Fortgeschrittene Zivilisationen können Dyson-Bälle verwenden, um unvorstellbare Energie aus Schwarzen Löchern zu sammeln

Eine mögliche Lösung ist a Dyson-Ball – eine Art massives stellares Engineering-Projekt, das einen ganzen Stern (oder in diesem Fall a Schwarzes Loch) in einer künstlichen Hülle, die die gesamte vom Körper abgegebene Energie in ihrer Mitte einfängt. Aber selbst wenn er die gesamte Energie, die das Schwarze Loch aussendet, einfangen könnte, würde der Ball selbst immer noch Wärmeverluste erleiden. Und dass dieser Wärmeverlust es für uns sichtbar machen wird, zeigen neue Forschungsergebnisse, die von einem internationalen Team unter der Leitung von Forschern der National Tsing Hua University in Taiwan veröffentlicht wurden.

Offensichtlich wurde eine solche Struktur noch nicht entdeckt. Das Papier beweist jedoch, dass dies möglich ist, trotz des Fehlens von sichtbarem Licht jenseits der Oberfläche der Kugel und des Rufs des Schwarzen Lochs, eher Lichtsenken als Lichtquellen zu sein. Um zu verstehen, wie ein solches System erkannt werden kann, wäre es zunächst hilfreich zu verstehen, wofür ein solches System ausgelegt wäre.

Die Autoren untersuchen sechs verschiedene Energiequellen, die eine potenzielle Dyson-Kugel um ein Schwarzes Loch sammeln könnte. Sie sind die allgegenwärtige kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (die den Ball wegspülen würde, egal wo er liegt), die Hawking-Strahlung des Schwarzen Lochs, seine Akkretionsscheibe, die Bondi-Akkretion, seine Korona und seine relativistischen Jets.

Zusammengesetztes Bild von Centaurus A, das Jets zeigt, die aus dem zentralen Schwarzen Loch der Galaxie austreten, zusammen mit begleitender Gammastrahlung. Bildnachweis: © ESO/WFI (visuell); MPIfR / ESO / APEX / A. Weiss et al. (weniger als ein Millimeter); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (Röntgen), HESS-Kollaboration (Gamma)

Einige dieser Energiequellen sind stärker als andere, wobei Energie von der Akkretionsscheibe des Schwarzen Lochs den Strahl in Bezug auf die Einfangung potenzieller Energie antreibt. Andere Energiearten erfordern ganz andere technische Herausforderungen, wie zum Beispiel das Einfangen der kinetischen Energie relativistischer Jets, die aus den Polen des Schwarzen Lochs austreten. Anscheinend spielt die Größe eine große Rolle dabei, wie viel Energie diese Schwarzen Löcher emittieren. Die Autoren konzentrieren sich hauptsächlich auf Schwarze Löcher mit stellarer Masse als guten Vergleichspunkt mit anderen potentiellen Energiequellen. Bei dieser Größe würde allein die Akkretionsscheibe das Hundertfache der Energieleistung eines Hauptreihensterns liefern.

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Es wäre unmöglich, mit vorhandenen Materialien eine Dyson-Kugel um ein Objekt dieser Größe zu bauen. Aber die Art von Zivilisation, die daran interessiert wäre, eine solche technische Herausforderung anzunehmen, würde wahrscheinlich viel stärkere Materialien enthalten als wir heute haben. Alternativ können sie mit bekannten Materialien arbeiten, um den Dyson-Schwarm oder die Dyson-Blase zu erzeugen, die nicht viel körperliche Kraft erfordern, aber einen Teil der Energie verlieren, die ein voller Ball einfangen könnte, mehrere Ebenen der Komplexität bei der Koordination von Umlaufbahnen hinzufügen und andere Faktoren. Jede solche Struktur muss sich außerhalb der Akkretionsscheibe befinden, um die Energie, die das Schwarze Loch emittiert, voll auszunutzen.

Selbst eine einzelne Kugel um ein einzelnes Schwarzes Loch mit stellarer Masse würde ausreichen, um jede Zivilisation, die es geschaffen hat, in die Typ-II-Region zu drängen, was ihr eine Energieleistung verleihen würde, die mit der aktuellen Technologie unvorstellbar ist. Aber selbst eine so mächtige Zivilisation wäre höchstwahrscheinlich nicht in der Lage, die Gesetze der Physik zu beugen. Unabhängig vom Energieniveau gehen einige durch Wärme verloren.

Für Astronomen ist Wärme einfach eine andere Form von Licht – Infrarotstrahlung, um genau zu sein. Den Forschern zufolge sollte die von der Dyson-Kugel um das Schwarze Loch emittierte Wärme von unseren aktuellen Teleskopen, wie dem Wide-field Infrared Survey Explorer und dem Sloan Digital Sky Survey, bis zu einer Entfernung von mindestens 10 . nachgewiesen werden können Kilobit pro Sekunde. . Das ist etwa 1/3 der Distanz über das Ganze Milchstraße. Egal wie nah sie sind, sie erscheinen nicht wie herkömmliche Sterne, sondern können mit der Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckt werden, die üblicherweise zum Auffinden von Exoplaneten verwendet wird.

Sloan Digital Sky Survey

Der Sloan Digital Sky Survey, eines der Teleskope, das eine potenzielle Dyson-Kugel um ein Schwarzes Loch herum finden kann. Quelle: SDSS-Team, Fermilab Visual Media Services

Obwohl diese theoretische Arbeit nützlich ist, gab es sicherlich noch keine Beweise für eine solche Struktur – das Fermi-Paradox bleibt bestehen. Aber angesichts all der Daten, die wir bereits mit diesen Teleskopen sammeln, könnte es interessant sein, sie noch einmal zu durchsuchen, um zu überprüfen, ob Wärme von dort kommt, wo sie nicht erwartet würde. Es wäre nützlich, zumindest zu erforschen, was eine so bahnbrechende Entdeckung überhaupt sein könnte.

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Ursprünglich veröffentlicht in Universum heute.

Referenz: „Dyson’s Ball Around a Black Hole“ von Tiger Yu, Yang Hsiao, Tomotsugu Goto, Tetsuya Hashimoto, Daryl Jo D. .- W. Wu, Simon C.; Ho und Ting-Yi Lu, 29. Juni 2021, hier erhältlich. Astrophysik > Hochenergetische astrophysikalische Phänomene.
arXiv: 2106.15181

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