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太空:先進的外星文明可以從黑洞中獲取能量

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一項研究提出,為了滿足其巨大的能量需求,先進的外星文明可能會在黑洞周圍建造能量收集巨型結構。

雖然黑洞因擁有如此強大的引力而臭名昭著,以至於連光都無法逃脫它們,但它們也以多種不同的方式產生能量。

台灣國立清華大學的研究人員探索了這些能源中的任何一種在理論上是否可以用來為文明提供動力。

三者提供了足夠的輻射以維持生命——周圍的氣體雲、盤旋入洞的物質盤以及沿旋轉軸噴出的強烈噴流。

這些可以使用所謂的“戴森球”來捕獲,最初被認為是一種理論上的方法,可以更好地從像我們的太陽這樣的恆星中捕獲能量。

然而,該團隊計算得出,黑洞可以提供與 100,000 至 100,000,000 個太陽的總輸出量一樣多的能量——但全部來自一個單一的宇宙體。

如果戴森球存在,它們會發出我們可以檢測到的特徵信號,這要歸功於它們將能量轉化為可用形式時產生的廢熱。

事實上,傳統的戴森球——那些圍繞太陽的球——長期以來一直是尋找外星生命的目標。 然而,迄今為止,還沒有發現任何東西。

一項研究提出,為了滿足其巨大的能量需求,先進的外星文明可能會在黑洞周圍建造能量收集巨型結構

一項研究提出,為了滿足其巨大的能量需求,先進的外星文明可能會在黑洞周圍建造能量收集巨型結構

來自黑洞的能量可以使用所謂的“戴森球”來捕獲,它最初被認為是一種更好地從像我們的太陽這樣的恆星中捕獲能量的理論方法(如這位藝術家的印像中所描繪的)。 儘管有它們的名字,但它們不會是一個剛性球體——因為這不可能圍繞恆星或黑洞建造——但很可能由環繞它們的宿主的衛星網絡組成

來自黑洞的能量可以使用所謂的“戴森球”來捕獲,它最初被認為是一種更好地從像我們的太陽這樣的恆星中捕獲能量的理論方法(如這位藝術家的印像中所描繪的)。 儘管有它們的名字,但它們不會是一個剛性球體——因為這不可能圍繞恆星或黑洞建造——但很可能由環繞它們的宿主的衛星網絡組成

戴森球體

戴森球是理論上的巨型結構,正如最初設想的那樣,它們可能圍繞恆星建造,以更好地利用它們的能量。

儘管有它們的名字,但由於壓力和引力,在恆星或黑洞周圍不可能建立一個剛性球體。

相反,它們通常被想像為由一個衛星網絡組成,這些衛星網絡以環形、球形或群狀排列環繞著它們的宿主。

人類目前還沒有能力建造戴森球——但有朝一日可能會。

事實上,早在 1960 年推廣它們的人——英裔美國物理學家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)就認為,一旦他們的能源需求超過了他們自己的恆星所提供的能量,任何先進文明的建設都需要它們。

各種尋找外星生命的努力都在尋找戴森球的跡象,但迄今為止還沒有發現。

這項研究是由國立清華大學的天文學家蕭虎和他的同事進行的。

‘黑洞可能是一個有前途的來源 [of energy] 並且比從主序星上收穫更有效,”研究人員在他們的論文中寫道。

“最大的光度可以從吸積盤中收集,達到太陽光度的 100,000 倍,足以維持 II 型文明。”

研究人員解釋說,II型文明是一種能量需求與恆星系統總輸出相匹配的文明。

此外,該團隊表示,如果一個文明能夠圍繞一個“超大質量”黑洞(如銀河系中心的黑洞)建造一個戴森球——它的質量約為太陽質量的 400 萬倍——那麼能量供應可能會更大仍然。

事實上,我們銀河系的超大質量黑洞人馬座 A* 將能夠提供比大約 100,000,000 個太陽更多的能量。

鑑於此,這些巨星可能會受到所謂的“III 型”文明的追捧,它們的能量需求將等於一個星系的​​總輸出量。

該團隊的計算還考慮了黑洞可以用作能源的其他可能機制。

其中一個涉及捕獲已故英國物理學家斯蒂芬霍金首次預測的一種輻射形式,它實際上從黑洞的核心中移除能量——而不僅僅是它周圍的能量。

根據他的理論,奇怪的量子效應會導致成對的粒子和反粒子在太空​​中突然出現,然後迅速相互抵消並再次消失,因此它們通常不會留下任何痕跡。

然而,人們相信,如果這樣的“虛擬粒子”出現在足夠接近黑洞的視界——這是無法返回的點——一個粒子可能會落入黑洞,而另一個粒子則以“霍金輻射”的形式逃逸。 ‘。

(與此同時,負能量的伙伴波也會進入黑洞,從而導致它失去質量。據信,這解釋了黑洞如何隨著時間的推移緩慢“蒸發”或收縮。)

人類目前沒有能力建造任何形式的戴森球——但有朝一日可能會。 事實上,早在 1960 年推廣它們的人——英裔美國物理學家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)就認為,一旦他們的能源需求超過了他們自己的恆星所提供的能量,任何先進文明的建設都需要它們。

人類目前沒有能力建造任何形式的戴森球——但有朝一日可能會。 事實上,早在 1960 年推廣它們的人——英裔美國物理學家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)就認為,一旦他們的能源需求超過了他們自己的恆星所提供的能量,任何先進文明的建設都需要它們。

研究人員探索的另一個想法是將戴森球的想法徹底顛覆的概念——實際上是字面意思。

“逆戴森球”不是從它所包圍的物體中捕獲能量,而是從宇宙微波背景中捕獲能量——宇宙大爆炸後不久遺留下來的無處不在的輻射。

一個黑洞——與“熱”微波背景相比相對涼爽——將作為廢物能量的接收器,允許“逆戴森球”利用輻射。

然而,研究小組得出結論,這兩種能量來源——霍金輻射或宇宙微波背景——都不足以使捆綁利用它們變得有價值。

該研究的全部結果發表在《皇家天文學會月刊》雜誌上。

黑洞的引力如此之大,連光都逃不掉

黑洞如此密集,它們的引力如此之強,以至於任何形式的輻射都無法逃脫它們——甚至光也無法逃脫。

它們充當強烈的重力源,將周圍的灰塵和氣體吸走。 他們強烈的引力被認為是星系中的恆星繞著運行的軌道。

它們是如何形成的仍然知之甚少。 天文學家認為,當一團比太陽大 10 萬倍的氣體雲坍縮成黑洞時,它們可能會形成。

許多這些黑洞種子隨後合併形成更大的超大質量黑洞,這些黑洞位於每個已知大質量星系的中心。

或者,超大質量黑洞種子可能來自一顆質量約為太陽質量 100 倍的巨星,在耗盡燃料並坍縮後最終形成黑洞。

當這些巨星死亡時,它們也會變成“超新星”,這是一次巨大的爆炸,將恆星外層的物質排出到深空。



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