يمكن للحضارات المتقدمة أن تستخدم كرات دايسون لجمع الطاقة من الثقوب السوداء. وإليك كيف يمكننا اكتشافها

الثقوب السوداء هي أكثر من مجرد أجسام ضخمة تبتلع كل شيء من حولها - فهي أيضًا واحدة من أكبر مصادر الطاقة وأكثرها استقرارًا في الكون. وهذا من شأنه أن يجعلها لا تقدر بثمن بالنسبة لنوع الحضارة التي تحتاج إلى كميات هائلة من القوة ، مثل النوع الثاني حضارة كارداشيف . ولكن لتسخير كل هذه القوة ، سيتعين على الحضارة تطويق الثقب الأسود بأكمله بشيء يمكنه التقاط القوة التي ينبعث منها.

أحد الحلول المحتملة هو أ مجال دايسون - نوع من المشاريع الهندسية الضخمة النجمية التي تغلف نجمًا كاملاً (أو ، في هذه الحالة ، ثقب أسود) في غلاف اصطناعي يلتقط كل الطاقة التي يصدرها الجسم في مركزه. ولكن حتى لو كان قادرًا على التقاط كل الطاقة التي يصدرها الثقب الأسود ، فإن الكرة نفسها ستظل تعاني من فقدان الحرارة. وأن فقدان الحرارة هذا سيجعلها مرئية لنا ، وفقًا لبحث جديد نشره فريق دولي بقيادة باحثين في جامعة تسينغ هوا الوطنية في تايوان.

من الواضح أنه لم يتم اكتشاف مثل هذا الهيكل حتى الآن. ومع ذلك ، تثبت الورقة أنه من الممكن القيام بذلك ، على الرغم من عدم وجود ضوء مرئي يتجاوز سطح الكرة وسمعة الثقب الأسود لكونه مغاسل للضوء بدلاً من مصادر الضوء. لفهم كيفية اكتشاف مثل هذا النظام ، أولاً ، سيكون من المفيد فهم ما سيتم تصميم هذا النظام للقيام به.

يدرس المؤلفون ستة مصادر مختلفة للطاقة يمكن أن تجمعها كرة دايسون المحتملة حول الثقب الأسود. هم موجودون في كل مكان الخلفية الكونية الميكروويف الإشعاع (الذي يغسل الكرة بغض النظر عن مكان وضعها) ، الثقب الأسود إشعاع هوكينغ ، قرصه التراكمي ، الخاص به تراكم بوندي وهالته و الطائرات النسبية .

صورة مركبة لـ Centaurus A ، الثقب الأسود الهائل في مركز مجرتنا ، والتي تُظهر النفاثات الناشئة مع إشعاع غاما المرتبط بها.
© ESO / WFI (بصري) ؛ MPIfR / ESO / APEX / A. Weiss et al. (أقل من ملليمتر) ؛ NASA / CXC / CfA / R.Kraft et al. (الأشعة السينية) ، هـ. التعاون (جاما)

بعض مصادر الطاقة هذه ذات طاقة عالية أكثر من غيرها ، حيث تقود الطاقة من قرص التراكم للثقب الأسود الحزمة من حيث التقاط الطاقة الكامنة. تتطلب الأنواع الأخرى من الطاقة تحديات هندسية مختلفة تمامًا ، مثل التقاط الطاقة الحركية للنفاثات النسبية التي تنطلق من أقطاب الثقب الأسود. من الواضح أن الحجم يلعب دورًا كبيرًا في مقدار الطاقة التي تنبعث منها هذه الثقوب السوداء. يركز المؤلفون بشكل أساسي على الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية كنقطة جيدة للمقارنة مع مصادر الطاقة المحتملة الأخرى. في هذا الحجم ، سيوفر قرص التراكم وحده مئات المرات من الطاقة الناتجة من نجم التسلسل الرئيسي.

سيكون من المستحيل بناء كرة دايسون حول أي جسم بهذا الحجم باستخدام المواد الحالية المعروفة. لكن نوع الحضارة الذي قد يكون مهتمًا بمواجهة مثل هذا التحدي الهندسي سيكون على الأرجح يحتوي على مواد أقوى بكثير مما لدينا اليوم. بدلاً من ذلك ، يمكنهم العمل مع المواد المعروفة لإنشاء Dyson Swarm أو Dyson Bubble ، والتي لا تتطلب قدرًا كبيرًا من القوة المادية ولكنها تفقد بعض الطاقة التي قد تلتقطها كرة كاملة ، وتضيف طبقات متعددة من التعقيد عند تنسيق المسارات المدارية وعوامل أخرى. يجب أن يكون أي هيكل من هذا القبيل خارج قرص التراكم للحصول على الفائدة الكاملة من الطاقة التي يبثها الثقب الأسود.

فيديو يوتا حول الكشف عن أسراب دايسون

حتى كرة واحدة حول ثقب أسود واحد ذي كتلة نجمية ستكون كافية لدفع أي حضارة أوجدتها إلى منطقة النوع الثاني ، مما يمنحها مستوى من خرج الطاقة لا يمكن تصوره مع التكنولوجيا الحالية. ولكن حتى مثل هذه الحضارة القوية على الأرجح لن تكون قادرة على ثني قوانين الفيزياء. بغض النظر عن مستوى الطاقة ، سيتم فقد بعضها بسبب الحرارة.

بالنسبة لعلماء الفلك ، فإن الحرارة هي ببساطة شكل آخر من أشكال الضوء - الأشعة تحت الحمراء ، على وجه الدقة. ووفقًا للباحثين ، فإن الحرارة المنبعثة من كرة دايسون حول ثقب أسود يجب أن تكون قابلة للاكتشاف بواسطة مجموعة التلسكوبات الحالية ، مثل مستكشف مسح الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع و ال مسح سلون الرقمي للسماء ، لمسافة حوالي 10 كيلوبتات على الأقل. هذا حوالي 1/3 من المسافة عبر مجرة ​​درب التبانة بأكملها. بغض النظر عن مدى قربها ، فإنها لن تظهر مثل النجوم التقليدية ولكن يمكن اكتشافها باستخدام طريقة السرعة الشعاعية المستخدمة بشكل شائع للعثور على الكواكب الخارجية.

مسح سلون الرقمي للسماء ، أحد التلسكوبات التي يمكنها العثور على كرة دايسون المحتملة حول ثقب أسود.
الائتمان: فريق SDSS ، خدمات الوسائط المرئية Fermilab

في حين أن هذا العمل النظري مفيد ، فمن المؤكد أنه لم يكن هناك أي دليل على وجود أي هيكل من هذا القبيل حتى الآن - مفارقة فيرمي لا يزال يحمل. ولكن نظرًا لجميع البيانات التي نجمعها بالفعل هذه التلسكوبات ، فقد يكون من المثير للاهتمام مسحها مرة أخرى للتحقق مما إذا كانت هناك حرارة تنبعث من مكان لا يتوقع حدوثه. سيكون من المفيد البحث على الأقل عما يمكن أن يكون مثل هذا الاكتشاف الرائد في الأساس.

يتعلم أكثر:
arXiv - كرة دايسون حول ثقب أسود
ScienceAlert - يقول العلماء إن كرات دايسون حول الثقوب السوداء يمكن أن تكشف عن حضارات غريبة
معكوس - هل يمكن للأجانب بناء كرة دايسون حول ثقب أسود؟
نائب - يقول العلماء إن الهياكل العملاقة للثقب الأسود قد تكون مصدر قوة للحضارات الغريبة

الصورة الرئيسية:
مثال على كرة دايسون جزئية حول نجم.
الائتمان - كيفن جيل