Черная дыра на орбите экзопланеты - признак цивилизации
В 1971 году английский физик-математик и лауреат Нобелевской премии Роджер Пенроуз предложил способ извлечения энергии из вращающейся черной дыры. Он утверждал, что это можно было бы сделать, создав жгут вокруг аккреционного диска черной дыры, где падающая материя ускоряется почти до скорости света, вызывая высвобождение энергии на нескольких длинах волн.
С тех пор многие исследователи предположили, что развитые цивилизации могли бы использовать этот метод (процесс Пенроуза) для усиления своей цивилизации и что это представляет собой техносигнатуру, на которую нам следует обратить внимание.
В качестве примера можно привести гипотезу трансценденции Джона М. Смарта, предлагающую решение парадокса Ферми, в которой он предположил, что развитый интеллект может мигрировать в область, окружающую черные дыры, чтобы воспользоваться доступной энергией.
Последнее предположение принадлежит профессору Гарварда Ави Лебу, который в недавней статье предположил, что развитые цивилизации могут полагаться на "Луну с черной дырой", чтобы обеспечить свою родную планету энергией на неопределенный срок. Он утверждает, что то, как эта черная дыра будет освещать планету, вокруг которой она вращается, станет потенциальным техносигналом для будущих исследований SETI.
Профессор Леб - это тот самый Фрэнк Б. Бэрд-младший - профессор естественных наук Гарвардского университета, директор Института теории и вычислений Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики (CfA), директор-основатель Инициативы по изучению черных дыр (BHI) и руководитель проекта Galileo.
Его последняя статья "Освещение планеты луной с черной дырой как технологический признак" была недавно опубликована в журнале Research Notes AAS.
В 1975 году Стивен Хокинг выдвинул теорию, что черные дыры испускают фотоны, нейтрино и некоторые более крупные частицы, которые впоследствии стали известны как "излучение Хокинга". С тех пор предложения об использовании черных дыр в качестве источника энергии обычно разделяются на два лагеря.
С одной стороны, существует возможность использовать угловой момент их аккреционных дисков ("процесс Пенроуза") или улавливать тепло и энергию, генерируемые их сверхскоростными струями (возможно, в форме сферы Дайсона). С другой стороны, существует возможность подачи вещества в черную дыру и использования получающегося излучения Хокинга.
В своей статье Леб предлагает, как развитая цивилизация могла бы использовать последний процесс, создав черную дыру, которая вращалась бы вокруг ее родной планеты. Эта черная дыра была бы очень маленькой и весила бы всего сто тысяч тонн (1011 г).
Если бы эту черную дыру не остановить, она испарилась бы всего за полтора года в результате испускания излучения Хокинга. Но, как сообщил Леб в интервью Universe Today по электронной почте, его можно поддерживать, накапливая на нем относительно небольшое количество вещества (2,2 кг; 4,85 фунта) в секунду. В обмен это обеспечило бы бесконечный запас энергии:
"Эта система с черной дырой - самый эффективный двигатель, о котором я когда-либо думал. Топливо преобразуется в энергию с идеальной эффективностью в 100%, потому что масса, попадающая в черную дыру, в конечном итоге выходит в виде излучения Хокинга. Я не видел, чтобы эта идея обсуждалась раньше, и испытал "момент Эврики", когда осознал ее несколько недель назад. Единственный другой метод преобразования массы в излучение со 100% эффективностью - это аннигиляция вещества и антивещества."
Как указывает Леб, необходимое количество антивещества превосходит все, что человечество может достичь в настоящее время. С 1995 года коллайдерам частиц в ЦЕРНе удалось произвести менее 10 нанограммов антивещества, чего достаточно для питания 60-ваттной лампочки в течение четырех часов. Для сравнения, предложенная Лебом черная дыра массой 1011 г могла бы непрерывно выдавать 40 квадриллионов (4·1015) Ватт.
"Глобальное потребление энергии составляет несколько терраватт, что в десять тысяч раз меньше, чем мощность этой черной дыры", - добавил Леб. "Другим преимуществом этого двигателя для черной дыры является то, что он может использовать любую форму материи в качестве топлива. Это может быть мусор. Нет лучшего способа переработать мусор, чем преобразовать его в чистую энергию со 100% эффективностью".
Еще одно преимущество заключается в том, что черная дыра может использовать в качестве топлива любую форму материи, включая любые отходы, производимые цивилизацией. В этом отношении двигатель для черной дыры решил бы проблемы с мусором в высокоразвитой цивилизации, обеспечив взамен неисчерпаемый запас энергии.
Во всем мире люди ежегодно производят примерно 1,92 миллиарда метрических тонн (2,12 тонны в США) отходов, которые оказывают серьезное воздействие на окружающую среду. Этого было бы достаточно, чтобы питать двигатель черной дыры весом 1011 г в течение более чем 437 миллионов лет.
Что касается того, как можно было бы совершить такой подвиг, Леб ссылается на предыдущую статью, в которой он выдвинул теорию о том, что достаточно развитая цивилизация могла бы создать "детскую вселенную" с помощью квантового туннелирования. В то время как такой подвиг был бы достижим только цивилизацией III типа (или более продвинутой), механизм создания черных дыр был бы намного проще и, возможно, мог бы быть создан цивилизацией II типа.
"Это большая проблема. Хорошая новость заключается в том, что создать такую черную дыру гораздо проще, чем зарождающуюся вселенную. Но любая производственная линия черной дыры массой 1011 г требует сжатия вещества или излучения до плотности, которая на 60 порядков превышает плотность твердого железа. Плотность атомных ядер или нейтронных звезд всего на 15 порядков превышает плотность твердого тела. Этого удалось достичь при плотности космического излучения менее чем через фемтосекунду после Большого взрыва".
Этому была посвящена другая недавно написанная статья Леба, в которой он утверждал, что, основываясь на общей теории относительности, черные дыры могут быть созданы из света. Но что самое интересное в этом предполагаемом двигателе для черных дыр, так это то, что его можно было бы обнаружить на расстоянии световых лет, что делает его жизнеспособным техносигналом, указывающим на существование развитой цивилизации.
Как и многие предполагаемые техносигнатуры, в частности сферы Дайсона и другие мегаструктуры, существование двигателя черной дыры является спекулятивным и теоретическим. Но, как однажды сказал сам Фримен Дайсон, что бы мы ни придумали (и если физика верна), достаточно развитая цивилизация, возможно, уже была создана. Сказал Леб:
"Двигатель черной дыры может быть обнаружен как каменистая планета-изгой, которая освещается луной, излучающей гамма-излучение, и у которой нет спутника звездной массы. Если мы когда-нибудь найдем доказательства существования такого двигателя, нам нужно будет рассмотреть возможность того, что источник был создан или пойман в ловушку как первичная черная дыра высокоразвитой технологической цивилизацией. Нет лучшего признака технологических инноваций, чем создание печи из искривления пространства-времени в виде мини-черной дыры".
