26 септември 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Можем да потърсим сфери на Дайсън около черни дупки (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 31 август 2021 в 00:01 39001

Черните дупки са нещо повече от масивни обекти, които поглъщат всичко около себе си - те също така са и един от най-мощните и стабилни източници на енергия във Вселената.

Това би ги направило безценни за типа цивилизация, която се нуждае от огромни количества енергия, като например цивилизация от Кардашевия тип II*.

Но за да използва цялата тази енергия, цивилизацията ще трябва да обгради цялата черна дупка с нещо, което би могло да улови енергията, която излъчва.

Едно потенциално решение би било сфера на Дайсън - вид звезден мега инженерен проект, който капсулира цяла звезда (или в случая черна дупка ) в изкуствена обвивка, която улавя цялата енергия, която обектът в центъра излъчва. Но дори и да можеше да улови цялата енергия, която черната дупка излъчва, самата сфера все пак ще страда от загуба на топлина. И тази загуба на топлина би я направила видима за нас според ново изследване, публикувано от международен екип, ръководен от изследователи от Националния университет Tsing Hua в Тайван.

* Според руския астрофизик, академик Николай Кардашев, цивилизациите преминават в развитието си през три етапа:

  1. Цивилизациите от тип I използват енергията на родната си планета,
  2. Цивилизациите от тип II - енергията на своята звезда (в нашия случай - Слънцето),
  3. Цивилизациите от тип III ще използват енергията вече на много звезди от своята галактика. Предполага се, че те ще постигнат това чрез "сфери на Дайсън". като значителна част от енергията неизбежно би изтекла в космоса под формата на инфрачервено излъчване.

Очевидно такава структура все още не е открита. Все пак, статията доказва, че е възможно да се направи това, въпреки че видима светлина не прониква през повърхността на сферата, а за черната дупка се знае, че поглъща светлината, а не източниците на светлината. За да разберем как бихме могли открием такава система, първо би било полезно да разберем за какво би била предназначена такава система.

Авторите изследват шест различни източника на енергия, които потенциална сфера на Дайсън може да събере около черна дупка. Те са вездесъщото космическо микровълново фоново лъчение (което би раззмило сферата, независимо къде е поставена), лъчението на Хокинг на черната дупка, акреционния диск, акрецията на Бонди, короната и нейните релативистични джетове (струи).

Комбинирано изображение на Кентавър А, показващо струите, излизащи от централната черна дупка на галактиката, заедно със свързаната гама радиация. Кредит: ESO/WFI (Optical); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimetre); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (X-ray), H.E.S.S. collaboration (Gamma)

Някои от тези енергийни източници са много по-мощни от други, като енергията от акреционния диск на черната дупка е начело от гледна точка на потенциалното улавяне на енергия. Другите видове енергия биха изисквали напълно различни инженерни задачи като улавяне на кинетичната енергия на релативистичните струи, които се изстрелват от полюсите на черната дупка. Размерът очевидно има важна роля в това колко енергия излъчват тези черни дупки. Авторите се фокусират предимно върху черните дупки със звездна маса като добра точка за сравнение с други потенциални източници на енергия. При този размер самият акреционен диск би осигурил стотици пъти по-голяма енергия от звезда от главната последователност*.

*Главната последователност е кривата от една основна диаграма за астрономите (на Херцшпрунг-Ръсел), около която са разположени повечето звезди във Вселената, които са звезди от типа звезди-джуджета. Тази диаграма свързва четири параметъра на звездите цвят - звездна величина, спектър - светимост. Тази линия е ясно изразена, защото и цветът, и светимостта, зависят само от масата на звездата (с известни вариации), защото звездите от главната последователност имат еднакъв източник на енергия - термоядрена реакция на превръщане на водород в хелий - реакция, която протича през целия живот на звездите.

Би било невъзможно да се изгради сфера на Дайсън около обект с такъв размер със сега известните ни материали. Но типът цивилизация, който би се заинтересувал да поеме подобно инженерно предизвикателство, най-вероятно ще притежава много по-яки материали, отколкото ние днес. Като алтернатива те биха могли да работят с познатите ни материали, за да създадат "Рояк на Дайсън" или "Балон на Дайсън", които не изискват толкова голяма здравина на материала, но губят част от енергията, която една пълна сфера би уловила, но и усложняват задачата при координирането на орбиталните пътища и други фактори. Всяка такава структура трябва да бъде извън акреционния диск, за да извлече пълната полза от енергията, която черната дупка излъчва.

Дори една-единствена сфера около една черна дупка със звездна маса би била достатъчна, за да издигне всяка цивилизация, която я е създала, до цивилизация от тип II, като й даде ниво на толкова много енергия,  която не момже да си представим с настоящите технологии. Но дори такава мощна цивилизация най-вероятно няма да може да наруши законите на физиката. Независимо от нивото, част от енергията винаги ще бъде разсеяна като топлина.

За астрономите топлината е просто друга форма на светлина - инфрачервена, за да бъдем точни. И според изследователите, топлината, излъчвана от сфера на Дайсън около черна дупка, може да бъде открита от съвременните телескопи, с които разполагаме като например Wide Field Infrared Survey Explorer и Sloan Digital Sky Survey, ако обектът, който търсим, е на разна разстояние най-малко 10 килопатрсека, което е около 1/3 от разстоянието по целия Млечен път. Без значение колко близо са те, те няма да изглеждат като традиционните звезди, но биха могли да бъдат открити с помощта на метода на радиалната скорост, който обикновено се използва за намиране на екзопланети.


Sloan Digital Sky Survey, един от телескопите, които биха могли да намерят потенциална сфера на Дайсън около черна дупка. Кредит: SDSS Team, Fermilab Visual Media Services

Въпреки че това е полезна теоретична работа, със сигурност все още няма доказателства за съществуването на такава структура - Парадоксът на Ферми все още е валиден. Но като се имат предвид всички данни, които вече се събират с тези телескопи, може да е интересно да се прегледат още веднъж, за да се провери дали не излъчва топлина от място, където не се очаква. Струва си астрономите да отделят време да потърсят.

Справка: “A Dyson Sphere around a black hole” by Tiger Yu-Yang Hsiao, Tomotsugu Goto, Tetsuya Hashimoto, Daryl Joe D. Santos, Alvina Y. L. On, Ece Kilerci-Eser, Yi Hang Valerie Wong, Seong Jin Kim, Cossas K.-W. Wu, Simon C.-C. Ho and Ting-Yi Lu, 29 June 2021, Astrophysics > High Energy Astrophysical Phenomena.
arXiv: 2106.15181

Източник: Advanced Civilizations Could be Using Dyson Spheres to Collect Energy From Black Holes. Here’s how we Could Detect Them, Universe Today


yoghurt
Рейтинг : 7572
31.08 2021 в 01:08 1
+ 3
- 0
Готин сайт, продължавайте все така с интересни статии ( :
 
Още от : Космология
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.