зірки.
У статті Дайсона передбачалося, що інфрачервоні випромінювання теплової енергії можуть вислизати, оскільки структура Дайсона захоплює і перетворює зоряну енергію, що в принципі може видавати наявність цих гіпотетичних структур. Така інфрачервона сигнатура, якби ми могли її виявити, дозволила б нам зосередитися на інопланетних цивілізаціях.
Під керівництвом астронома Тайгера Ю-Янга Сяо з Національного університету Тайваню група вчених просунула цю концепцію на крок вперед. Що, якби сфера Дайсона розташовувалася навколо чорної діри? Чи буде це працювати і що ми зможемо виявити звідси, на Землі?
Перш за все чорні діри відомі своїм потужним гравітаційним полем, яке поглинає все, що підходить досить близько, і не випускає його знову (що ми можемо виявити).
Логічно задатися питанням, як можна отримати що-небудь від такого об'єкта. Як з'ясовується, в екстремальному середовищі навколо чорної діри відбувається ряд процесів, з яких, можливо, може бути отримана енергія.
У своїй статті група розглядає низку таких процесів: акреційний диск з матеріалу, що обертається навколо чорної діри, перегрітий тертям до мільйонів градусів; Випромінювання Гокінга - теоретичне випромінювання чорного тіла, що випускається чорними дірами, запропоноване Стівеном Гокінгом.
Інші потенційно важливі явища, які можуть внести свій внесок, включають сферичну аккрецію, корону спробованої плазми між внутрішнім краєм акреційного диска і горизонтом подій і джети, що запускаються з релятивістськими швидкостями з полюсів активних чорних дір.
Ґрунтуючись на моделях чорних дір, які в 5, 20 і 4 мільйони разів перевищують масу Сонця (маса Стрільця A *, надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху), вчені змогли визначити, що сфера супутників зможе ефективно використовувати енергію деяких з цих процесів.
«Найбільша світність може бути отримана від акреційного диска, який в 100000 разів перевищує світність Сонця, що достатньо для підтримки цивілізації типу II», - пишуть дослідники.
«Більше того, якщо сфера Дайсона збирає не тільки електромагнітне випромінювання, але й інші типи енергії (наприклад, кінетичну енергію) від джетів, загальна зібрана енергія буде приблизно в п'ять разів більшою».
Дослідники з'ясували, що такі структури будуть виявлятися на різних довжинах хвиль, причому більш гарячі сфери Дайсона більш помітні в ультрафіолетовому діапазоні, а більш холодні сфери Дайсона будуть видні в інфрачервоному діапазоні, як і передбачав сам Фрімен Дайсон.
Однак, враховуючи, що активні чорні діри вже випускають багато випромінювання в обох цих діапазонах довжин хвиль, легше сказати, ніж зробити виявлення надлишку Дайсона.
Вчені припускають, що виконання інших вимірювань, таких як зміна світла, оскільки на чорну діру незначно впливає гравітація сфери, може допомогти виявити, де подібні структури можуть ховатися.
Дослідження було опубліковано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.