Как черные дыры могут раскрыть секреты развитых цивилизаций

Астрономы из Гарвардского университета предложили новый способ поиска высокоразвитых инопланетных цивилизаций, основываясь на исследовании, опубликованном в журнале Research Notes of the AAS (RNASS). Учёные предполагают, что такие цивилизации могут использовать миниатюрные черные дыры в качестве источника энергии, и предлагают искать планеты, вокруг которых они могут находиться.

Фото: commons.wikimedia.org by Ngc1535, CC BY-SA 4.0

Эта идея основывается на расчетах нобелевского лауреата Роджера Пенроуза, который еще в 1971 году предложил теоретический метод извлечения энергии из вращающейся черной дыры. Пенроуз предположил, что энергия может быть высвобождена, если вокруг аккреционного диска черной дыры создать линию, где вещество разгоняется до скорости света, производя при этом излучение на различных длинах волн.

Профессор Ави Леб из Гарвардского университета развил эту идею, описав систему, в которой вокруг планеты вращается черная дыра с массой около 100 тысяч тонн. Такая черная дыра могла бы снабжать планету энергией почти бесконечно, если ежегодно пополнять её малым количеством материи — всего около 2,2 килограмма. Без такого пополнения черная дыра исчезнет из-за излучения Хокинга, теряя энергию.

Профессор Леб отметил, что такая черная дыра представляет собой самый эффективный двигатель, который он мог себе представить. Масса, падающая в черную дыру, превращается в энергию с идеальной эффективностью 100% благодаря излучению Хокинга. По его словам, другой известный способ достичь такой же эффективности — это аннигиляция материи и антиматерии.

Еще одно значительное преимущество такой черной дыры заключается в том, что она может использовать в качестве топлива любую материю, включая отходы цивилизации. Это решение могло бы устранить проблему мусора, одновременно обеспечивая неисчерпаемый источник энергии. Например, человеческие отходы, производимые ежегодно в объеме около 1,92 млрд тонн, могли бы снабжать двигатель черной дыры массой 100 тысяч тонн энергией на протяжении более 437 миллионов лет.

Однако создание такой черной дыры потребовало бы сжатия материи до плотности, которая в 600 раз выше плотности железа. Это значительно превышает плотность атомных ядер или нейтронных звезд, которые лишь в 150 раз плотнее железа.

По мнению Леба, создание и управление такими черными дырами может стать возможным для цивилизаций, которые достигли следующего уровня технологического развития.

Уточнения

Чёрная дыра́ — область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Граница этой области называется горизонтом событий. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он представляет собой сферу с радиусом Шварцшильда, который считается характерным размером чёрной дыры.