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黑洞可为外星文明提供动力科学家黑洞ld


  几个世纪以来,人类一直凝视着外太空,想知道我们是否在宇宙中是孤独的。年,物理学家弗里曼·戴森(FreemanDyson)提出了一些很酷的天体技术,可以让我们更容易地检测到外星文明的迹象,从而改变了我们谈论外星文明的方式。

  戴森推测,如果一个外星社会的能源需求超过了其星球的供应,它可以在其宿主恒星周围建造一个被称为“戴森球”的巨型结构,以大规模利用能量。从技术上讲,这种结构不是一个球体,而是由一组能够将太阳能转化为可用能源的轨道或静止卫星组成。戴森认为,这将使我们更容易找到这样的文明,因为这个过程可能会产生废热,从而产生异常的红外信号。

  60多年过去了,现在人们所熟知的戴森球仍停留在科幻领域,而搜寻外星智慧(SETI)的手段主要还是收听来自其他世界的无线电信号。但在《皇家天文学会月刊》上发表的一篇新研究指出,科学家们应该开始寻找黑洞周围的戴森球体,以此作为外星文明的迹象——因为外星人可以围绕黑洞建造戴森球。

  什么是戴森球?

  戴森球是一种理论上的巨型结构,它围绕着一颗恒星来收集其能量输出。

  戴森提出戴森球(灵感来自年代科幻作家奥拉夫·斯台普登(OlafStapledon)小说中的“造星者”概念)是为了解决日益增长的外星文明,需要足够大的能量输出来维持其存在。他们可以通过使用基于太空的恒星能量收集群来实现这一目标。

  戴森的提议基于这样一个事实,即行星仅接收其主恒星产生的一小部分能量。太阳总能量输出的大约十亿分之一实际上到达了地球。通过创造一个基于太空的结构,外星文明可以满足能源需求,将其文明推向一个新的水平。

  一直以来,戴森球只存在于理论之中。不过在年,天文学家TabethaBoyajian在距离地球约光年的地方发现了一颗神秘暗淡的恒星“KIC”,其光度有数个非周期性小骤降,被怀疑外围可能有某种大型结构遮蔽,于是一些科学家猜测这颗恒星的光可能表明是戴森球。这个想法后来被抛弃了,转而支持恒星周围的碎片,但它引发了对这些巨型结构的搜索。

  而《星际迷航》也出现了戴森球的相关情节:USSEnterprise星舰听到的求救信号之后,前往时发现了一个巨大的戴森球体。如果我们将这个球体放置在我们自己的太阳系中,它会非常大,几乎可以延伸到金星的轨道。

  可在黑洞周围建造一个戴森球?

  来自台湾国立清华大学天文学TigerYu-YangHsiao(萧予扬)团队将这一概念向前推进了一步:如果戴森球(或戴森环或戴森群)围绕黑洞排列会怎样?它会起作用吗,我们能从地球上探测到什么?

  众所周知,黑洞是一个具有强大引力的空间区域,任何东西都无法逃脱它的影响,甚至光本身也无法逃脱。科学家认为,每个主要星系的中心都潜伏着一个黑洞。通常情况下,黑洞被认为是消费者而不是能源的生产者。然而,它们巨大的引力场可以通过几个理论过程产生能量。

  A、宇宙微波背景:电磁辐射从大爆炸遗留。

  B、霍金辐射:黑洞释放的理论辐射。

  C、吸积盘:高度电离或分子形式的气体构成的转动的气体盘。

  D、邦迪吸积物:物体周围电离气体的球形吸积物。

  E、黑洞电晕:产生X射线光的高度充电能粒子组成。

  F、相对论喷流:强大的辐射射流和粒子以接近光速的速度从黑洞中射出。

  当然,没有什么能逃脱黑洞巨大的引力,但团队考虑了事件视界之外的能量密集过程——超热物质盘在黑洞周围旋转,就像宇宙排水沟周围的水一样。团队分析了3种不同大小的黑洞,质量分别是太阳质量5倍、20倍和万倍的黑洞,他们发现一个卫星球体可以有效地从许多黑洞中吞噬能量。

  根据他们的计算,吸积盘、周围气体和黑洞喷流都可以作为可行的能源。而且团队表示,仅来自有20个太阳质量的恒星黑洞吸积盘能源,相当于围绕约10万颗恒星的戴森球制造的能源量,足以维持II型文明(卡尔达肖夫指数,目前人类文明接近但尚未达到I型文明)。

  如果利用超大质量黑洞,其所提供的能量可能还要大万倍。而这只是吸积盘利用的能量,如果戴森球不仅收集电磁辐射,还收集来自“相对论”喷流的其他类型的能量(例如动能),则收集到的总能量将大约增加五倍。

  围绕黑洞建造戴森球的挑战

  围绕一颗恒星构建一个球体听起来已经够棘手了,围绕一个黑洞来搭建戴森球的难度可想而知。

  毕竟黑洞以恒星或附近其他物体的周围物质为食,然后其中一些物质以两股强大的喷流的形式喷出。黑洞被它的事件视界包围,这个边界勾勒出黑洞的轮廓,从外面看不到任何进入黑洞的东西。如果要在黑洞的事件视界周围建造一个结构,它会不断受到下落物质的干扰,并且它必须能够承受高达摄氏度的温度。如果使用足够坚固的材料,外星文明可能会驯服黑洞,为其提供物质以产生能量并利用其力量。

  但如果存在如此先进的文明,那么当我们发现黑洞戴森球时,他们可能早已经知道我们的存在。

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