不只围绕恒星,先进文明能利用戴森球收集黑洞能量

如果宇宙中存在其他技术比地球还要先进的种族,则他们利用的能量可能远超我们想象。物理学家弗里曼·戴森生前曾提出戴森球(Dyson sphere)这种包围母恒星以提取恒星能量的巨大球形结构,现在清华大学团队新研究进一步指出,高等外星文明可以将类似戴森球的结构放在黑洞周围稳定轨道上,并利用类似太阳能电池板的对象收集X射线能量。

一个高等文明如果某天进步到有能力踏出自家星系,则他们对能量的需求势必大到动起母恒星脑筋,而戴森球就是一种能够拦截和收集母恒星能量的假想轨道结构,由大量太阳能收集器或独立环绕恒星轨道的卫星云构成,变体有戴森云、戴森壳、戴森泡等。

然而这已是极限了吗?我们都知道宇宙中最极端能量来源是黑洞,而包含清华大学天文研究所硕士生萧给扬在内的研究团队,便开始思考高等文明是否有可能制造出围绕恒星黑洞、类似戴森球的能量收集结构。

当物质往黑洞落入时会形成吸积盘,盘中气体尘埃因相互碰撞摩擦加热可能达数百万度,因此产生X射线、巨大的能量束从黑洞两极射出,估计黑洞辐射能量是太阳这种恒星的10万倍;同时,恒星黑洞压缩在一个比恒星还要小的空间,比起包围恒星,包围黑洞所需材料更少,研究人员认为,先进外星文明或许可以将大型卫星放置在围绕黑洞的稳定轨道上,然后利用类似太阳能电池板的对象收集X射线能量。

戴森球可以在黑洞周围收集6种不同能量来源,包括无所不在的宇宙微波背景辐射(无论戴森球体放在哪里都会被这种辐射洗涤)、霍金辐射、吸积盘、邦迪吸积(Bondi Accretion)、冕区(corona)、相对论喷流等,其中一些能量非常高,但吸积盘能量在位能捕捉方面更恰当,且光是一个恒星黑洞,吸积盘本身就能提供主序星输出的数百倍能量。

清华大学物理系教授后藤友嗣补充道,先进文明如果再更高科技些,也可能在黑洞周围建造一个环状结构或平台,就像戴森壳一样,只是这种结构如今的我们无法想象。

当这种人造结构捕捉并转换能量时会发布红外辐射,假如真的有黑洞周围存在戴森球,那么NASA的广域红外线巡天探测卫星(WISE)、泛星计划等探测器的数据库中可能已经存在记录,清华大学团队正在开发搜索出数据库存在戴森球体的算法。

如今望远镜收集的数据已非常多,若再扫描同地区检查是否有热量从意想不到的地方发出,应该会很有趣。新论文发布在《皇家天文学会月报》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。

(首图来源:Kevin Gill from Los Angeles, CA, United States,CC BY 2.0, via Wikimedia Commons)

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